Загадки современной физики. Шон Кэролл

Шон Майкл Кэрролл (англ. Sean Michael Carroll; род. 5 октября 1966, Филадельфия, Пенсильвания) — американский физик-теоретик и космолог, специализирующийся на исследованиях тёмной энергии и общей теории относительности.

Получил докторскую степень по астрономии и астрофизике в Гарвардском университете в 1993 году — под руководством Джорджа Филда (George B. Field). До 2006 года работал исследователем в Массачусетском технологическом институте и Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, а также как ассистент-профессор в Чикагском университете. В настоящее время работает в Калифорнийском технологическом институте.

Расшифровка видео
0:03
[аплодисменты]
0:09
спасибо огромное для меня это огромная честь выступить здесь в рамках серии дарвиновский лекций не нравится бутылка
0:16
водки которую организаторы оставили для меня соединенных штатах такого приема не окажут не знаю насколько вы знакомы
0:23
системой когда вас приглашает прочитать лекцию вам дают название темы для вашего выступления
0:29
грубо говоря даются рекомендации о чем должен быть ваш доклад все прекрасно понимают что ты изменишь это название по
0:35
своему усмотрению так вот эта тема была закреплена за мной я изменил ее но потом
0:41
передумал потому что я решил что вместо того чтобы просто рассказать о моих любимых загадках или рассказать об одной
0:48
из них я бы на самом деле хотел высказать интересное мнение о видах загадок с которыми сегодня сталкиваются
0:54
физики потому что мы находимся на интересном этапе в истории физики когда
0:59
ты варишься в этом котле сложно предугадать какие открытия тебя подстерегают но сегодня я думаю мы
1:04
увидим кое-какие подсказки поэтому я бы хотел начать свое выступление с древнего вопрос а что такое физика и как она
1:12
объясняет наш мир широком смысле физика и то есть наш мир это то что мир
1:17
представляет из себя это как мир ведет себя и в чем же смысл этой фотографии
1:22
человек сделавший и и пытался запечатлеть как маленькая милая собачка ведет машину но я на примере этой
1:30
фотографии хочу подчеркнуть разницу между древней физикой и современной будь
1:35
вы аристотелем размышляющим а физики у вас бы накопились труды которыми вы могли бы поделиться и одним из них был
1:42
бы трактат о причинах и целях с физической точки зрения в своих трудах аристотеля сделал важное заявление
1:49
для того чтобы предмет двигался вам нужно толкать его должна существовать причина почему предмет движется для
1:56
любого предмета состоянии покоя является естественным пока вы не толкнете его
2:01
здесь вы видите отсылку на то что аристотель был не глуп целом для нашей
2:06
повседневной жизни это заявление верная если ты хочешь чтобы предмет двигался тебе нужно толкать его поэтому когда мы
2:14
начали понимать что на фундаментальном уровне физика работает иначе это был действительно большой шаг вперед когда
2:21
мы начали прослеживать разницу между основополагающими законами и опытом с
2:26
которым мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни это заняло много времени пока учёные пришли к этому и
2:34
been seen а также известный как авиценна был всесторонне развитым
2:40
человеком он был персам жившим во времена исламского золотого века и он
2:45
очень раздражал физиков того времени в обыденной жизни он был врачом доктором
2:52
он написал много трактатов о здоровье и лекарствах а в свободное время на выходных он открывал новые
2:58
фундаментальные законы физики поверьте даже открытие не заставят физиков полюбить вас что касается ибн сины он
3:06
был первым человеком кто сказал если бы не было таких вещей как силы трения и
3:11
сопротивления воздуха движущийся предмет так бы и продолжал двигаться на самом
3:17
деле нет нужды прилагать силу к вещам вещи склоны двигаться сами по себе или
3:23
как правило склонны они просто растрачивают свою энергию из-за так называемой силы трения который не
3:29
допускает этого это было очень давно идея ибн сины было не в том что мир на
3:35
самом деле так устроен он применял это как контур аргумент против идеи что может существовать вакуумное
3:41
пространство естественно он не мог предположить что объект может двигаться вечно сегодня мы
3:47
уже знаем что есть пространство сильно приближенные к вакуумному наши космические корабли летают в таком
3:52
пространстве и выглядит так будто они могут лететь вечно зон двое journey ти через межзвездное пространство без
3:59
ракетного двигателя он просто летит это заставляет пересмотреть наши взгляды на
4:04
то как устроен мир и и тоже помогает нам принять новые идеи об устройстве мира
4:10
