Файл: Дойч. Структура Реальности.doc

В действительности происходит нечто отличное. Действительная тень, отбрасываемая перегородкой с четырьмя прямыми параллельны­ми щелями, показана на рисунке 2.7(а). Для сравнения ниже я сно­ва привожу рисунок тени от перегородки с двумя щелями (рису­нок 2.7(b)). Ясно, что тень от четырех щелей представляет собой от­нюдь не комбинацию двух слегка отдаленных друг от друга теней от двух щелей, а имеет новую и более сложную картину. В этой картине есть такие участки, как точка X.которая не освещена на картине тени от четырех щелей и освещена на картине тени от двух щелей. Эти учас­тки освещались при наличии в перегородке двух щелей, ноперестали освещаться,когда в перегородке прорезали еще две щели, пропускаю­щие свет. Появление этих щелейвоспрепятствовалопопаданию света в точку X.

Таким образом, появление еще двух источников света затемняет точку X.а их удаление снова освещает ее. Каким образом? Можно пред­ставить два фотона, направляющиеся к точке Х и отскакивающие друг от друга как бильярдные шары. Только один из фотонов мог бы попасть в точку X,но они мешали друг другу, и потому ни один из них туда не попал. Скоро я покажу, что это объяснение не может быть истинным. Тем не менее, основной идеи избежать невозможно: через вторую па­ру щелей должно проходитьчто-то,препятствующее попаданию света из первой пары щелей в точку X.Но что? Это мы можем выяснить с помощью дальнейших экспериментов.

Во-первых, картина тени от перегородки с четырьмя щелями, из­ображенная на рисунке 2.7(а), появляется только в том случае, если все четыре щели освещены лазерным лучом. Если освещены только две щели, появляется картина, соответствующая тени от двух щелей Еcли освещены три щели, появится картина тени от трех щелей которая в свою очередь будет отличаться от двух предыдущих. Таким обра­зом, в луче света находится нечто, вызывающее интерференцию Кар­тина тени от двух щелей также появляется, если две щели заполнить светонепроницаемым материалом, но она изменяется при заполнении этих щелей прозрачным материалом. Другими словами, интерферен­ции препятствует нечто, препятствующее свету, это может быть даже что-то столь же несущественное, как туман. Но оно может пройти через все, что пропускает свет, даже через непроницаемый (для материи) алмаз. Если в аппарате расположить сложную систему зеркал и линз так, чтобы свет мог распространяться от каждой щели до конкретной точки на экране, то в этой точке наблюдалась бы часть картины тени от четырех щелей. Если конкретной точки достигает свет только от двух щелей, на экране мы увидим часть картины тени от двух щелей и т.д.

Таким образом, что бы ни вызывало интерференцию, оно ведет се­бя как свет. Оно присутствует в луче света, но отсутствует вне него. Оно отражается, передается или блокируется тем, что отражает, пере­дает или блокирует свет. Возможно, вы удивитесь, почему я столь дос­конально разбираю этот вопрос. Абсолютно очевидно, что это свет то есть фотонам из одной щели мешают фотоны из других. Но, возможно вы поставите под сомнение очевидное после следующего эксперимента, расшифровки спектров.

Что нам ожидать при проведении этих экспериментов только с од­ним фотоном? Например, предположим, что наш фонарик расположен так далеко от экрана, что за целый день на экран попадает только один фотон. Что увидит наша лягушка, наблюдающая за экраном? Если то, что каждому фотону мешают другие фотоны, -правда, то не уменьшится ли интерференция, когда фотоны будут появляться реже? Не прекратится ли она вовсе, если через аппарат за раз будет проходить только один фотон? Мы по-прежнему можем ожидать появления полу­теней, т. к. фотон при прохождении через щель может отклониться от своего курса (например, ударившись о край щели). Но на экране мы точно не должны увидеть участок, подобный точке X,который полу­чает фотоны, когда открыты две щели, истановится темнымкогда открывают две другие.

