Нека да се върнем към това, което е квантовата механика и как можем да я използваме.

Невидим изглед

Добре, така че се чувствате кафе, сте почти будни. Очите ви са готови за дневна светлина, мигат и оставят светлина да влезе. Когато си помислите за това, частиците светлина, влизащи в лицето и очите ви, бяха създадени преди милион години в центъра на слънцето, когато нашите прадеди започнаха да използват огън. Слънцето дори не би изпратило частици, наречени фотони, ако не бяха необходими за същото явление, което би могло да бъде основата на нашата миризма, квантовата тунела.

За 150 на милиони километри разделя Слънцето и Земята, фотоните отнемат само осем минути, за да преодолеят това разстояние. Повечето от пътуванията им се извършват в слънцето, където типичен фотон прекарва милиони години, опитвайки се да избяга. Масата се води в средата на нашите звезди, където водород е около 13 пъти по-плътна от олово, и фотоните могат да пътуват само безкрайно малка част от секундата, преди да се абсорбира водородните йони, които след това изстрелва фотон да пътуват от слънцето и др .. След милиард такива взаимодействия накрая се появяват фотон върху повърхността на Слънцето, който блести в продължение на милиони години.

Квантова механика (© Джей Смит)

Фотоните никога няма да възникнат и слънцето няма да свети, ако квантовият тунел не е бил. Слънцето и всички други звезди създават светлина чрез ядрен синтез, скъсване на водородни йони и създаване на хелий чрез процес, който освобождава енергия. Всяка секунда слънцето се превръща в около 4 от милиони тонове маса. Само водородни йони, като единични протони, имат положителни електрически заряди и се отблъскват помежду си. Как може да се слеят помежду си?
Когато тунелиране квантова вълна характер на протони позволява лесно понякога се припокриват като вълни, които идват заедно на повърхността на езерото. Които се припокриват протонни вълни доставени достатъчно близки, така че допълнителна сила като силна ядрена сила, която действа само при много малки разстояния, може да се преодолее електрически отблъскване на частиците. След това протоните се срутват и освобождават един фотон.

Очите ни са много чувствителни към фотоните

Очите ни се развиха, за да бъдат много чувствителни към тези фотони. Някои скорошни експерименти показаха, че дори можем да открием отделни фотони, което дава интересна възможност: може ли хората да открият някои специални случаи на квантова механика? Това означава ли, че мъж, като фототон или електрон или неприятната котка на Шрьодингер, е мъртъв и жив в същото време, ако се занимава директно с квантовия свят? Как може да изглежда такова преживяване?

Човешкото око

"Ние не знаем, защото е опитал", казва Ребека Холмс, физик в Националната лаборатория Лос Аламос в Ню Мексико. Преди три години, той се дипломира от университета на Илинойс в Урбана-Шампейн, Холмс е бил част от екип, ръководен от Пол Kwiat, което показва, че хората могат да открият къси вълни на светлината, състоящ се от три фотони. В 2016 установено, че се конкурират група от учени, водени от физик Alipas Vaziriovou в университета Рокфелер в Ню Йорк установили, че хората, които всъщност виждат дори единични фотони. Виждаме обаче, че опитът може да не бъде точно описан. Вазири, тя се опита да види светкавиците и съобщи на списание "Природа": "Не е като да виждаш светлината. Това е почти усещане в прага на фантазията. "

Квантова механика - експерименти

В близко бъдеще се очаква експериментите на Холмс и Вазири да изпитат това, което хората възприемат, когато фотоните се поставят в специални квантови състояния. Физиците например могат да свържат един фотон с това, което те наричат ​​суперпозиция, където има едновременно фотони в две различни места. Холмс и нейните колеги разработиха експеримент, включващ два сценария, за да проверят дали хората могат директно да възприемат суперпозицията на фотоните. При първия сценарий един фотон или щеше да стигне до лявата или дясната страна на ретината, и ще забележите на коя страна на ретината се усеща фотон. Във втория сценарий фотонът ще бъде поставен в квантовата суперпозиция, за да му позволи да я направи невъзможно - едновременно с летене към дясната и лявата страна на ретината на окото.

Ще откриете ли светлина и от двете страни на ретината? Или взаимодействието на фотоните в окото ще доведе до срив на суперпозицията? Ако е така, би било толкова често вдясно, колкото и вляво, както предполага теорията?

Ребека Холмс казва:

"Въз основа на стандартната квантова механика фотонът на суперпозицията вероятно няма да изглежда по-различен от действително случайно изпратения фотон от ляво или от дясно".

Ако се окаже, че някои от участниците в експеримента действително са възприели фотона и в двете места по едно и също време, означава ли, че самият човек е в квантово състояние?