аристотель написал трактат физика но затем он пошел дальше он использовал идею что чтобы что-то двигалось нужно на
4:17
это воздействовать чтобы доказать существование бога что должен существовать кто-то кто все движе
4:23
если вселенная может двигаться сама по себе это может стать поводом для создания другой концептуальной идее
4:29
но это уже тема другой беседы вот что я хочу сказать это новая система понятий
4:35
без причин целей и задач представляет собой паттерн о том как понимать физику
4:42
это объединяет систему законы галилея и ньютона и лапласа если вы дадите мне данное состояние
4:48
вселенной в любой момент времени существует уравнение который представлять из себя естественные
4:55
паттерны с помощью которых можно сказать что произойдет следующий момент они не подталкивают вселенную к следующему шагу
5:02
они просто кратко описывают что происходит позвольте мне показать вам эти законы сначала виде рисунка этот
5:09
рисунок фактически объединяет их всем все эти законы физики которые лежат в основе нашей повседневной жизни через
5:16
минуту я объясню что имею ввиду здесь на рисунке изображен а там вы все видели подобные рисунки ядро находится в центре
5:24
состоящий из протонов и нейтронов сегодня мы знаем что нейтроны и протоны состоят из кварков нижних и верхних
5:31
вокруг этого всего вращается электрон и все эти частицы взаимодействуют через
5:36
различные силы есть сильные ядерные взаимодействия которые удерживают их внутри протона и
5:42
нейтрона стягивает кварки вместе также есть электромагнитная сила которая удерживает электрон в атоме самое
5:49
интересное с чем вы сталкивались вашей жизни происходит благодаря перемещению электронов между атомами и конечно же
5:56
существует слабое ядерное взаимодействие которое пробуждает жизни четвертую элементарную частицу называемую не 3 на
6:03
верхний и нижний кварки могут превращаться друг в друга выбрасывая нетрино и последнее это гравитационное
6:10
взаимодействие которое притягивает всё к земле все притягиваются друг другу под
6:16
действием силы гравитации и на фоне всего этого как мы убедились несколько лет назад в 2012 году в большом адронном
6:23
коллайдере в женеве была обнаружена поле хиггса распространяющийся по всюду
6:28
сейчас махая рукой я перемещая ее в поле хиггса и оно влияет на свойство частиц в
6:34
частности на их массу это очень простой рисунок 4 вида частиц четыре вида
6:40
взаимодействия на фоне поле хиггса если выросли на улицах в каком-то плохом районе и изучали физику посредственно
6:47
возможно вы спросите а нет ли там других частиц действительно есть есть странные
6:52
кварки истины и кварки также есть миллионы но все эти частицы распадаются достаточно
6:58
быстро вы не состоите из подобных частиц в очиститься из которых вы состоите состоит этот стол я этот лэптоп все что
7:07
вы когда-либо видели все к чему прикасалась и все что а баня ли и кроме этого всего
7:13
мы знаем как они взаимодействуют друг с другом и вот что намного интереснее впечатляющим является тот факт что нам
7:20
не стоит ожидать новых открытий завтра или следующем столетии или через миллион
7:26
лет в будущем мы не скажем что существовала еще одна частица или другая
7:31
сила о которой мы не знали но теперь мы понимаем что оно играет важную роль в нашей повседневной жизни мы закончили с
7:39
тем что касается нашей повседневной жизни я имею ввиду совсем что вы видите и к чему прикасаетесь мы нашли все
7:47
основные ингредиенты и это огромное достижение для человеческой истории
7:52
этому не придали огромного значения потому что как только мы с этим разобрались мы пошли дальше процесс
7:58
изучения физики не закончился но физики уже разобрались вещах с которыми вы соприкасаетесь повседневной жизни
8:04
конечно если вы не профессиональный физик-экспериментатор или если вы не наблюдаете за вещами которые находятся за пределами нашей
8:11
повседневной жизни например во вселенной или в других местах где мы не знаем что происходит я знаю что просто показал вам
8:17
этот рисунок это может оказаться недостаточно убедительным особенно когда мы обсуждаем и
8:23
и что законы физики лежащие в основе нашей повседневной жизни полностью изучены некоторые сидящих в зале могут
8:30
подумать я не поверю в это пока не увижу уравнение вот вам уровне ли это то что
8:36
нобелевский лауреат фрэнк окрестил как основная теория современной физики здесь
8:42
эта теория описано при помощи языка математике для ясности я добавил кое-какие пояснения чтобы вы были готовы
8:48
к викторине в конце лекции смысл этого уравнения в том помните и упомянула
8:54
системе понятий физики что если вы дадите мне данное состояние вселенной в любой момент есть закон который сможет
9:01
