Es un mana ēna: kvantu mehānika izaicina personības jēdzienu

2024 Autors: Malcolm Clapton | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 04:04

Kāpēc tu esi tu? Kā zināt, ka esat cilvēks ar unikālu raksturu un domāšanas veidu? Kvantu mehānika mums iesaka nebūt tik pārlieku pašpārliecinātiem. Iespējams, ka mēs visi neesam tik atšķirīgi, kā iedomājamies.

Martins Gērrs un nozagtā identitāte

Vai zinājāt par Martinu Gēru? Šis ir franču zemnieks, kurš reiz nokļuva dīvainā un nepatīkamā situācijā. Mārtiņš dzīvoja nelielā ciematā. Kad zēnam bija 24 gadi, viņa paša vecāki viņu apsūdzēja zādzībā. Herrs bija spiests pamest savas mājas, pamest sievu un dēlu. Pēc astoņiem gadiem vīrietis atgriezās savā dzimtajā ciemā, atkal apvienojās ar ģimeni. Trīs gadus vēlāk ģimenē piedzima trīs bērni.

Šķita, ka viss turpinās kā parasti. Bet ciemā parādījās ārzemju karavīrs, kurš paziņoja, ka karojis ar Martinu Gerru Spānijas armijā un kaujā zaudējis kāju. Mārtiņa ģimene sāka šaubīties, vai viņu radinieks pirms trim gadiem atgriezies mājās. Pēc ilgas tiesāšanas izrādījās, ka Gērras identitāti "nolaupījis" piedzīvojumu meklētājs Arno du Tilhs. Īstajam Mārtiņam patiešām tika amputēta kāja, un viņš tika iecelts par sinekūru kādā klosterī Spānijā. Tomēr "identitātes zagļa" tiesa bija tik slavena, ka īstais Herrs atgriezās savā dzimtajā ciemā. Piedzīvojumu meklētāja Arno du Tīla liktenis tika apzīmogots ar īsu nāvessodu. Un pats Mārtiņš apsūdzēja savu sievu par palīdzību krāpniekam, neticot, ka sieviete varētu neatpazīt savu mīļoto vīru.

Šis stāsts saviļņoja rakstnieku un režisoru prātus. Pēc viņas motīviem tika uzņemta filma, iestudēts mūzikls un pat uzņemts seriāls. Turklāt šim notikumam ir veltīta viena no sērijām "Simpsoni". Tāda popularitāte ir saprotama: šāds atgadījums mūs sajūsmina, jo sāp ātrajiem – mūsu priekšstatiem par identitāti un personību.

Kā mēs varam būt pārliecināti, kas patiesībā ir cilvēks, pat visdārgākais? Ko nozīmē identitāte pasaulē, kurā nekas nav pastāvīgs?

Pirmie filozofi mēģināja atbildēt uz šo jautājumu. Viņi pieņēma, ka mēs savā dvēselē atšķiramies viens no otra un mūsu ķermeņi ir tikai marionetes. Izklausās labi, taču zinātne ir noraidījusi šo problēmas risinājumu un ieteikusi meklēt identitātes sakni fiziskajā ķermenī. Zinātnieki sapņoja atrast kaut ko mikroskopiskā līmenī, kas atšķirtu vienu cilvēku no otra.

Labi, ka zinātne ir precīza. Tāpēc, sakot "kaut kas mikroskopiskā līmenī", mēs, protams, domājam mūsu ķermeņa mazākos celtniecības blokus - molekulas un atomus.

Tomēr šis ceļš ir slidenāks, nekā varētu šķist no pirmā acu uzmetiena. Iedomājieties, piemēram, Martinu Gēru. Pieejiet viņam garīgi. Seja, āda, poras… ejam tālāk. Pienāksim pēc iespējas tuvāk, it kā mūsu arsenālā būtu visspēcīgākais aprīkojums. Ko mēs atradīsim? Elektrons.

Elementāra daļiņa kastē

Herrs tika veidots no molekulām, molekulas ir izgatavotas no atomiem, atomi ir izgatavoti no elementārdaļiņām. Pēdējie ir izgatavoti "no nekā"; tie ir materiālās pasaules pamatelementi.

