Необычный и несложный эксперимент с каплями приоткрывает дверь в мир квантовой механики.
Расшифровка видео
0:00
угу вот
0:04
[музыка]
0:08
смотрите я поставил на вибрирующий
0:10
динамик чашку Петри налил силиконовое
0:13
масло и с помощью зубочистки сделал на
0:15
поверхности каплю и Она повисла осталась
0:20
над поверхностью
0:22
точнее она тут резво прыгает она может
0:26
так делать еще очень долго в чем причина
0:29
между каплей и поверхностью масла есть
0:31
прослойка воздуха которая из-за частоты
0:33
прыжков сохраняет толщину не менее 100
0:36
нанометров иначе капля слилась бы с
0:38
маслом в чашке когда капля касается
0:41
поверхности возникает характерное
0:44
колебание это особая волна связанная с
0:47
вибрациями чашки это стоячая волна То
0:52
есть она не движется а колеблется на
0:54
месте
0:55
капля создает волну и взаимодействует с
0:59
ней при каждом следующем приводнении
1:02
капля падает на край волны и та толкает
1:05
её вперёд пока прыжки синхронизированы с
1:08
волной капли продолжает падает
1:13
эти капли назвали ходоками а шагающих
1:17
каплях известно 70-х годов прошлого века
1:20
но Лишь недавно Выяснилось что с их
1:23
помощью можно воспроизводить многие
1:24
явления квантовой механики
1:27
очевидно что это не квантовая система
1:30
так как диаметр капель около миллиметра
1:32
Но их можно рассматривать как модели
1:35
частиц скажем электронов мы знаем
1:38
эксперимент который описывает главные
1:40
квантовое свойство двух щелевой опыт
1:42
если пропустить лучшие электронов через
1:45
две узкие щели то электроны вместо того
1:48
чтобы вести себя как частицы оставить
1:50
две полосы на стенке образуют
1:52
интерференционную картину даже если
1:55
выпускать по одному электрону
1:58
в случае шагающей капли ее волна Пилот
2:01
проходит
2:05
но она не движется по прямой
2:08
взаимодействие с волной меняет ее курс
2:10
конечная картина точек которые нет капли
2:14
очень похожи на распределение электронов
2:16
в опыте с двумя щелями или взять
2:18
туннелирование эффект при котором
2:20
частицы преодолевает барьер Хотя по
2:22
классической механике у неё не хватает
2:24
на этой энергии
2:25
эффект продемонстрировали поместив масло
2:28
пустую рамку чаще всего такой барьер
2:32
отражает волну пилота и её каплю но
2:34
изредка они все же прорываются наружу
2:37
вероятность этого события
2:39
экспоненциально уменьшается по мере
2:42
увеличения ширины барьера как и при
2:45
тунилировании но пожалуй самый
2:47
удивительное свойство этих капель явное
2:50
квантование как у электронов в атоме вот
2:53
капля заключенная в круглый загон
2:55
кажется что она движется спонтанно
2:57
взаимодействия с волной пилотом из-за
3:00
сложного взаимодействия траектория
3:01
движения капли поначалу выглядит
3:03
хаотично но спустя время проступает
3:08
это плотность вероятности нахождения
3:10
капли в каждой точке загона
3:13
и она очень похожа на плотность
3:15
вероятности нахождения электронов
3:19
такое сходство не случайно эти капли
3:23
физическое воплощение теории выдвинутой
3:25
Луи де бройлем почти Сто лет назад на
3:28
заре квантовой механики он предположил
3:31
что у любой частицы есть волна которая
3:34
сопровождает и направляет ее возникает
3:37
она из-за мелких колебаний самих частиц
3:40
версию с волной пилотом стали отвергать
3:43
когда на научную сцену вышла
3:44
копенгагенская интерпретация которая
3:47
исключает всё что нельзя подтвердить с
3:50
прямыми наблюдениями
3:53
Согласно ей все что можно узнать о
3:55
частицей есть в так называемой волновой
3:57
функции но принятие такой теории
4:00
заставляет отказаться от очевидных вещей
4:02
например от того что у частицы всегда
4:05
есть определенные импульсы
4:06
местоположения
4:08
также эта теория означает что наша
4:11
Вселенная больше не детерминирована
4:13
Случайность лежит в основе квантовой
4:15
механики
4:19
механики волновая функция электрона
4:21
равна суперпозиции при которой он
4:24
проходит через обе щели одновременно
4:26
с помощью этой функции можно вычислить
4:29
вероятные координаты электрона А на
4:32
экране датчика он появится в случайной
4:35
точке полученного распределения
4:39
при этом в момент измерения происходит
4:41
коллапс волновой функции
4:44
до измерения вы не знаете где находится
4:46
электрон и прошел ли он через одну щель
4:50
или через другую Сравните с прыгающими
4:53
каплями волна проходит через обе щели
4:56
тогда как капля только через одну капли
5:00
двигается за счет взаимодействия с
5:02
волной поэтому статистическое
5:04
распределение такое же но капля не
5:06
находится в двух местах сразу и
5:09
случайности здесь нет они определенность
5:11
параметров вызвана только недостатком
5:13
информации конфигурации системы
5:16
динамика волны пилота показывает принцип
5:19
некоторых квантовых эффектов значит это
5:23
что квантовые частицы ведут себя именно
5:26
так нет но эксперимент показывает что
5:30
такое вообще возможно что подобное
5:32
движение приводит к статистике которая
5:34
повторяет данные квантовой механики
5:39
увидеть более полную картину вам не
5:42
придется отказываться от идеи
5:43
детерминированной Вселенной возможности
5:45
найти точные координаты и импульс
5:47
частицы по-моему Здорово Что сразу две
5:50
теории претендуют на объяснение одного
5:53
эксперимента и обе требует признать
5:55
что-то странное но странное по-своему
5:58
Выбирайте сами что вам ближе в качестве
6:00
объяснения квантовых эффектов
6:02
копенгагенская интерпретация или теория
6:05
волны пилота Пишите в комментариях Что
6:09
вы об этом думаете как вам идея волны
6:12
пилота Звучит неплохо А вот насколько
6:14
она отвечает реальности предстоит
6:16
выяснить если покадрово смотреть на шаги
6:20
капли то можно увидеть как она катится
6:22
по волне как сёрфер причем капля может
6:26
как будто исчезнуть А волна останется
6:29
так бывает когда она натыкается на
6:31
мелкие пылинки Мне кажется Интересно
6:33
отметить что волна хранит информацию о
6:35
перемещениях
6:36
Это происходит потому что каждый прыжок
6:39
капли создает Новую круговую волну
6:42
текущим местоположении которые
6:44
добавляются к уже существующему
6:46
волновому полю Так постепенно возникает
6:51
историю движения капли можно добавить
6:55
каплю на заднюю часть
7:11
переведено и озвучено студии vert daydar