Однако именно это мы и наблюдаем. Независимо от того, насколько редко появляются фотоны, картина тени остается неизменной. Даже при проведении эксперимента с появлением одного фотона за раз этот фотон не попадает в точку X.когда открыты все четыре щели. Но стоит только закрыть две щели, и вспышки в точке Х возобновляются.

Возможно ли, чтобы фотон расщеплялся на фрагменты, которые после прохождения через щели изменяли бы свою траекторию и рекомбинировались? Эту возможность мы тоже можем исключить. Если снова выпустить из аппарата один фотон и у каждой щели установить по детектору, то зарегистрировать сигнал сможет максимум один из них. Поскольку при подобном эксперименте никогда не наблюдались сигналы на двух детекторах одновременно, можно сказать, что обнару­живаемые ими объекты не расщепляются.

Таким образом, если фотоны не расщепляются на фрагменты и отклоняются от траектории не под действием других фотонов, то что же вызывает это отклонение? Когда через аппарат проходит один фотон за раз, что может проходить через другие щели, чтобы помешать ему?

Давайте подойдем к рассмотрению этого вопроса критически. Мы обнаружили, что когда один фотон проходит через этот аппарат,

он проходит через одну щель, затем что-то воздействует на него, заставляя отклониться от своей траектории, и это воздействие зависит от того, какие еще щели открыты;

воздействующие объекты прошли через другие щели;

воздействующие объекты ведут себя так же, как фотоны ...,

...но они не видимы.

С этого момента я буду называть воздействующие объекты «фо­тонами». Именно фотонами они и являются, хотя на данный момент представляется, что существует два вида фотонов, один из которых я временно назову реальнымифотонами, а другойтеневымифотона­ми. Первые мы можем увидеть или обнаружить с помощью приборов, тогда как вторые —неосязаемы (невидимы): их можно обнаружить только косвенно через их воздействие на видимые фотоны. (Далее мы увидим, что между реальными и теневыми фотонами не существует особой разницы: каждый фотон осязаем в одной Вселенной и не осяза­ем во всех параллельных Вселенных —но я опережаю события). Пока мы пришли только к тому, что каждый реальный фотон находится под сопровождением эскорта теневых фотонов и что при прохождении фо­тона через одну из четырех щелей некоторые теневые фотоны прохо­дят через три оставшиеся. Поскольку при изменении положения щелей (при условии, что они находятся в пределах луча) на экране появляют­ся различные интерференционные картины, теневые фотоны должны попадать на всю освещенную часть экрана, куда попадает реальный фотон. Следовательно, теневых фотонов гораздо больше, чем реальных. Сколько же их? Эксперименты не могут определить верхнюю грани­цу этого числа, но устанавливают приблизительную нижнюю границу. Максимальная площадь, которую мы могли осветить с помощью лазе­ра в лаборатории, составила около квадратного метра, а минимальный достижимый размер отверстий мог быть около одной тысячной милли­метра. Таким образом, возможно получить около 10¹²(одного триллио­на) положений отверстий на экране. Следовательно, каждый реальный фотон должен сопровождать, по крайней мере, триллион теневых.

Таким образом, мы узнали о существовании бурлящего, непомер­но сложного скрытого мира теневых фотонов. Они распространяются со скоростью света, отскакивают от зеркал, преломляются линзами и останавливаются, встретив светонепроницаемые барьеры или фильтры другого цвета. Однако они не оказывают никакого воздействия даже на самые чувствительные детекторы. Единственная вещь во вселен­ной, через которую можно наблюдать теневой фотон, —это воздей­ствие, которое он оказывает на реальный фотон, им сопровождаемый. В этом и заключается явление интерференции. Если бы не это явление и не странные картины теней, которые мы наблюдаем, теневые фотоны были бы абсолютно незаметными.

Интерференция свойственна не только фотонам. Квантовая теория предсказывает, а эксперимент подтверждает, что интерференция про­исходит с любой частицей. Так что каждый реальный нейтрон должны сопровождать массы теневых нейтронов, каждый электрон —массы теневых электронов и т. д. Каждую из этих теневых частиц можно об­наружить лишь косвенно через ее воздействие на движение реального двойника.