описать эту вселенную следующий момент так вот это и есть этот закон он
9:07
описывает основную современную теорию квантовую теорию поля и все эти частицы о которых я только что рассказал это
9:14
континуальной интеграл который вывел richard feynman и все эти вещи здесь описаны здесь есть
9:20
квантовая механика пространство-время гравитация слабые сильные взаимодействия
9:26
электромагнетизм также есть материя под которой подразумевается электроны nejtrino кварки и на фоне всего этого
9:33
присутствует бозон хигса я вам это показываю для того чтобы доказать что существует паттерн который
9:40
вселенная неустанно повторяет снова и снова и это происходит без какой-либо цели и тем более никто извне на это не
9:48
влияет уверен что среди вас есть другая группа людей которые скажет мне нравится это уравнение спасибо что показали его но
9:55
мне по душе уравнения которые умещаются на футболке вот пожалуйста доказательство того что уравнение
10:01
умещается на футболке причина почему я это все объясняю ведь речь пока не идет ни о каких загадках все эти вещи нам
10:08
понятны все это необходимо для того чтобы заострить ваше внимание на загадках о которых я собираюсь вам
10:14
рассказать физики остается огромное количество загадок но к ним не относятся из чего
10:20
сделан этот стол или земля под нашими ногами я или вы планет и звёзд и луна загадки
10:28
принадлежат другому типу существует один вид загадок плохо что я не сделал для них стала
10:34
сейчас я жалею об этом речь идет о коллективном поведении всех этих частиц
10:40
я понимаю как ведет себя электрон я понимаю как ведет себя протон но я не понимаю как ведут себя десятки
10:47
электронов особенно когда они находятся вокруг протонов у них начинает проявляться свойства которых я расскажу
10:53
позже в своем выступлении это то на чем ломают головы большинство физиков это
10:59
невероятно важный момент также есть другая категория загадок которую нам
11:04
предстоит понять из чего сделана большая часть вселенной на эту загадку нам указали астрономы боже благослови их
11:12
сердца когда вы смотрите на небо различными методами вы понимаете что
11:18
видов частиц описанных в основной теории и частиц который мы регистрируем в
11:23
лабораториях просто недостаточно чтобы разобраться в том что мы видим верхнем
11:28
левом углу изображена скопление галактик пуля оно состоит из двух скоплений проходящих сквозь друг друга из-за того
11:34
что материя 1 скопления прорывается сквозь материю другого их материи нагреваются это выделено красным цветом
11:41
используя гравитацию эффект линзирования вызванной гравитацией можно вычислить
11:47
где расположены их основные массы и окажется что они не там где находятся обычная видимая материя синим цветом мы
11:54
выделили места где они должны находиться другими словами это можно объяснить так два сцепления галактик практически
12:00
прорвались сквозь друг друга а большей части их масс оказываются уже прошли сквозь как это объяснить все потому что
12:07
их основные массы состоят из тёмной материи а она не состоит из частиц которые описаны в основной теории
12:13
которую мы понимаем и любим также используя данные фонового излучения и красного смещения суперновых мы приходим
12:20
к выводу что большая часть энергии во вселенной даже не состоит из материи не то чтобы это какая-то не обычная материя
12:26
это материя даже не темная круговая диаграмма создана в 90 годах показывает
12:31
что 70 процентов вселенной состоит из темной энергии она равномерно распределена в космическом пространстве
12:37
и не ослабевает с расширением вселенной в каждом кубическом сантиметре находится
12:43
определенное количество этой энергии и этом 10 минус двадцать девятой степени если вы хотите знать и это количество остается
12:51
неизменным это явление заставляет вселенную расширяться и следствием является ускорение которое мы можем
12:57
регистрировать в наши телескопы 25 процентов массы вселенной занимает
13:02
темная материя и оставшиеся 5 процентов занимают частицы которой описано на этой футболке это очевидно что физики
13:10
существуют загадки и никто с этим не поспоришь но не тёмная материя и тёмная энергия никак не влияет на нашу
13:17
повседневную жизнь и под понятием повседневную жизнь подразумевается то что происходит на земле по сути темная
13:24
материя должна быть материи мы понимаем что такое материи какими свойствами она обладает это своего рода частиц и
13:31
аспиранты и физики-теоретики работают на полную ставку чтобы ввести собственную частицы тёмной материи вы недостаточно
13:39
продуктивно работали если вы этого ещё не сделали кроме этого у нас есть объяснение чем может быть темная энергия
13:45
