Физика. Квантовый мир и человеческое бессмертие

Странная физика

Австрийский физик Эрвин Шредингер скорее всего не любил кошек. По какой причине — неизвестно. Может быть у него была аллергия на этих милых животных. А может быть его раздражало, что они орут ночью под его окнами. Это не важно. Интересно то, что в знаменитом мысленном эксперименте, проведенном ученым впервые в 1935 году, участвовали кот, ампула с ядом и адская машинка, которая состояла из счетчика Гейгера, крупинки радиоактивного вещества и реле. Вероятность распада одного атома вышеупомянутого радиоактивного вещества в течение часа составляло по условиям эксперимента 50 процентов.

Все эти ингредиенты помещаются в запечатанный сейф. И если распад атома происходит, счетчик его регистрирует и передает информацию на реле. Оно срабатывает, и включает механизм, который разбивает ампулу с ядом. Кот погибает. Бессмертие ему не грозит😁.

Но квантовая физика — вещь очень странная. Или, точнее, в данном случае, ее «копенгагенская интерпретация». Ведь если ей верить, кот якобы окажется в состоянии некоей «суперпозиции». То есть он будет считаться одновременно и живым, и мертвым. И такое состояние будет продолжаться до тех пор, пока внешний наблюдатель не откроет коробку, не разрушит волновую функцию и не обнаружит, что кот жив. Или мертв.

Шредингер не считал подобное состояние кота нормальным. И использовал вышеописанный мысленный эксперимент для демонстрации проблем с копенгагенской интерпретацией квантовой механики.

Видео

Кот Шрёдингера

Что такое Кот Шрёдингера ? Это опыт проведённый австрийским физиком-теоретиком, одним из создателей квантовой механики, Эрвином Шрёдингером. Суть опыта заключался в следующем: В коробку должен быть помещён кот (хотя в опоте участвовала кошка) который не будет воздействовать на другие предметы эксперимента, счётчик Гегера и очень маленькое количество радиации, её должно быть ровно такому количеству, что за час может распасться только один атом, но с такой же вероятностью может и не распасться. Считывающая трубка разряжается и срабатывает реле, спускающее молоток который разбивает колбочку с синильной кислотой. Если на час предоставить всю эту систему самой себе, то кот либо погибнет, либо останется жив. Произойдёт это с шансом 50 на 50, а пока мы не откроем коробку мы не будем знать жив кот или нет. Иными словами для нас кот будет одновременно жив и одновременно мёртв — живмёртв. ( Опыт был проведён лишь в теории, так что не одно животное не пострадало )

Типичным в подобных случаях является то, что неопределённость, первоначально ограниченная атомным миром, преобразуется в макроскопическую неопределённость, которая может быть устранена путём прямого наблюдения. Это мешает нам наивно принять «модель размытия» как отражающую действительность. Само по себе это не означает ничего неясного или противоречивого. Есть разница между нечётким или расфокусированным фото и снимком облаков или тумана.

Про чудеса

Для меня самое интересное в ММИ то, что она прекрасно объясняет отклонения от теории вероятности, которые наверняка случались с каждым и у многих явились причиной религиозного «сдвига» той или иной силы. Я бы тоже уверовал в сверхъестественное, случись со мной что-то практически невероятное после, например, молитвы. Чего греха таить: я, который всего этого ещё не знал, собственно, и уверовал — пару десятков лет назад. И очень медленно (по мере накопления знаний о мире) от этого дела исцелился.

У каждого из нас время от времени возникает ощущение, что именно «для него» вселенная раз за разом совершает некие явно отклоняющиеся от «среднего распределения» события. То, что должно падать орлом и решкой 50/50 выглядит так, словно сдвигает это соотношение в ту или иную сторону в нашем присутствии. Причём внешний наблюдатель (не мы) ничего подобного не замечает. Для него наш случай вполне себе вписывается в гауссиану и аномальным не выглядит. Аномально это для нас, поскольку таких отклонений в нашей «линии жизни» оказывается довольно много.

Раньше я думал, что это объясняется некими психологическими факторами. Мы, например, банально склонны забывать ситуации, в которых чудо не случилось. И это весьма хорошая гипотеза. Но и она не объясняет убедительно всего, что с нами происходит интересного.

А вот гипотеза Эверетта, кажется, объясняет.

