Квантовый ум. Грань между физикой и психологией
Шрифт:
Посмотрим, что это означает в плане практических измерений. Скажем, вы выполняете эксперимент со всей быстротой, на которую способны, и на это уходит 3 секунды. Зная это, вы можете предсказать – на основании формулы неопределенности для энергии, – что ваше измерение энергии будет включать в себя неопределенность, равную h/3 (см. примечание 4).
С другой стороны, если вы измеряете быстрее, скажем за 0,3 секунды, тогда t меньше и е становится больше. (Теперь она равна h/0,3, а это число больше, поскольку деление h на меньшее число
Но подождите. Как может быть неопределенным измерение энергии? Разве энергия не всегда одна и та же; разве она не постоянна? А если энергия постоянна, то как в отношении нее может быть какая бы то ни было неопределенность? Ответ дает принцип неопределенности.
Квантовая механика слегка нарушает старый закон сохранения энергии, допуская неопределенность или отклонения в энергии в течение очень коротких промежутков времени. По-прежнему верно, что в замкнутой системе на протяжении длительных периодов времени энергия не может ни создаваться, ни уничтожаться. Но принцип неопределенности говорит, что все равно могут происходить отклонения в энергии, если – и только если – они происходят быстро.
Подумаем об этом таким образом. Вы можете мчаться по шоссе – нарушать правила и ехать со скоростью 200 км/час, не попавшись полиции, – если вы делаете это в течение короткого промежутка времени, поскольку тогда полиция не сможет вас задержать или измерить вашу скорость. То же справедливо и для энергии. Если энергия становится действительно очень большой на очень короткие промежутки времени, то ее невозможно измерить. Большие отклонения в энергии допускаются, только если энергия отклоняется на долю секунды, поскольку ни у кого не будет достаточно времени, чтобы ее измерить. Никто не сможет доказать, что закон сохранения энергии был нарушен.
Неопределенность позволяет на очень короткое время нарушать закон сохранения энергии. Но эта дыра в энергии достаточно велика, чтобы в нее пролезло множество призраков.
Физики тоже прокрадывались через эту дыру и давали волю своим буйным фантазиям. Если существует возможность нарушения закона сохранения энергии на короткое время, мы могли бы иметь огромные отклонения в энергии и позволять себе фантазировать о быстрых вспышках и возникновениях, которые никто не мог бы измерить. Принцип неопределенности позволял физикам фантазировать о событиях НОР.
Одна из самых поразительных фантазий появилась в течение шестидесятых и семидесятых годов, когда создавалась квантовая электродинамика. Физики придумали призрачные энергии, названные «виртуальными частицами». По их фантазии, такие частицы могли бы создаваться всей этой неопределенной энергией на очень короткие промежутки времени, и никто не был бы способен это проверить5. Виртуальные частицы – это призрачные выдумки, которые могли бы случаться, и этого никто бы даже не заметил. Виртуальные частицы используются в физике для объяснения всевозможных вещей, но это история, которую мы будем более подробно изучать позднее.
Сейчас речь идет о том, что принцип
Принципы неопределенности и дополнительности оставляют открытой возможность в высшей степени необычных – если не просто сверхъестественных – процессов. Эти принципы утверждают, что физическую Вселенную невозможно познавать независимо от измерений, производимых наблюдателем, и от его выборов в отношении того, что он будет наблюдать. И эти принципы говорят, что в пределах очень короткого промежутка времени можно представлять себе возможность всего, чего угодно, без ограничений, вроде создания огромного количества энергии и частиц, обладающих массой.
Психология и дополнительность
В любом случае, наши решения в отношении того, что измерять (в ОР), относятся к двум отдельным, или «дополнительным», категориям наблюдения. Наблюдения, проводимые в одной категории, например, положения или времени, всегда исключают возможность одновременного точного наблюдения дополнительной категории, как то импульса или энергии.
Точный смысл дополнительности еще не вполне ясен и породил множество гипотез. Например, Паули расширил закон дополнительности Бора, добавив в него другие виды дополнительности, как то магнитные и электромагнитные поля и приборы, необходимые для их измерения. Объект и наблюдатель связаны отношением дополнительности.
Экстраполируя идеи Паули, мы могли бы сказать, что физика нуждается еще в двух взаимодополнительных переменных – общепринятой реальности и необщепринятой реальности. Мы уже видели, что можно делать измерения и предсказания в ОР, но чем больше вы это делаете, тем меньше соприкасаетесь с НОР или опытом потока того, что вы измеряете. Моя формулировка принципа неопределенности состоит в том, что ОР и НОР являются взаимодополнительными.
Мы могли бы также сказать, что чем больше вы сосредоточиваетесь на общепринятой реальности, тем меньше соприкасаетесь с процессом сновидения, и чем больше вы сосредоточиваетесь на сновидении, тем меньше знаете об ОР6. Это отсутствие контакта с целым аспектом реальности делает нас неуверенными.
Как обойти принцип неопределенности?
Возможно, вы думаете: «Кого на самом деле заботит, существует ли неопределенность в энергии, времени, положении и импульсе электрона или то, имеет ли он один или два хвоста? Довольствуйтесь тем, что вам известно. Принимайте ситуацию, как она есть. Если имеется одна щель, через которую может проходить электрон, то он ведет себя как частица; если имеются две возможные щели, он ведет себя как волна. Называйте это временем сновидения или чем угодно еще между измерениями, но перестаньте задавать так много вопросов об этой бедной крошке!»