Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта Гостевая
счетчик сайта
Размер шрифта:

>>Найти: на:

Кратко:


СУДЬБА ЧЁРНОГО КОТА, ИЛИ О ПРИНЦИПЕ СУПЕРПОЗИЦИИ

К фундаментальным принципам квантовой механики относится принцип суперпозиции: если система может находиться в каждом из квантовых состояний \|/1 и \|/2 то она может находиться и в состоянии, являющемся линейной комбинацией этих состояний с произвольными коэффициентами:

\|/ = а1\|/1 + а2\|/2

Законы квантовой механики всегда дают однозначный ответ на правильно поставленный физический вопрос. Все споры, которые велись вокруг интерпретации квантовой механики в конце 20-х — начале 30-х гг., по существу, сводились к одному: какие вопросы можно считать правильными? на какие вопросы эта теория не даёт однозначного ответа, а на какие вообще отказывается отвечать?

Копенгагенская интерпретация квантовой механики утверждает, что бессмысленно спрашивать, в каком из состояний (\|/1 или \|/2) находится физическая система, пока не проведён необходимый эксперимент. В тот момент, когда выполняется соответствующее измерение, система как бы предъявляет с определённой вероятностью одну из двух возможностей: \|/1 или \|/2. Если до измерения состояние системы было необнаруживаемой суперпозицией двух возможных состояний, то акт измерения скачком переводит систему либо в состояние \|/1, либо в \|/2.

Как же такое может быть? Как следует понимать слова, что до измерения система не находится в том или ином определённом состоянии?

Чтобы ярко выделить какую-то проблему, физики часто прибегают к мысленным экспериментам, иногда в гротескной форме, оттеняющим суть вопроса.

Таков знаменитый парадокс чёрного кота, принадлежащий Шрёдингеру.

 

Представим себе закрытый ящик. В его стенке проделаны две узкие щели — верхняя и нижняя, через которые может проникать свет. Внутри ящика на пути верхнего луча нет никаких препятствий, а на пути нижнего расположено устройство, выпускающее порцию ядовитого газа при попадании в него хотя бы одного фотона. В ящике сидит чёрный кот. Если фотон проходит через верхнюю щель— кот жив и здоров, если через нижнюю — кот погибает. Вопрос: в каком состоянии находится кот в ящике? Иными словами, утверждает ли квантовая механика, что до тех пор, пока ящик не открыт (акт измерения), кот внутри ящика пребывает в суперпозиции двух состояний, т. е. ни жив, ни мёртв? Надо сказать, что сам Шрёдингер не верил в такую неопределённость состояния кота.

Одна из интерпретаций парадоксов подобного рода — идея множественности миров, или множественности Вселенных. Согласно этой идее, предполагается, что квантовый объект одновременно существует в параллельных мирах и в каждом реализуется одно из возможных состояний объекта. Таким образом, в каком-то из миров чёрный кот жив и здоров, а в каком-то мёртв. В тот момент, когда выполняется измерение, возникает интерференция разных миров, в результате же наблюдатель получает некоторый вероятностный ответ. Развитие идеи множественности миров в последние годы привело к любопытным гипотезам о возможности создания квантовых компьютеров, одновременно работающих во всех параллельных мирах, что невероятно увеличивает скорость вычислений.

По материалам физической энциклопедии.

 

Это интересно знать

ВОЙНА. ШАРАГА. РАССКАЗЫ РУМЕРА...

Я. ПАРХОМОВСКИЙ, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР.

Портрет Ю. Б. Румера, сделанный другом в лагере.ЦКБ-29. Кутепов. Ничего не говорящее авиационным инженерам наших дней название учреждения и фамилия его начальника для молодых людей, работавших в предвоенные годы в ЦАГИ, означали весьма многое. Дело шло о «вредителях». Говорили об этом шепотом и далеко не со всеми.