она может быть космологической константы эйнштейна которое заполняет все пространство мы не знаем деталей но это
13:52
явление легко можно объяснить в общих чертах с точки зрения томаса кунца разобраться в этих вещах можно при
13:58
помощи обычной науки помимо этих загадок у нас есть более
14:03
глубокие загадки им я и хочу посвятить оставшееся время я хочу ознакомить вас
14:08
более глубокими с основополагающими загадками которые ставят под сомнение всю систему понятий которую мы обычно
14:16
используем есть способ как на примере этого уравнения поставить физику в тупик
14:21
в теории квантового поля есть недочеты в каком-то смысле есть задачи к решению
14:26
которых мы еще не готовы и об этом я хочу вам рассказать итак я расскажу вам о трех загадках первая загадка это
14:33
квантовая механика в чем же может заключаться и и загадочность folder on был одним из основателей квантовой
14:39
механики он усердно работал за что и получил нобелевскую премию мы можем
14:44
использовать квантовую механику чтобы делать точные прогнозы чтобы создавать новые технологии
14:50
благодаря ей мы можем объяснить почему стол твердый почему солнце светит тем не
14:57
менее ему уважаемый предшественники утехи richard feynman сказал думаю я
15:02
смело могу сказать что квантовой механики никто не понимает эта цитата актуальна и сегодня но ее стоит
15:08
перефразировать думаю я смело могу сказать что квантовой механики никто не понимает кроме меня это не потому что
15:15
фильм он понимал ее или потому что я понимаю просто есть учёный которые думают что понимает квантовую механику
15:22
но считает что другие ученые не понимают ее нет единогласного мнения что на самом
15:28
деле происходит и это очень длинная история которая сама по себе заслуживает серию лекций квантовая механика
15:35
сформировалась как завершенная теория в конце 1920-х годов в то время
15:40
существовала некая борьба между учёными в одном лагере находились энштейн шрёдингер который сказал пока все хорошо
15:47
я впечатлен но нельзя сказать что мы уже всего достигли мы должны продолжать
15:52
работать чтобы лучше все понимать в другом лагере находились нильс бор berner хайзенберг паули который сказал
15:59
нет нет мы в порядке есть кое-какие загадки но нам не стоит на них зацикливаться мы и так уже работаем на правительство
16:06
здесь должен быть слайд с лозунгом заткнись и занимайся вычислениями слух этого никто не произносил но обвинение
16:13
иногда звучали фильм он пытался сказать дело не в том что мы не умеем пользоваться квантовой механикой а в том
16:19
что когда ты спрашиваешь что на самом деле происходит мы не можем дать согласованной всеми однозначный ответ и
16:26
в этом нет ничего страшного не понимать вещей распутывать загадки это великолепно
16:31
именно так и происходит прогресс в попытках разгадать загадки плохо то что мы не пытаемся в области физики за
16:38
последние 90 лет были остановлены практически все попытки понять что происходит в квантовой механике я могу
16:45
привести аналогию с притчи эзопа лиса и виноград как-то гуляй алиса увидела виноград на кусте и леса подумала как же
16:52
мне хочется винограда она прыгала пытаясь достать его но виноград оказался вне поля ее досягаемости она просто не
16:59
доставало до него после нескольких безуспешных попыток лиса сказала на самом деле не так уж я и хотела этот виноград
17:06
скорее всего он даже кислый ты никогда не должен объяснять смысл подобных притч но что было ясно леса представляет собой
17:13
физиков виноград это понимание квантовой механики мы должны признаться что раньше мы хотели этого а теперь мы говорим нет
17:20
нет мы даже не хотели понять квантовую механику что же случилось позвольте мне освежить вашей памяти к квантовая
17:27
механика сформировалась и о чем в ней идет речь это знаменитый кембрийский рисунок атома резерфорда сегодня я уже
17:33
показывал что-то похожее но я хочу разложить все по полочкам ядро находится в центре электроны вращаются вокруг него
17:40
словно планеты в солнечной системе извини меня кембридж но это полнейшая чушь
17:45
мы знаем что этот рисунок не соответствует действительности ученые практически сразу поняли это как они это
17:52
поняли благодаря еще одному знаменитому студенту кембридже исааку ньютону он
17:57
придумал классическую механику который является предшественницей квантовой механики и в классической механике
18:03
описывается четко и ясно что происходит с частицами и силами 19 веке парады и
18:10
максвелл вели теории электромагнетизма и там говорится следующее если у вас есть заряженная частица например электрон он
18:17
создает электрическое поле силовые линии которого направлены на него если я перемещу электрон это поле