Elektrons ir punkts, kas burtiski vispār neaizņem vietu. Katru elektronu nosaka tikai masa, spins (leņķiskais impulss) un lādiņš. Tas ir viss, kas jums jāzina, lai aprakstītu elektrona "personību".

Ko tas nozīmē? Piemēram, tas, ka katrs elektrons izskatās tieši tāpat kā jebkurš cits, bez mazākās atšķirības. Tie ir absolūti identiski. Atšķirībā no Martina Gērra un viņa dvīņiem elektroni ir tik līdzīgi, ka ir pilnībā aizvietojami.

Šim faktam ir dažas diezgan interesantas sekas. Iedomāsimies, ka mums ir elementārdaļiņa A, kas atšķiras no elementārdaļiņas B. Turklāt mēs ieguvām divas kastes - pirmo un otro.

Mēs arī zinām, ka katrai daļiņai jebkurā laikā ir jābūt vienā no kastēm. Tā kā mēs atceramies, ka daļiņas A un B atšķiras viena no otras, izrādās, ka notikumu attīstībai ir tikai četras iespējas:

• A atrodas 1. ailē, B atrodas 2. ailē;
• A un B atrodas kopā 1. ailē;
• A un B atrodas kopā 2. ailē;
• A atrodas 2. lodziņā, B atrodas 1. lodziņā.

Izrādās, ka varbūtība vienā kastē uzreiz atrast divas daļiņas ir 1:4. Lieliski, sakārtoju.

Bet ko tad, ja daļiņas A un B neatšķiras? Kāda ir iespējamība šajā gadījumā atrast divas daļiņas vienā kastē? Pārsteidzoši, ka mūsu domāšana nekļūdīgi nosaka: ja divas daļiņas ir identiskas, tad notikumu attīstībai ir tikai trīs iespējas. Galu galā nav nekādas atšķirības starp gadījumu, kad A atrodas 1. ailē, B atrodas 2. ailē, un gadījumu, kad B atrodas 1. lodziņā, A atrodas 2. lodziņā. Tātad varbūtība ir 1: 3.

Eksperimentālā zinātne apstiprina, ka mikrokosmoss pakļaujas varbūtībai 1:3. Tas ir, ja jūs aizstātu elektronu A ar jebkuru citu, Visums nepamanītu atšķirību. Un tu arī.

Viltīgi elektroni

Frenks Vilčeks, Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta teorētiskais fiziķis un Nobela prēmijas laureāts, nonāca pie tāda paša secinājuma kā mēs tikko. Zinātnieks šo rezultātu uzskata ne tikai par interesantu. Vilčeks norādīja, ka fakts, ka divi elektroni ir absolūti neatšķirami, ir dziļākais un vissvarīgākais secinājums no kvantu lauka teorijas.

Kontrolšāviens ir traucējumu parādība, kas "nodod" elektronu un parāda mums tā slepeno dzīvi. Redzi, ja tu sēdi un skaties uz elektronu, tas uzvedas kā daļiņa. Tiklīdz jūs nogriežaties, tas parāda viļņa īpašības. Kad divi šādi viļņi pārklājas, tie viens otru pastiprina vai vājina. Vienkārši paturiet prātā, ka mēs domājam nevis fizisko, bet matemātisko viļņa jēdzienu. Tie nodod nevis enerģiju, bet varbūtību - tie ietekmē eksperimenta statistiskos rezultātus. Mūsu gadījumā - pie secinājuma no eksperimenta ar divām kastēm, kurās mēs saņēmām varbūtību 1: 3.

Interesanti, ka traucējumu parādība rodas tikai tad, ja daļiņas ir patiesi identiskas. Eksperimenti ir parādījuši, ka elektroni ir tieši tādi paši: rodas traucējumi, kas nozīmē, ka šīs daļiņas nav atšķiramas.

Priekš kam tas viss? Vilčeks saka, ka elektronu identitāte ir tieši tas, kas padara mūsu pasauli iespējamu. Bez tā nebūtu ķīmijas. Matēriju nevarēja reproducēt.

Ja starp elektroniem būtu kāda atšķirība, viss uzreiz pārvērstos haosā. To precīzā un nepārprotamā būtība ir vienīgais šīs nenoteiktības un kļūdu pilnās pasaules pastāvēšanas pamats.