Вычислительная сложность против демона

Другая интересная точка зрения на проблему детерминизма и случайности исходит, как это ни странно, из математики. В 1814 году знаменитый французский математик Пьер-Симон Лаплас предложил мысленный эксперимент, в последствии известный как «демон Лапласа«. Лаплас писал:

Мы можем рассматривать настоящее состояние Вселенной как следствие его прошлого и причину его будущего. Разум, которому в каждый определённый момент времени были бы известны все силы, приводящие природу в движение, и положение всех тел, из которых она состоит, будь он также достаточно обширен, чтобы подвергнуть эти данные анализу, смог бы объять единым законом движение величайших тел Вселенной и мельчайшего атома; для такого разума ничего не было бы неясного и будущее существовало бы в его глазах точно так же, как прошлое.

То есть Лаплас предполагал, что если Вселенная полностью детерминирована, то возможно создание такой машины, которая зная все возможные данные о всех частицах в мире, сможет предсказать следующее состояние Вселенной. И хотя квантовая механика опровергла возможность создания демона Лапласа, еще раньше он получил смертельный удар от математики, а конкретно от теории вычислительной сложности.

Парадокс демона таков: если демон Лапласа был бы создан, то он был бы материален. И если демон умел бы расчитывать за 1 минуту состояние мира через 2 минуты от начала расчета, то он знал бы и своё следующее состояние (ведь он материален и является частью этого мира), таким образом он бы знал состояние мира через 3 минуты. Но зная состояние мира через 3 минуты, он знал бы и своё состояние, поэтому знал бы состояние мира через 4 минуты, и так далее. Получается, что за минуту работы демон Лапласа узнал бы всю будущую историю Вселенной.

Если предположить, что Вселенная вечна, то для хранения такой информации нужно бесконечное количество памяти, а являясь материальным, демон ограничен ресурсами, доступными ему во Вселенной: возможно колоссальными, но не бесконечными. Если же Вселенная имеет конец, то демон всё равно не может обладать памятью достаточной для знания о будущем — ведь количество информации о следующем состоянии мира равно количеству информации в текущем состоянии мира, таким образом во всей Вселенной количества «памяти» хватает только на запись одного состояния — текущего. Этот краткий миг между прошлым и будущим — мгновение настоящего.

Кроме того, такой раздел современной науки как цифровая физика утверждает что основа всего сущего — это информация, максимальная скорость распространения которой определяется скоростью света. Последние исследования в этой области предполагают, что алгоритмическая сложность расчёта следующего состояния мира несокращаема. То есть, расчёт следующего состояния мира и его наступление занимает одинаковое время. Таким образом, невозможно рассчитать состояние мира на «два такта вперёд». А следовательно демон Лапласа невозможен.

Это приводит нас к выводу, что для так как мы не можем точно рассчитать будущее по настоящему, для нас оно является случайным и неожиданным, несмотря на строгую детерминированность законов физики.

Квантовое бессмертие

Теперь давайте проведем эксперимент с котом Шрёдингера, только с человеком. Условия все те же самые. Вероятность смерти 50 процентов. Если отталкиваться от Копенгагенской теории, то, если человек умирает, то он просто умирает и больше ничего не образуется. Потому что было выбрано одно состояние человека, а все другие удалились навсегда. Вселенная продолжает существовать без этого человека.

Однако, согласно многомировой интерпретации, если человек умирает, то появляется другая вселенная, где человек выживает и продолжает жить своей жизнью. На этом моменте мы и сталкиваемся с квантовым бессмертием. Представьте, что этот человек – это вы. И каждый раз, в этой коробке вы выживаете. А умирает человек в другой вселенной, к которой вы не имеете никакого отношения, которая вас не волнует. И сколько раз бы вы не повторяли этот эксперимент с собой, вы выживаете, каждый раз образуя новую вселенную.

Эксперимент можно считать удачным, если вы остались в коробке. Но в других вселенных ученые, открыв коробку, увидят только погибшего человека.

А теперь вспомните тот момент из своей жизни, когда вы находились на грани смерти. И только вдумайтесь, что где-то во вселенной может существовать тот мир, где все пошло не по плану, вы погибли и не стали расти, развиваться, заводить новых знакомых, ведь вас там не существует. Это сложно до конца осознать, но именно в этом и состоит смысл квантового бессмертия.

Теги

Adblock
detector