Январь 1942 года. Позади нестерпимо тяжелый, безысходный 1941-й. Несмотря на то, что начиная с 23 июня пленный ефрейтор Ганс в ежедневных сводках Совинформбюро провидчески сообщал нам, что «Гитлер капут», немцы быстро продвигались вперед, и список оставленных сел и городов катастрофически возрастал. Об этом сводки не сообщали. Но 16 октября 1941 года сводка открытым текстом уведомила, что положение на западном фронте серьезно ухудшилось. И в Москве возникла паника. Началось великое бегство из столицы. Десятки тысяч людей пешком, на телегах, на автомашинах, счастливчики на поездах устремились на восток.

Москвичам старших поколений день этот запомнился на всю жизнь. Как сейчас вижу наш загруженный эвакуируемыми сотрудниками ЦАГИ состав из товарных вагонов, теплушек, стоящий на запасном пути подмосковной станции Быково, и мчащиеся мимо него битком набитые людьми и немудрящим их скарбом составы из красных теплушек на «16 лошадей и 40 человек», вагонов метро, отдельных пассажирских вагонов. Все на восток. И только крайне редко — на Москву составы с молодыми красноармейцами. Сибиряками, как почему-то считали у нас в теплушке.

А мы — вторые сутки стоим. Наконец тронулись. Через десять дней добрались до Казани. Оттуда — в Новосибирск. Исход, начавшийся в октябре, закончился в конце ноября... Тут вскоре счастье — поражение немцев под Москвой. Бог даст будет перелом. Тем более, что вождь и учитель обещал: «Ещё полгодика, годик»...

В тот день только я пришел на работу, как был вызван по «начальству». А путь от жилья — большой аудитории техникума, на учебных столах которой обитало около тридцати сотрудников, — до места работы — другой, меньшей аудитории — всего около полутора десятков шагов по коридору. Столы в то время круглосуточно выполняли разные функции: были местом для работы и для еды, за ними играли в шахматы и в карты, но главное их назначение — ложе, место для спанья. Быт в аудитории крайне упрощен, в большей степени, чем в летний день на пляже. Спокойно раздевались, ходили полуодетыми, укладывались спать, ссорились и мирились, судачили...

«Начальство» занимало комнату рядом. Оно сказало: «Вы поедете в Омск» и протянуло подписанную замнаркома авиационной промышленности (одновременно он был и начальником ЦАГИ) «бумагу», своего рода мандат. В ней значилось, что мне, кандидату технических наук, поручается выдать заключение о безопасности от флаттера самолетов «100», «102» и «103». Замечу: без такого заключения не допускается проведение летных испытаний.

О, блаженные по наивности времена. Уже через полтора-два года такая «бумага» была бы секретной, а если бы я расшифровал, что «100» - это Пе-2, «103» - это Ту-2, а «102» — высотный бомбардировщик Мясищева, то за это мне было бы воздано в соответствии с УК... Из этой бумаги посвященный сразу же устанавливал, что направляюсь я в ЦКБ-29, бюро, находящееся в ведении НКВД, и буду иметь дело со «спецконтингентом».

В Куломзино, пригороде Омска, я познакомился с человеком в ватнике, ватных штанах, у которого из голенища сапога виднелась алюминиевая ложка, — зэком Ю. Б. Румером. Он оказался моим, так сказать, подначальным по одному из выданных мне заданий. Он отвечал за работы по флаттеру самолета «102».

Вопрос, как относиться к зэкам ЦКБ-29, был мною давно для себя решен. Образ вредителя и шпиона по отношению к людям, работавшим до ареста в ЦАГИ и КБ, которых я и мои сверстники знали непосредственно по работе, был едва ли не сразу же развеян. Мы многого не понимали, не знали масштабов происходившего, но были убеждены, что ни А. Н. Туполев, ни В. М. Мясищев, ни В. М. Петляков или Р. Л. Бартини, ни многие, многие другие не были, не могли быть или стать вредителями. Поэтому встречая их в заключении, мы держались с ними уважительно, ценя в этих людях крупных специалистов. Скоро я не сомневался и в том, что нынешний мой «подопечный» тоже не «враг».