Labi. Pieņemsim, ka vienu elektronu nevar atšķirt no cita. Bet mēs varam ievietot vienu pirmajā lodziņā, otru otrajā un teikt: "Šis elektrons atrodas šeit, un tas ir tur"?

"Nē, mēs nevaram," saka profesors Vilčeks.

Tiklīdz jūs ievietojat elektronus kastēs un paskatāties prom, tie pārstāj būt daļiņas un sāk parādīt viļņu īpašības. Tas nozīmē, ka tie kļūs bezgalīgi paplašināti. Lai cik dīvaini tas neizklausītos, iespēja atrast elektronu ir visur. Ne tādā nozīmē, ka tas atrodas visos punktos uzreiz, bet gan tajā, ka jums ir neliela iespēja to atrast jebkurā vietā, ja pēkšņi nolemjat pagriezties atpakaļ un sākt to meklēt.

Ir skaidrs, ka to ir diezgan grūti iedomāties. Taču rodas vēl interesantāks jautājums.

Vai elektroni ir tik viltīgi vai telpa, kurā tie atrodas? Un kas tad notiek ar visu, kas ir mums apkārt, kad mēs novēršamies?

Grūtākā rindkopa

Izrādās, ka jūs joprojām varat atrast divus elektronus. Vienīgā problēma ir tā, ka nevar pateikt: šeit ir pirmā elektrona vilnis, šeit ir otrā elektrona vilnis, un mēs visi atrodamies trīsdimensiju telpā. Kvantu mehānikā tas nedarbojas.

Jums jāsaka, ka pirmajam elektronam ir atsevišķs vilnis trīsdimensiju telpā, bet otrajam ir otrs vilnis trīsdimensiju telpā. Beigās izrādās – esi stiprs! ir sešu dimensiju vilnis, kas saista kopā divus elektronus. Tas izklausās šausmīgi, bet tad mēs saprotam: šie divi elektroni vairs nekarā, neviens nezina, kur. Viņu pozīcijas ir skaidri noteiktas vai, pareizāk sakot, saistītas ar šo sešdimensiju vilni.

Kopumā, ja agrāk mēs domājām, ka tajā ir telpa un lietas, tad, ņemot vērā kvantu teoriju, mums būs nedaudz jāmaina attēlojums. Kosmoss šeit ir tikai veids, kā aprakstīt savstarpējos savienojumus starp objektiem, piemēram, elektroniem. Tāpēc mēs nevaram aprakstīt pasaules struktūru kā visu to daļiņu īpašības, kas to veido kopā. Viss ir nedaudz sarežģītāk: mums ir jāpēta savienojumi starp elementārdaļiņām.

Kā redzat, sakarā ar to, ka elektroni (un citas elementārdaļiņas) ir absolūti identiski viens otram, pats identitātes jēdziens sabrūk putekļos. Izrādās, ka dalīt pasauli tās sastāvdaļās ir nepareizi.

Vilčeks saka, ka visi elektroni ir identiski. Tās ir viena lauka izpausme, kas caurstrāvo visu telpu un laiku. Fiziķis Džons Arčibalds Vīlers domā savādāk. Viņš uzskata, ka sākotnēji bija viens elektrons, un visi pārējie ir tikai tā pēdas, kas caurstrāvo laiku un telpu. “Kādas muļķības! - jūs varat iesaukties šajā vietā. "Zinātnieki fiksē elektronus!"

Bet ir viens bet.

Ko darīt, ja tas viss ir ilūzija? Elektrons eksistē visur un nekur. Viņam nav materiāla formas. Ko darīt? Un kas tad ir cilvēks, kurš sastāv no elementārdaļiņām?

Ne piles cerības

Mēs vēlamies ticēt, ka katra lieta ir vairāk nekā to veidojošo daļiņu summa. Kā būtu, ja mēs noņemtu elektrona lādiņu, tā masu un spinu un iegūtu kaut ko pārējā, tā identitāti, tā "personību". Mēs vēlamies ticēt, ka ir kaut kas, kas padara elektronu par elektronu.

Pat ja statistika vai eksperiments nevar atklāt daļiņas būtību, mēs vēlamies tai ticēt. Galu galā ir kaut kas, kas padara katru cilvēku unikālu.

