Как измерение влияет на “поведение” частиц?

Двухщелевой эксперимент в современной физике – это не только демонстрация того, что частицы могут проявлять свойства как своих собственных частиц, так и классических волн, он также отражает ряд парадоксов квантовой механики. Один из них гласит, что фотоны и электроны ведут себя по-разному в зависимости от того, наблюдаются они или нет, а это означает, что наблюдение за частицей оказывает на нее определенное влияние. Но как это работает?

Как измерение влияет на «поведение» частиц?

Эксперимент с двойной щелью – один из ярких примеров эффекта наблюдателя. Когда кто-то или что-то измеряет (или наблюдает) состояние частиц, обязательно взаимодействует с ними и вызывает изменение их начального состояния, это называется эффектом наблюдателя. Мы видим эту проблему в эксперименте с двойной щелью, но не только здесь.

Как измерение влияет на «поведение» частиц?

Если мы сначала посмотрим на классическую неквантовую физику, мы очень ясно увидим, что и оборудование, и наблюдения могут изменять свое начальное состояние при измерении. Простым примером помех оборудования является термометр – простое присутствие термометра повысит или понизит температуру того, что вы пытаетесь измерить.

Давайте посмотрим на другой классический пример. Представьте, что вы слепы и со временем выработали технику определения расстояния до объектов, бросая в них теннисный мяч. Например, если вы бросите мяч на ближайшую табуретку, мяч быстро вернется, и вы узнаете, что он уже близко. Если вы бросите мяч в стену дома через улицу, мяч полетит дольше, и вы поймете, что стена находится намного дальше. Но проблема в том, что когда мяч брошен, особенно если он тяжелый на ту же табуретку, мяч может сдвинуть табурет с места. Конечно, вы можете сказать, где была табуретка, но не можете сказать, где она сейчас. Кроме того, вы можете рассчитать скорость табурета после удара мячом, но вы не знаете, какова его скорость, прежде чем ударить его мячом.

Как измерение влияет на «поведение» частиц?

Обратимся теперь к квантовой физике. Когда мы начинаем работать с очень небольшим количеством энергии, мы замечаем проблему: свет, средство, с помощью которого мы наблюдаем большинство тел и явлений, сам по себе достаточно силен, чтобы полностью изменить то, что происходит в системе.

Читайте также:  Самая близкая планета к Земле

Следовательно, фотон будет похож на теннисный мяч из классического примера и может вызвать значительные изменения в наблюдаемой системе на квантовом уровне. Электрон или другую частицу можно наблюдать, посылая на нее фотоны, но взаимодействие с фотонами неизбежно изменит скорость частицы или иным образом изменит ее состояние. Вот почему в эксперименте с двойной щелью каждый электрон проходит через две щели одновременно, находясь в состоянии перекрытия, когда он не измеряется, и когда измерения начинаются, они вынимают его из перекрытия, и электрон может пройти только через одну щель. Другие, менее прямые методы измерения так или иначе повлияют на частицы.

Таким образом, любая попытка измерить что-либо неизбежно приведет к изменению того, что вы пытались измерить вначале. Конечно, само наблюдение чего-либо человеком с помощью глаза ничего не меняет, но характер наблюдения – это то, что вызывает эффект наблюдателя.

Автор: Алексей Нимчук. Куратор Федор Карасенко.

Поднимите вверх, чтобы увидеть больше статей о космосе и науке в вашей ленте!

Подпишитесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в Telegram и YouTube. Там вы можете прочитать большое количество интересных материалов и задать свой вопрос. Вы можете оказать финансовую поддержку нашему каналу через patreon.

Нина Кузнецова
Главный редактор , youtesla.ru
Более 30 лет я занимаюсь наукой и технологиями. Товарищи советовали мне делиться самым интересным на просторах интернета. Изучение нового и неопознанного это моя жизнь, узнавайте самое интересное со мной.
Оцените статью
YouTesla.ru
Добавить комментарий