Румер — крупный учёный-физик, получивший ряд первоклассных результатов, один из создателей квантовой химии, друг Ландау, находился в самом расцвете своего дарования, когда был заключен в тюрьму. Впрочем, это стало уделом многих учёных.

Ирония судьбы заключалась не только в том, что теперь в заключении Румер выполнял работу, которую, наверное, с успехом делал бы выпускник авиационного института, но и в том, что сам он считал эту работу выпавшей ему удачей. Мог ведь и на лесоповал попасть! (Замечу, кстати, что в то время Румер разрабатывал теорию другого опасного в самолетостроении явления — «шимми»). Ирония судьбы была и в том, что наставлять его приходилось мне, молодому инженеру, знавшему общетеоретические вопросы неизмеримо меньше своего подопечного.

Дело в Куломзине предстояло не короткое. Надо было не только ознакомиться с расчетами, убедиться в их правильности, но и провести особые испытания в затемненном помещении, то есть ночью. Поэтому днем на самолете проводились в авральном порядке необходимые производственные работы, на ночь же самолет предоставлялся в распоряжение бригады ЦАГИ.

К началу 1942 года многое для зэков этой «шараги», как я мог установить, изменилось к лучшему. Они успели придти в себя после мучительных ночных допросов, унижений и издевательств следователей. Уже получены «сроки» и реализованы угрозы. А. Н. Туполев и некоторые другие инженеры недавно были досрочно амнистированы (заметьте это слово!) и работали в ЦКБ-29 в качестве вольнонаемных. Появилась надежда, что и с другими поступят так же, если только они «достойно искупят свою вину». Правда, с Юрием Борисовичем Румером этого не случилось. Он отбыл сполна все ему назначенное, а потом был ещё сослан в некую сибирскую тмутаракань.

Уклад, с которым я столкнулся, был тюремным: в столовую и обратно — под охраной, разговоры — при охраннике. Но дыхание войны ощущалось. Вместо прежних молодых охранников, бдящих и подозрительных, прерывающих разговор на каждом непонятном им слове, охрану теперь несли люди пожилые (мне по молодости казалось даже — старые). Они достаточно безразлично относились ко всему, что говорилось, и отношение этих пожилых людей к «охраняемым» тоже было совсем не таким, каким я его запомнил в 1939 году. В общем, эта Куломзинско-Омская шарага была идиллической по сравнению со временем довоенным и уж, конечно, по сравнению с любой другой. И первое мое впечатление ассоциировалось с картиной Ярошенко «Всюду жизнь»...

Поместили нас - бригаду ЦАГИ и экипаж летчиков-испытателей из НИИ ВВС, присланных для летных испытаний названных самолетов, — на сцене летнего театра. И это при морозах за 40 градусов! Посреди помещения — накаленная докрасна большая железная печь-буржуйка. Стоять возле нее было так же трудно, как у открытой дверцы мартеновской печи. Она обогревала круг радиусом в полтора метра, щедро отдавая остаток тепла всей Вселенной. К утру вода в ведре замерзала. Спать надо было в шапке. Требовалось неимоверное усилие воли, чтобы утром решиться сбросить с себя два тюфяка и выскочить на мороз. Первым это делал неизменно оптимистичный член экипажа Пе-2. С криком «аллес нормалес» он вскакивал в исподнем и, матерясь, бросался приводить в чувство печку.

А в производственных помещениях было сравнительно тепло. Поэтому как только начались ночные работы, я тут же перебазировался в цех, чтобы «руководить ходом испытаний». Нужды в этом, безусловно, не было, проводили их в высшей степени квалифицированные и добросовестные люди, но для местного начальства это мое желание было обоснованным и свидетельствовало о высокой моей ответственности. В цеху, в комнате начальника можно было и прикорнуть на деревянной лавке. Но, бесспорно, главным было желание побольше побыть с Румером. Поэтому на вопрос начальства, требуется ли он мне тоже, я, конечно же, ответил: «Без него будет затруднительно».