Pieņemsim, ka starp Martinu Gerru un viņa dubultnieku nebūtu nekādas atšķirības, bet viens no viņiem klusi pasmaidītu, zinot, ka viņš ir īstais.

Es ļoti vēlētos tam ticēt. Bet kvantu mehānika ir absolūti bezsirdīga un neļaus mums domāt par visādām muļķībām.

Neļaujiet sevi apmānīt: ja elektronam būtu sava individuālā būtība, pasaule pārvērstos haosā.

LABI. Tā kā elektroni un citas elementārdaļiņas patiesībā neeksistē, kāpēc mēs eksistējam?

Pirmā teorija: mēs esam sniegpārslas

Viena no idejām ir tāda, ka mūsos ir daudz elementārdaļiņu. Tie veido sarežģītu sistēmu katrā no mums. Šķiet, ka tas, ka mēs visi esam atšķirīgi, ir sekas tam, kā mūsu ķermenis ir uzbūvēts no šīm elementārdaļiņām.

Teorija dīvaina, bet skaista. Nevienai no elementārdaļiņām nav savas individualitātes. Bet kopā tie veido unikālu struktūru – cilvēku. Ja jums patīk, mēs esam kā sniegpārslas. Skaidrs, ka tie visi ir ūdens, taču katra raksts ir unikāls.

Tava būtība ir tajā, kā daļiņas ir sakārtotas tevī, nevis tas, no kā tieši tu sastāv. Mūsu ķermeņa šūnas pastāvīgi mainās, un tas nozīmē, ka vienīgais, kam ir nozīme, ir struktūra.

Otrā teorija: mēs esam modeļi

Ir vēl viens veids, kā atbildēt uz jautājumu. Amerikāņu filozofs Daniels Denets ierosināja jēdzienu "lieta" aizstāt ar terminu "īsts modelis". Pēc Denneta un viņa sekotāju domām, kaut kas ir īsts, ja tā teorētisko aprakstu var dublēt daudz kodolīgāk – īsumā, izmantojot vienkāršu aprakstu. Lai izskaidrotu, kā tas darbojas, ņemsim kā piemēru kaķi.

Tātad, mums ir kaķis. Tehniski mēs varam to izveidot uz papīra (vai virtuāli), aprakstot katras daļiņas, no kuras tā sastāv, stāvokli un tādējādi izveidot kaķa diagrammu. No otras puses, mēs varam rīkoties citādi: vienkārši pasakiet "kaķis". Pirmajā gadījumā mums ir nepieciešama milzīga skaitļošanas jauda, lai ne tikai radītu kaķa tēlu, bet arī, teiksim, liktu tam kustēties, ja runājam par datora modeli. Otrajā mums vienkārši jāievelk dziļa elpa un jāsaka: "Kaķis staigāja pa istabu." Kaķis ir īsts modelis.

Ņemsim citu piemēru. Iedomājieties skaņdarbu, kurā iekļauta kreisā auss ļipiņa, lielākais zilonis Namībijā un Mailza Deivisa mūzika. Šī objekta skaitļošanas izveide prasīs daudz laika. Bet šī fantastiskā briesmona verbālais apraksts aizvedīs jums tikpat daudz. Saīsināt, divos vārdos pateikt arī nederēs, jo šāds skaņdarbs ir nereāls, kas nozīmē, ka neeksistē. Šis nav īsts modelis.

Izrādās, mēs esam tikai mirkļa struktūra, kas parādās zem skatītāja skatiena. Fiziķi pielej eļļu ugunij un saka, ka, iespējams, finālā izrādīsies, ka pasaule vispār ir veidota no nekā. Pagaidām mums atliek norādīt vienam uz otru un apkārtējo pasauli, visu aprakstot vārdos un izdalot vārdus. Jo sarežģītāks modelis, jo vairāk mums ir jāsaspiež tā apraksts, padarot to reālu. Ņemiet, piemēram, cilvēka smadzenes, vienu no vissarežģītākajām sistēmām Visumā. Mēģiniet aprakstīt to īsumā.

Mēģiniet to aprakstīt vienā vārdā. Kas notiek?