18:24
перенастроиться так что силовые линии будут направлены уже на новую позицию электрона перемещая электрон вниз-вверх
18:31
его электрическое поле сгенерирует волны эти волны будут исходить со скоростью света потому что они и есть свет
18:39
весь свет в этом зале создается колеблющимися электронами излучающими электромагнитные волны и эти электроны
18:47
должны излучать свет они ведь вращаются и это должно браться в расчет подобное вращение можно
18:53
причислить к движению вверх вниз классическая механика вместе со специальными уравнениями классического
19:00
электромагнетизма говорят о том что электрон должен раз тратить энергию и он
19:05
должен по спирали упасть на ядро он не может постоянно оставаться на орбите вы можете спросить как быстро это
19:11
произойдет и ответ 10 в минус 11-ой степени секунды это примерно одна сотая миллиардной доли
19:18
секунды я по специальности физик-теоретик но проводить эксперименты всегда полезно давайте проведем один
19:24
ничего не произошло этот стол и я земля
19:30
все это должно склок нуца в одну точку за очень малую долю секунды если бы классическая механика была права
19:36
обычно когда встречается такая аномалия физики стараются придерживаться своих взглядов они лишь немного пытаются
19:43
изменить законы чтобы оправдать явление но если вы перестараетесь это может привести к
19:48
драматическим последствиям который изменит всю систему понятий это и произошло с атомом учёные пришли к
19:57
выводу что электроны не являются частицами несмотря на рисунок на котором
20:03
они изображены как частицы в действительности электрон рассеян как облако которое мы по-умному назвали
20:09
волновой функции на самом деле ничего умного это самое скучное название для одной из самых интересных концепций в
20:15
мире электрон расположен вокруг ядра он стабилен и обладает определенным размером
20:21
его можно сравнить со струной которая закреплена с двух концов и когда вы дергаете за неё она будет
20:28
обладает низкой частотой вибрации она будет обладать гармониками которые будут представлять из себя дискретный спектр
20:34
так же как и различные формы волновой функцией электрона представляет собой дискретные спектры когда находится в
20:41
непосредственной близи от ядра атома есть места с минимальной энергии где электрон может находиться и он не
20:47
выглядит как . вращающиеся вокруг центра с ядром это рассредоточенные маленькое облака
20:53
определенного размера есть закон что два электрона не могут находиться в одном и том же состоянии поэтому если вокруг
20:59
ядра поместить больше электронов они начинают принимать все более причудливые формы те из вас кто ходил на уроки по
21:05
химии видели подобные орбитали и слышали эти понятия и так это замечательная идея объясняющая почему
21:12
атомы не распадаются это даже объясняет почему определенные виды атомных излучения обладают дискретными
21:19
предсказуемыми частотами потому что они переходят из одного так назову м его энергетического состояния в другое
21:25
и самое интересное что существует уравнение здесь вы видите уравнение шрёдингера я не буду объяснять его
21:32
подробнее чем предыдущие но вот в чем его суть волновая функция электрона она обозначена греческой
21:38
буквой c подчиняется уравнению что означает что мы возвращаемся к старой системе физических понятий если я
21:45
предоставлю данное состояние объекта это уравнения расскажет что произойдет с объектом в будущем еще раз повторю это
21:52
паттерн которому подчиняется природа для физика подобное уравнений является манной небесной потому что он может
21:59
давать своим студентам задачи решать уравнение шрёдингера для всевозможных ситуаций это огромная победа за которую
22:07
заплатили высокую цену потому что она изменила наше представление мы считали
22:12
электрон частицей теперь мы считаем его волной но есть одна проблема когда ты
22:18
наблюдаешь за электроном он совсем не выглядит как волна используя уравнение шрёдингера вы можете
22:24
предсказывать события например когда радиоактивное вещество испускает частицу как эта частица будет
22:31
удаляться от вещества которые спустила его когда распадается ядро испускает
22:37
электрон его форма будет похоже на одной из этих он будет обладать более или менее
22:42
сферической конфигурации он будет похож на большое пухлое облака который будет
22:47
разлетаться во всех направлениях и со временем она будет существенно ослабевать но когда мы наблюдаем за ним
22:53
это реальный пример распада урана в туманной камере здесь происходит
22:59
следующее пролетающую заряженная частица вызывает ионизацию рядом находящихся
23:04
молекул пара и мы можем видеть электрон виде белого следа то что мы видим это не