Я не спрашивал у моего собеседника, по какой статье он сидит и какой у него срок. И он не касался всего этого. Один раз он сказал, наверное предполагая, что я спрошу, почему он, человек далекий от техники, и авиационной — в особенности, занимается именно этими неинтересными ему расчетами. «Меня как-то привели к Кугепову — начальнику ЦКБ-29, — и тот, отметив мое усердие, предложил, если я захочу, перевести в другое место. На это я ответил: «Гражданин начальник, у арестантов есть поверье: нельзя вмешиваться в свою судьбу. Решайте сами». Так здесь и остался.

Румер был превосходным рассказчиком, а я — безмолвным слушателем, лишь изредка задающим вопросы. Из его рассказов передо мной вставал небольшой немецкий городок Геттинген, где всё живет университетом, где все знают друг друга. Городок, который, по словам Румера, ничуть не изменился со времен, когда там учился Г.Гейне, посвятивший Геттингену несколько иронических строк в своем «Путешествии на Гарц». Сюда-то в начале 20-х годов был направлен окончивший МГУ молодой Ю. Румер (видимо, именно это и явилось истоком его «криминальной биографии»).

А Геттинген двадцатых - начала тридцатых годов нашего столетия был Меккой, которую стремились посетить учёные, и не только занимающиеся математикой и физикой. Геттинген был ведущим центром европейской науки. Здесь работала плеяда выдающихся ученых. Работали первоклассные теоретики-инженеры. Румер рассказывал о людях, с которыми он в течение нескольких лет общался, о людях, которых знал весь ученый мир, о людях, по книгам которых я обучался... Мы обычно усаживались у стола. На него Юрий Борисович клал папки с расчетами. У двери в комнату усаживался охранник, держа берданку между коленями. Через малое время охранник засыпал. Голова его бессильно ударялась о дуло. Он вздрагивал, просыпался с тем, чтобы снова задремать. После нескольких таких ударов Румер говорил ему «Поставь свою палку в угол, я тебя разбужу» и закрывал дверь на крючок. Проверяющих, к счастью, не было. Все спали.

Некоторые из рассказов Юрия Борисовича я хочу привести, надеюсь, что они могут быть интересны для многих...

Не помню уж, по какому случаю, быть может, потому, что техническая задача, которой я тогда занимался, у меня не «вытанцовывалась», я сказал Румеру, что путного из меня ничего, наверное, не получится, что мысли у меня, как снулые рыбы, и придется сменить дело... Румер выслушал «души доверчивой признанье» и весело рассмеялся: — Вы, Я. М., не огорчайтесь. Все в порядке. Это — типичный случай «Мико». И далее последовала новелла.

— Мы, в России, обсуждаем, собираясь, какой-нибудь вопрос, так сказать, экспромтом. Кто-то задает тему, и все присутствующие, независимо от того, задумывались ли они когда-нибудь над ней или она им внове, начинают активно ее обсуждать, спорить и даже доходить до обидных реплик, если не нравится точка зрения собеседника. У немцев обсуждения происходят по иному. В баре за кружкой пива ведутся разговоры, в обсуждении участвуют, как правило, лица, уже думавшие над поставленным вопросом, и составившие о нем своё мнение.

Собрались как-то несколько человек, занимающихся наукой, и говорили о том о сем. И один из них откровенно, что крайне редко бывает, сказал, что у него сейчас ничего не клеится, хандра. Свет не мил. Оказалось, что такие же моменты безверия и тоски бывали и у других собеседников. И тогда кто-то сказал: «У меня это также случалось. Но я считаю такое состояние издержками нашей профессии — профессиональным заболеванием людей, занимающихся наукой. Мы знаем, например, что ревматизм — профессиональное заболевание паровозных кочегаров. У них с одной стороны раскаленная топка, с другой — открытый тендер. В их болезни нет ничего неестественного. Почему же состояние опустошенности нельзя считать ничем иным, как приступом заболевания, присущего нам, занимающимся исследованиями?»

