Квант - Джим Аль-Халили

субатомные частицы или фотоны света (см. текст на страницах 76–78), но для нашего обсуждения подойдут и атомы.

27

Сегодня физики проводят эксперименты, используя атомные и даже молекулярные интерферометры.

28

Точно так же, если дважды бросить монетку, она не обязательно один раз упадет орлом вверх, а другой – решкой, потому что каждый из вариантов имеет вероятность 50–50.

29

Это не имеет ничего общего со знаменитым высказыванием Эйнштейна о том, что Бог не играет в кости. Не забывайте, он сказал это в ответ на утверждение, что квантовый мир управляется случайностью и неопределенностью. Я лишь по совпадению использовал в качестве примера игральные кости.

30

Конечно же, в реальности наш эксперимент бы очень затянулся, так как, чтобы две части волновой функции атома действительно оказались на расстоянии нескольких световых лет друг от друга, нам пришлось бы несколько лет ждать, пока атом пройдет сквозь столь гигантское устройство.

31

Вспомните описываемую в Главе 2 формулу де Бройля, которая связывает величину импульса частицы с длиной ее волны.

32

За более подробным, хотя и нетехническим, описанием теоремы Белла я рекомендую обратиться к книге Дэна Стайера The Strange World of Quantum Mechanics (Cambridge University Press, 2000). На самом деле существует и вторая теорема Белла (сегодня ее называют теоремой Белла – Коэна – Шпекера), которую еще сложнее объяснить без применения формальной математики. Самые смелые читатели могут узнать о ней больше в обзорной статье Дэвида Мермина (Reviews of Modern Physics, Vol. 65, 1993, с. 803).

33

Не забывайте, Ньютон тоже полагал, что свет состоит из частиц.

34

Это особый детектор частиц, который щелкает всякий раз, когда в него попадает субатомная частица. Счетчики Гейгера используются для измерения уровня радиации.

35

Да, я понимаю, что такую уменьшенную дозу можно было использовать и в случае с котом, но я описывал оригинальную идею Шрёдингера.

36

Так как волновая функция состоит из двух частей, квадрат их суммы не равняется сумме их квадратов, а всегда получается больше на величину, которая называется условием интерференции. Чтобы увидеть это, обратите внимание, что, к примеру, (2 + 3)2=25, но 22 + 32 = 13.

37

Для иностранных читателей я должен пояснить, что «Лидс Юнайтед» – это лучший футбольный клуб Англии. В моем представлении, конечно.

38

Max Jammer. The Philosophy of Quantum Mechanics (Wiley & Sons, New York, 1974). P. 87.

39

Roland Omnes. The Interpretation of Quantum Mechanics (Princeton University Press, 1994). P. 81.

40

Werner Heisenberg. Physics and Philosophy (New York: Harper and Row, 1958). P. 129.

41

James Т. Cushing. Quantum Mechanics: Historical Contingency and the Copenhagen Hegemony (University of Chicago Press, 1994).

42

На самом деле Грета Герман указала на ошибку фон Неймана уже через три года после появления его теории, однако копенгагенская интерпретация к этому времени так прочно вошла в обиход, что никто, похоже, не обратил внимания на ее выкладки.

43

Самая известная была предложена в 1986 году тремя итальянскими физиками – Гирарди, Римини и Вебером – и называется ГРВ-подходом. Еще одну предложил Роджер Пенроуз, который предположил, что гравитация может справиться с задачей коллапса волновой функции.

44

Пожалуй, электрон все же не был полной неожиданностью.

45

Подтверждение, что рентгеновские лучи на самом деле представляют собой электромагнитное излучение, такое же, как свет, появилось лишь в 1912 году.

46

Не забывайте, что «квант» здесь означает самый маленький сгусток или единицу величины, которую в макромире мы считаем непрерывной, например энергии.

47

Форму электронной орбитали мы тоже можем узнать на основании волновой функции, в частности вероятностное облако показывает вероятностное распределение электрона вокруг атома.

48

От англ. spin – вращаться. – Примеч. пер.

49

Эта идея впервые появилась в классическом учебнике под названием «Гравитация» за авторством Мизнера, Торна и Уилера (WH Freeman & Со, 1973).

50

Импульс представляет собой произведение массы и скорости. Если импульс известен, а масса велика, то скорость должна быть низкой.

51

Другой формой этой силы является магнетизм.

52

Большой взрыв произошел примерно 400000000000000000 (или 4х1017) секунд назад, а протон может пересечь ядро 100000000000000000000000 (или 1023) раз за одну секунду. На одно пересечение ему необходима одна десятая часть временного интервала, называемого «зептосекундой» – одной тысячной одной миллиардной одной миллиардной секунды. Должен сказать, это великолепное и недооцененное слово. В будущем нам стоит использовать его чаще: «Вернусь через зептосекунду» или «Все случилось за зептосекунду».

53

Будучи нейтральными, нейтроны не ощущают электромагнитной силы и не замечают этот энергетический барьер. Однако сильное ядерное взаимодействие тем не менее удерживает их на месте в пределах ядра.

54

Ядра легчайших элементов, как правило, предпочитают равное количество протонов и нейтронов, в то время как в более тяжелых ядрах содержится больше нейтронов, чем протонов.

55

Каждую секунду вашей жизни сквозь каждый квадратный сантиметр вашей кожи проходят миллионы нейтрино из космоса, которые пронизывают ваше тело, «не касаясь» вас. Они ведут себя точно так же, проходя сквозь любой материал, так что нет ничего удивительного в том, что их оказалось так сложно поймать и изучить.

56

Яркое и понятное описание процесса создания элементов в космосе можно найти в книге Nucleus: A Trip Into the Heart of Matter Рэя Макинтоша и др. авторов (Canopus Publishing, 2001).

57

Представьте это в грубой форме как примерно сотню элементов (различающихся количеством протонов), большинство из которых имеет десятки различных изотопов (различающихся количеством нейтронов).

58

Предостережение о редукционизме: большинство природных явлений сложны,