23:11
облачное образование а набор отдельных траектории частиц удаляющихся от выброшенного их вещества
23:19
после появления радиоактивности и нам это сложно понять если мы уже сделали
23:26
вывод что электроны этой не частицы и волны получается так что электроны являются волнами когда мы не
23:32
наблюдаем за ними и они становятся частицами когда мы начинаем за ними наблюдать поэтому самые великие умы
23:38
собрались вместе и задумались что на самом деле происходит и они придумали следующую систему понятий электроны
23:45
являются волнами когда мы не наблюдаем за ними и они становятся частицами когда мы начинаем за ними наблюдать что я могу
23:52
на это ответить это то чему мы учим наших студентов это называется копенгагенская интерпретация
23:58
она объясняется так слева у нас есть некоторое распределение волновой функцией электрона которого никто не
24:04
трогает но когда вы начинаете проводить измерения когда вы хотите вычислить его местоположения о внезапно становится
24:11
точкой которая выглядит как частица и кроме этого вы даже не сможете сказать в
24:17
каком месте он превратится в точку лучшее что у вас получится это вычислить вероятность эта вероятность определяется волновой
24:23
функции там где волновая функция выше там вероятность больше в низких точках волновой функцией вероятность меньше
24:31
я этого не придумываю когда мы учим наших студентов квантовой механики в
24:37
кэмбридже в калтехе или еще где угодно мы рассказываем о двух наборов правил которые тесно связаны с квантовой
24:43
механикой в первом наборе правил речь идет о том как квантовая система ведет себя когда за ней никто не наблюдает
24:49
эти правила очень практичны и чувствительные есть квантовые состояния
24:54
которые принимают форму волновых функций и для них существует уравнение уравнение шрёдингера все это очень похожа на
25:01
классическую систему понятие но когда вы начинаете измерять квантовую систему когда вы начинаете наблюдать за
25:07
ней все правила перестают работать вы не можете предсказать что произойдет следующий момент будет существовать лишь
25:14
вероятность события это то чему мы учим наших студентов и проблема в том что это
25:19
очередная чушь очевидно что это неприемлемо для фундаментальной теории природы есть две проблемы первая эта
25:26
проблема измерения если мы ещё раз взглянем на эти правила что это означает когда кто-то будет наблюдать имеет ли
25:33
значение кто проводит измерения обязательно это должен быть человек а что если эта кошка будет наблюдать или
25:41
видеокамера если разница что если я мимолетно взгляну краешком глаза как быстро это
25:48
произойдет и почему появляется вероятность традиционная копенгагенская интерпретация не дает ответа ни на один
25:55
из этих вопросов такие ученые как энштейн и шрёдингер не утверждали что квантовая механика не верна
26:01
они говорили что это хорошая идея но нужно больше работать чтобы создать механистической у базовую модель и
26:07
другая проблема которую я хочу выделить это проблема реальности я сказал
26:12
открытым текстом потому что считаю это верным что электрон является волновой функции именно волновой функции они
26:19
частицей а так ли это есть другие ученые которые скажут реальность заключается в
26:24
том что он частично является волновой функции может причина почему электроны иногда ведут себя как волны иногда как
26:31
частицы потому что они и волны и частицы а может волновая функция то лишь инструмент который мы используем чтобы
26:37
вычислять вероятности и что она совсем не отображает реальности дело в том что мы не знаем даже спустя
26:44
90 лет как мы сформировали эту теорию она до сих пор приводит замешательство физиков если вы попытаетесь докопаться
26:51
до истины например будучи студентом вы скажете мне не нравится что вы тут рассказываете я бы хотел получше
26:57
разобраться в этом вопросе вас уважительно вытолкнут из области физики по собственному желанию или нет но есть
27:04
ученые которые не оставляют попыток вот моя любимая версия как решить эти проблемы и
27:11
эверетт был аспирантом в 50-х годах он работал вместе с джоном уилером который в свою очередь работал с нильсом бором в
27:18
общем он продолжал традиции великих ученых квантовой механики но случае эверета его подход был как
27:24
терапевтическим так и научным он говорил следующие ребята вы слишком усердно
27:29
работайте вам не нужно лезть из кожи из-за этих безумных правил чтобы понять что мы наблюдаем в экспериментах вы
27:36
хотите знать какова природа электрона это волновая функция все четко описано волновой функции ничего большего там нет
27:43