Ребека Холмс Той добавя:

"Може да се каже, че наблюдателят е бил сам в квантовата суперпозиция в леко незначително време, но никой не го е опитал, така че ние наистина не знаем. Ето защо можем да направим такъв експеримент. "

Възприемаш своя собствен път

Сега, нека се върнем на чашата кафе. Усещате чашата като твърдо парче материал, здраво в контакт с кожата на ръката. Но това е просто илюзия. Никога не се докосваме до нищо, поне не в смисъла на двете твърди парчета материя, които докосват. Повече от 99,9999999999 процента от един атом се състои от празно пространство, като почти цялата маса е центрирана в сърцевината.

Квантова механика (© Джей Смит)

Когато държите чаша с ръцете си, изглежда, че неговата силата идва от съпротивлението на електроните в чашата и в ръката, Самите електрони нямат никакъв обем, те са само видимите нулеви размери на отрицателното електрическо зарядно поле, които обграждат атомите и молекулите като облак. Законите на квантовата механика са ограничени до специфични нива на енергия около атоми и молекули, Когато ръката грабва чашата, тя изтласква електроните от едно ниво на друго и изисква енергията на мускулите, която мозъкът интерпретира като съпротива, когато докосва нещо твърдо.

Усещането ни за допир се основава на изключително сложно взаимодействие между електроните около нашите молекули на тялото и молекулите на обектите, които се докосваме. От тази информация мозъкът ни създава илюзията, че имаме солидно тяло, което се движи около свят, пълен с други твърди предмети. Контактът с тях не ни дава точно усещане за реалност. Възможно е никое от нашите възприятия да не отговаря на това, което се случва в действителност. Доналд Хофман, когнитивен невролог от Калифорнийския университет, Ървайн, вярва, че сетивата и мозъкът ни са еволюирали, за да скрият истинската същност на реалността, а не да я разкрият.

"Идеята ми е, че фактът, каквото и да е, е твърде сложен и отнема твърде много време и енергия, за да се обработва."

Сравнение на световния образ в мозъка с графичен интерфейс на компютъра

Хофман сравнява представата за конструкцията на света в нашия мозък с графичния интерфейс на екрана на компютъра. Всички цветни икони на екрана, като кошницата, показалеца на мишката и папката с файлове, изобщо не са свързани с това, което наистина се случва вътре в компютъра. Те са просто абстракции, опростявания, които ни позволяват да общуваме със сложна електроника.

Според схващането на Хофман еволюцията промени нашия мозък така, че да функционира точно като графичен интерфейс, който не произвежда напълно вярно света. Еволюцията не подкрепя развитието на точното възприятие, използва само това, което позволява оцеляването.

Както казва Хофман:

"Формата доминира реалността".

Хофман и неговите докторанти изучават стотици хиляди компютърни модели през последните години, за да изпробват идеите си в симулации на изкуствени форми на живот, оспорващи ограничени ресурси. Във всеки случай, организмите са програмирани да дават предимство на физическата годност, когато реалностите не са същите като тези, които се правят за точно възприемане.

Например, ако един организъм конструирани за точно възприемат, например, общото количество вода в околната среда, и се влива в организъм, който е настроен да усеща нещо опростена, например оптималното количество вода, необходимо за да оцелее. Така че, докато един организъм може да създаде по-точна форма на реалност, тази собственост не увеличава неговия капацитет за оцеляване. Изучаването на Хофман го доведе до забележително заключение:

"Доколкото сме настроени да поддържаме живота, няма да бъдем приспособени към реалността. Не можем да го направим.

Квантова теория

Неговите идеи съвпадат с това, което някои физици смятат за централна идея на квантовата теория - възприемането на реалността не е изцяло обективно, ние не можем да се отделим от света, който наблюдаваме.

Хофман напълно вижда този възглед:

"Космоса е само структура от данни, а физическите обекти са сами по себе си структурите на данните, които създаваме по време на полет. Когато гледам на хълм, създавам тази структура от данни. После погледнах другаде и разбих тази структура от данни, защото вече нямам нужда от нея.

Както показва работата на Хофман, все още не сме разгледали пълното значение на квантовата теория и какво казва тя за същността на реалността. През по-голямата част от живота си самият Планк се е стремял да разбере теорията, която е помогнал да създаде, и винаги е вярвал в обективно възприятие на Вселената, която е съществувала независимо от нас.

Той веднъж пише за това защо реши да се посвети на физиката срещу съветите на своя учител:

"Външният свят е нещо независимо от човека, това е нещо абсолютно и търсенето на законите, които се отнасят до него, ми се струва абсолютно най-възвишеното научно изживяване в живота".

Може би ще отнеме още век, преди друга революция във физиката да докаже дали е бил прав или погрешен, като неговия професор Филип фон Джоли.