Самые элементарные компоненты так называемого материального мира могут быть как волнами (энергией), так и частицами (материей), в зависимости от разума наблюдателя.
К этому мы еще вернемся.
Чтобы разобраться, как устроен наш мир, пришлось изучать мельчайшие его частицы.
Именно из этих экспериментов родилась новая область науки – «квантовая физика».
Твердая почва… ушла из‑под ног
Это открытие полностью перевернуло привычное восприятие мира и в буквальном смысле выбило у нас из‑под ног почву, которая казалась нам твердой. Как же это случилось? Помните школьные модели атома из зубочисток и пенопластовых шариков? До появления квантовой физики считалось, что атом состоит из довольно‑таки массивного ядра, внутри и снаружи которого находятся более мелкие частицы с меньшей массой. Сама идея о том, что при наличии достаточно мощных инструментов мы могли бы взвесить и подсчитать субатомные частицы, наводила на мысль, что составляющие атома инертны и малоподвижны, словно коровы, жующие травку на пастбище. Казалось, что атомы состоят из твердой материи, ведь так?
Классическая модель атома
Рис. 1А. Классическая ньютоновская модель атома. Основной упор делается на материю.
Как показала квантовая модель, ничто не могло бы быть дальше от истины. Большую часть атома составляет пустое пространство; атом есть энергия. Подумайте об этом: все окружающие вас физические объекты не являются твердой материей. На самом деле все это – энергетические поля или информационные частоты. Любая материя в большей степени «ничто» (энергия), чем «что‑то» (частицы).
|
|
|
Квантовая модель атома
Рис. 1Б. Новая квантовая модель атома с облаком электронов. Атом на 99,99999 % состоит из энергии и только на 0,00001 % – из материи. В материальном отношении это практически ничто.
Очередная загадка: субатомные частицы и крупные объекты играют по разным правилам
Однако это открытие само по себе еще не объясняло природу реальности. Перед физиками встала новая загадка: судя по наблюдениям, материя не всегда вела себя одинаково. Исследования и измерения на субатомном уровне показали, что элементарные частицы атома не подчиняются законам классической физики, действующим в макромире.
События, происходящие с объектами макромира, были предсказуемы, воспроизводимы и закономерны. Легендарное яблоко, упав с дерева, с неизменным ускорением летело к центру земли, пока не столкнулось с головой Ньютона. Но электроны вели себя непредсказуемо! Вступая во взаимодействие с атомным ядром и двигаясь к его центру, они то теряли энергию, то приобретали; то появлялись, то исчезали и постоянно обнаруживались в самых неожиданных местах, игнорируя границы времени и пространства.
Значит ли это, что в микро– и макромире действуют разные законы? Но ведь субатомные частицы, в том числе электроны, – это строительный материал всего, что есть в природе. Как же получается, что сами они играют по одним правилам, а составленные из них объекты – по другим?
|
|
|
От материи к энергии: частицы показывают фокус с исчезновением
Энергозависимые параметры электрона: длина волны, потенциал и т. п. – поддаются измерению. Однако масса этих частиц настолько ничтожна и присутствует столь короткое время, что ее словно бы не существует вовсе.
В этом и заключается уникальность мира субатома. Он одновременно обладает свойствами материи и энергии. На субатомном уровне существование материи не является непрерывным. Она настолько неуловима, что беспрерывно появляется и исчезает; возникая в трех привычных измерениях и снова переходя в ничто – в квантовое поле, где нет ни времени, ни пространства. Кроме того, идет постоянное превращение частиц (материи) в волны (энергию), и наоборот. Но где же оказываются частицы, когда они буквально растворяются в воздухе?
Коллапс волновой функции
Рис. 1Г. Электрон существует в виде волны вероятности, в следующее мгновение появляется в виде частицы, затем исчезает и возникает уже в другой точке пространства.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 324; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!