вы хотите знать как волновая функция ведет себя она подчиняется уравнение шрёдингера вы утверждаете что она иногда
27:50
подчиняться уравнение шрёдингера я утверждаю что она все да подчиняются уравнение шрёдингера поэтому уговорил расслабтесь
27:57
конечно мы знаем у такого подхода есть проблема но я хочу обратить ваше внимание на сколько простой было бы
28:03
квантовая механика если бы мы использовали версию эверетта нет никаких двух наборов правил есть
28:09
лишь один все квантовые системы которые описываются волновыми функциями подчиняются уравнение шрёдингера
28:15
и все насколько простой было бы жизнь студентов если бы мы преподавали им эту
28:20
версию квантовой механики проблема является несоответствие о котором я упомянул что когда мы наблюдаем мы не
28:28
видим волновых функций мы видим частицы как же мы можем применить эту красивую
28:34
понятную версию квантовой механики сочетаю со свидетельствами которые видят наши глаза это he трудная задача но она
28:41
стоит того чтобы попробовать поэтому используя воображение я проведу мысленный эксперимент шрёдингера
28:47
который как все знают положил полумертвого кота внутрь коробки кот
28:53
шрёдингера находится внутри большой коробки так же там находится источник радиации и детектор если детектор
29:01
зарегистрирует радиацию он откроет маленький контейнер и выпустит газ в
29:07
эксперименте шрёдингер этим газов был ценит если он будет выпущен код умрет в
29:14
любом случае убийства кота никак не поможет в понимании физики поэтому в моей версии это будет усыпляющий газ в
29:21
моей версии когда газ выпустят код заснет но даже во сне он будет мило улыбаться ни один кот не пострадает в
29:27
процессе этого мысленного эксперимента свой эксперимент один год придумал в процессе переписки с энштейн нам они
29:34
были на одной стороне в этих дебатах и идея которые он преследовал было не в том чтобы показать насколько квантовая
29:40
механика увлекательно а в том чтобы сказать скорее всего вы этому не поверите если вы считаете
29:45
законы квантовой механики верными для вас это будет означать что источник радиации не находится в состоянии или
29:51
распасться или нет он будет обладать волновой функцией которая находится в состоянии суперпозиции двух состояний
29:58
распался и не распался также как и электрон у которого нет точного местоположения
30:03
квантовое состояние источника радиации не является чем-то одним или чем-то другим источник
30:08
находится в суперпозиции и для таких микроскопических вещей как радиоактивное ядро мы считаем это вполне нормальным
30:15
мысленный эксперимент шрёдингера предназначен для усиления это квантовый странности на микроскопическом уровне
30:21
так что если вы доверяете копенгагенской интерпретации который гласит что волновые функции подчиняются уравнение
30:28
шрёдингера до тех пор пока вы не посмотрите на них код как наблюдатель в этом эксперименте не берется в расчет
30:33
произойдет следующее детектор перейдет состоянии суперпозиции я зафиксировал распад я не зафиксировал
30:40
его контейнер также перейдет состоянии суперпозиции я открылся я не открылся икоты ведет состоянии суперпозиции я
30:48
бодрствую и я сплю и в этом заключается вся фишка этого эксперимента дело не в
30:53
том что мы не знаем кот в коробке бодрствует или speed мы просто не знаем правды согласно квантовой механике в коробке
31:00
есть код который находится в состоянии суперпозиции бодрствования и сна и вот как нам это объясняет копенгагенской
31:07
интерпретации есть код который находится в суперпозиции бодрствования и сна есть наблюдатель
31:13
его я обозначил квадратными скобками так как он является классическим примером я выделил квантовые объекты круглыми
31:20
скобками а классические квадратными роль наблюдателя играть нильс бор и вот в чем
31:25
суть когда вы открываете коробку происходит коллапс волновой функцией вы никогда не увидите кота в суперпозиции
31:31
сна и бодрствования вы увидите с какой-то вероятностью бодрствующего кота и код будет бодрствовать или с какой-то
31:38
вероятностью спящего кота и код окажется спящим а вот версия эверета того же
31:43
самого эксперимента запомните не происходит никакого коллапса волновой функции
31:48
но также нет и мира в классическом понимании по формулировке every так
31:54
человеку вы относитесь точно так же как и к электрону оба они находятся в квантовом состоянии
31:59
и игритт использует запутанность важную черту квантовой механики которую вывел
32:06
энштейн и его сотрудники в 1930-х годах это очень длинная история но если
32:11
объяснить коротко в квантовой механике различные подсистемы вселенной не обладают собственной волновой функцией есть
32:18