И всем стало много легче, ибо имеет место не локальное состояние, касающееся кого-то одного, а болезнь, которой время от времени подвержены все. Но приступы болезни проходят, и тогда человек снова в норме. Заболевание это тут же решили назвать «Мико» от сложного немецкого слова «Minderwertkostbarkeit» — неполноценность.

— И вот, — продолжает Румер, — приходите Вы к Борну, открывает Вам дверь его жена и в ответ на приветствие говорит: «Сегодня у Herr Мах'а жесточайший приступ «Мико».

Сегодня я понимаю, что «Мико» болезнь не только научных работников, но и вообще людей, занимающихся интеллектуальным трудом. Более того, именно она - один из признаков, отличающих настоящую творческую личность от чиновников от науки и искусства, у которых никогда не возникает приступов неудовлетворенности, не появляется сомнений в своей значимости...

Центром научной жизни Геттингена, безусловно, был выдающийся математик Давид Гильберт (1862-1943), человек, которого называли королем математиков двадцатого столетия. В начале столетия он сформулировал ряд математических проблем, которые надлежало решить. Они столь сложны, что лицо, решившее какую-нибудь из проблем Гильберта, сразу входило в плеяду крупных ученых-математиков. В одну из ночей мне было рассказано несколько эпизодов о Гильберте.

У Гильберта регулярно собирался семинар, на котором математики, местные и приезжие, сообщали полученные ими новые результаты. Считалось весьма почётным выступить на таком семинаре, получить его одобрение. Итак, идёт семинар, докладчик сделал своё сообщение, ответил на вопросы, закончились и все выступления, всем всё давно было ясно и становилось даже скучно. Всем ясно, кроме председательствующего, который всё ещё не разобрался в деле. И это повторялось каждый раз. И тогда участники семинара поручили Р. Куранту, любимому ученику Гильберта, уговорить учителя, чтобы семинар проводили без него. После же семинара докладчик и оппонент приходили к Гильберту и рассказывали все сызнова — столько времени, сколько было нужно, чтобы он освоил. Дело в том, сказал Румер, что крупнейший математик был большим тугодумом. Затем, по-видимому, мне в научение, он добавил: «Мы все мыслим по касательной, по поверхности явления, не вдаваясь в его глубину. Поэтому всё кажется нам ясным достаточно быстро. Гильберт же мыслил «по нормали» — смотрел вглубь. Это требует гораздо большего времени. Но зато разобравшись в теме, он часто высказывал новое предложение, получал новый результат. Такой, которого не усмотрели «быстро думающие» докладчик и участники семинара. Так-то ..»

— Когда к власти пришёл Гитлер, фашисты не тронули «арийцев» — математика Гильберта и физика Планка. Им предназначалась роль корифеев «арийской» науки. С ними поначалу даже заигрывали несмотря на то, что оба они имели многих неарийских учеников, — примерно так начал свой очередной рассказ Румер. — Кажется в 1934 году кому-то из фашистских главарей пришла в голову идея о том, что хорошо было бы на публичном заседании Академии Наук в Берлине сделать доклад «Национал-социализм и математика». И доклад чтобы сделал Гильберт, каждое слово которого весомо для всего ученого мира (в это время Гитлер ещё нуждался в признании респектабельности своего режима). А надо сказать, что абсурдные утверждения о чистых «арийской математике» и «арийской физике» в отличие от нечистых, неарийских, широко вдалбливались в головы немцев не только нацистскими бонзами, но и учеными-нацистами. Математик Бибербах, к примеру, писал, что остроумные результаты «не арийца» Лагранжа чуть ли не позор математики и обусловлены строением его орлиного носа. А вот результаты Вейерштрасса — это высокая наука потому, что он ариец с прямым арийским носом. Поэтому тема доклада была как нельзя более «актуальна» и должна была быть подтверждена всем авторитетом Гильберта.