только одна волновая функция для всей вселенной и верит назвал ее универсальная волновая функция стивен
32:25
хокинг назвал ее волновая функция вселенной смысл один и тот же все зависит от одной
32:31
волновой функции и следовательно вы не можете отделить квантовое состояние чего-то одного от квантового состояния
32:37
чего-то другого вы должны брать в расчет всю вселенную это позволяет вести такой термин как
32:43
запутанность где наблюдаемой особенности 1 под системы вселенной могут быть связаны с наблюдаемыми особенностями
32:50
другой под системы такого не может произойти в классической механике вот версия игры то эксперимента
32:57
шрёдингера вы начинаете скота и наблюдателя кот находится в суперпозиции в роли наблюдателя хью эверетт которому
33:04
мы будем относиться квантово-механические поэтому я взял его в круглые скобки в измерениях теперь нет
33:11
ничего странного помните иврит говорил все развивается согласно уравнение шрёдингера нет никакого отдельного вида развития и
33:18
вот очень интересная мысль все согласны с тем не важно что вы думаете о квантовой механики все согласны что если
33:25
вы возьмете наблюдателей кота и будете относиться к ним используя законы квантовой механики мы будем знать что с
33:31
ними произойдёт то что с ними произойдет будет суперпозицией запутанного состояния в одной части которого код
33:38
будет бодрствующим и наблюдатель увидел его бодрствующим а в другой части код будет спать и наблюдатель увидел его
33:45
спящим все с этим согласны но вопрос в том какой вывод мы можем сделать этот
33:51
вопрос возникает из-за того что если с вами произойдёт что-то подобное у вас возникнет ощущение что вы увидите кота
33:57
бодрствующего и спящего одновременно но никто такого не испытывал поэтому это не
34:03
может быть правильным был настолько гениальным что он предложил что обе части волновой функции
34:10
существует я нереально но каждая из них идет по своему пути одна часть волновой
34:16
функцией никогда не будет вмешиваться или каким-то образом влиять на другую часть волновой функции это
34:22
есть математическое объяснение и вы можете с этим поспорить но дело в том что эти две части волновой
34:28
функции как только произойдет запутывание поведут себя так словно это отдельные миры и тогда вы сможете
34:34
сказать что я проводящий эксперимент в роли наблюдателя не являюсь комбинацией
34:40
обоих этих состояний раньше был только один я теперь мы их я 2 1 я увидел бодрствующего кота а второй
34:48
я увидел кота спящим течением времени волновая функция во вселенной все больше
34:54
и больше разветвляется на отдельные миры поэтому хороший пиарщик в данном случае
35:00
очень ценный переименовал эту теорию квантовой механики много мировую интерпретацию квантовой механики
35:07
но вот что я хочу подчеркнуть ни в один из моментов и верит или другой учёный не
35:13
добавил в общую кучу дополнительные мир и мир и всегда существовали то что играет сделал он удалил вещи
35:21
которые создавали необоснованные дополнительные законы в которых речь шла о происходящем в квантовых системах
35:27
когда вы наблюдаете за ними если вы верите что электрон может находиться в суперпозиции быть тут и там
35:34
тогда вы также должны верить что и код может находиться в состоянии суперпозиции бодрствования и сна
35:40
а также и вы можете находиться в суперпозиции того что вы наблюдаете бодрствующего кота и спящего кота и что
35:47
вселенная тоже находится в суперпозиции все остальное то математика которая отображает что эти две части
35:53
суперпозиции переживает свою собственную жизнь никак не влиять друг на друга это
35:58
не говорит о том что эта истина если бы я смог провести 10 лекций по этой теме мы смогли бы также упомянуть о других
36:05
альтернативных теориях в этом зале есть яркие личности которые не совсем верят в эту картину независимо от того насколько
36:11
убедительны и очевидно она является я хочу чтобы мы сделали один вывод из этой
36:16
лекции и он не в том что много- мировая реальность правдиво не в том что и верят прав хотя он прав
36:22
то что я хочу сказать имеет огромное значение безусловно что тёмная материя и тёмная энергия являются самыми
36:29
совершенными загадки но эта загадка является первоочередной эта загадка висит в воздухе дольше
36:35
других тут загадка не в том чтобы найти какое-то вещество в ней скрываются законы которыми оперируют природа мы не
36:42
должны отказываться от попыток понять эти законы возможно что мы не понимаем квантовую механику но мы не должны этим гордиться
36:49
мы должны стыдиться этого и должны двигаться вперед и это приводит нас ко
36:54
второй загадки во второй загадки речь пойдет о гравитации пространстве и времени
37:02
[музыка]