— Как уж Гильберта уговорили, я не знаю. Так или иначе, но в один прекрасный день перед берлинским бомондом предстал старый Гильберт. Он взошел на кафедру, развязал тесемочки у папки, вынул лист бумаги и после обращения к аудитории прочел (я дословно передаю сказанное Румером): Говорят, что нациал-социализм и математика враждебны друг другу. Это — вздор, это — чепуха. Они просто ничего общего между собой не имеют, — вложил листок в папку и спустился с кафедры...

И ещё один из рассказов Румера.

— От Э. Шредингера в Геттингене никто ничего особенного не ожидал, он был обычный, ординарный сорокалетний профессор.

А если к этому времени нет серьезных результатов, то... Как-то за завтраком он сказал своей жене: «Знаешь, Магда (а может быть, Марта), я как будто обнаружил нечто любопытное. Я написал об этом своим коллегам и жду ответа». Продолжая свою женскую работу, Магда равнодушно ответила: «Ах, Эрвин, тебе столько раз это казалось».

На сей раз он установил сразу ставшее знаменитым уравнение Шредингера!

В таких беседах, а вернее монологах, прошло несколько на всю жизнь запомнившихся мне ночей начала 1942 года. Ночей, сделавших меня много богаче, открывших для меня новый, большой мир...

Тогда я не задумывался, почему зэк Румер вёл со мной такие разговоры. Теперь, спустя более полвека, я понимаю, что они, разговоры, тоже были следствием того неестественного положения, в котором он находился. В самом деле, за несколько лет заключения я был, наверное, первым человеком с «другой стороны забора», который ему, Румеру, встретился. Кроме того, это было знакомство с представителем нового, «младого, незнакомого» поколения. Поколения, совершенно недостаточно, с его точки зрения, образованного (в этом, конечно, Румер был прав). Представителю его надо было хотя бы немного рассказать о «времени и о себе».

Ночные разговоры были отдушиной, отдыхом от тягостной тюремной жизни, от охранников, их начальников. Они были отдыхом от тесного мирка таких же несчастных сталинских узников, как и он сам. И вероятно поэтому рассказы о прошлом были у Румера окрашены в светлые тона, имели happy end или были забавными, как, например, этот:

— Между Геттингенскими астрономами и математиками исстари велась «вражда», — рассказывал мне Румер. — Однажды математики поместили в нескольких крупных берлинских газетах объявление: «Геттингенская обсерватория в целях изучения верхних слоев атмосферы запустила разноцветные шары-зонды. Просьба видевших сообщить день и время суток, цвет шара, примерную высоту и направление полета». Обсерватория была засыпана письмами, содержащими ответы «очевидцев»...

Прошли годы. В середине семидесятых годов, будучи в Новосибирске, я заехал в Академгородок, чтобы навестить Румера. Сравнительно недавно отметили его семидесятилетие, и хозяин дома с грустью и гордостью показал мне письма и телеграммы Борна, Куранта, Дирака, других учёных. Мы снова долго разговаривали. Но почему-то в этой беседе звучали только минорные нотки...

>>>Читайте дальше: Мыслящие камни

Рассказы о физиках и математикахМыслящие камниЛунное притяжениеКосмический телескоп им. Эдвина П. Хаббла [1 2]Космические открытия телескопа им. ХабблаОрбитальные телескопы ближайшего будущегоАстрономические открытияЖизнь стара как мир ...Вселенная в атоме?За пределами Солнечной системы обнаружена водаЦЕРН. История и настоящее физики элементарных частиц [1 2]Путешествия во времени станут реальностьюЦЕРН. Большой адронный коллайдер запущенЯдерные изомерыШаровая молния - сестра летающих тарелок?Научные гипотезы о воскрешении человекаЗагадочные возвращения

 
 
Главная В избранное Контакты Новости О проектеПланы сайта

 

 

 

 

   
Rambler's Top100


© KV

По приемлемой для Вас цене - металлопластиковые окна - значительно выгоднее.