Следовательно, реальность гораздо больше, чем кажется, и боль­шая ее часть невидима. Те объекты и события, которые мы можем наблюдать с помощью приборов, —не более чем вершина айсберга.

Реальные частицы обладают свойством, которое дает нам право называть их совокупность Вселенной.Это определяющее свойство за­ключается просто в их реальности, то есть во взаимодействии друг с другом и, следовательно, в том, что их можно непосредственно обнаружить с помощью приборов и чувствительных датчиков, созданных из других реальных частиц. Из-за явления интерференции они не отделя­ются от остальной реальности (то есть, от теневых частиц)полностью. В противном случае мы бы никогда не узнали, что реальность —это нечто большее, чем реальные частицы. Но в хорошем приближении они напоминают Вселенную, которую мы видим вокруг ежедневно, и Все­ленную, на которую ссылается классическая (доквантовая) физика.

По тем же причинам мы могли бы назвать совокупность теневых частиц параллельной Вселенной, иботеневые частицы оказываются под воздействием реальных частиц только через явление интерференции. Но мы можем сделать еще лучше. Оказывается, что теневые частицы разделяются между собой точно так же, как отделяется от них все­ленная реальных частиц. Другими словами, они образуют не одну од­нородную параллельную вселенную, гораздо большую чем реальная, а огромное количество параллельных вселенных, каждая из которых по составу похожа на реальную и подчиняется тем же законам физики, но отличается от других расположением частиц.

Замечание относительно терминологии. Слово «вселенная» тради­ционно использовали для обозначения «всей физической реальности». В этом смысле может существовать не более одной вселенной. Придер­живаясь этого определения, мы могли бы сказать, что то, что мы при­выкли называть «вселенной», а именно: вся непосредственно ощутимая материя и энергия вокруг нас, все окружающее нас пространство, — далеко не вся вселенная, а лишь небольшая ее часть. В этом случае нам пришлось бы придумать новое название для этой маленькой реальной части. Но большинство физиков предпочитает продолжать пользовать­ся словом «вселенная» для обозначения того, что оно всегда обозначало, несмотря на то, что сейчас эта сущность оказывается лишь маленькой частью физической реальности. Для обозначения физической реальнос­ти в целом создали неологизм —мультиверс³.

Опыты с интерференцией одной частицы, подобные описанным мной, показывают, что мультиверс существует и содержит множество двойников каждой частицы реальной вселенной. Чтобы прийти к сле­дующему выводу о разделении мультиверса на параллельные вселен­ные, следует рассмотреть явление интерференции нескольких реальных частиц. Самый простой способ осуществить это —спросить при «мысленном эксперименте», что должно происходить на микроскопи­ческом уровне, когда теневые фотоны встречают светонепроницаемый объект. Безусловно, они останавливаются: мы знаем это, поскольку ин­терференция прекращается, когда на пути теневых фотонов появляется светонепроницаемая перегородка. Но почему? Что их останавливает? Мы можем исключить прямой ответ, что реальные атомы перегород­ки поглощают их так же, как поглотили бы реальные фотоны. Одно нам известно: теневые фотоны не взаимодействуют с реальными ато­мами. Кроме того, мы можем проверить, измерив атомы перегородки (или точнее, заменив перегородку детектором), что они не поглощают энергию и не изменяют свое состояние до тех пор, пока не встретят реальный фотон. Теневые фотоны не оказывают на них никакого вли­яния.

Другими словами, перегородка одинаково воздействует, как на ре­альные, так и на теневые фотоны, но эти два вида фотонов воздейст­вуют на нее по-разному. В действительности, насколько нам известно, теневые фотоны вообще не оказывают на нее никакого воздействия. Это и является определяющим свойством теневых фотонов, поскольку, ес­ли бы они оказывали реальное воздействие хоть на какой-то материал, то этот материал можно было бы использовать как детектор теневых фотонов, а само явление теней и интерференции не существовало бы в том виде, в каком я его описал.

Следовательно, в месте существования реальной перегородки на­ходится и теневая. Без особых усилий можно сделать вывод, что эта теневая перегородка состоит из теневых атомов,которые, как нам уже известно, должны присутствовать как двойники реальных атомов пере­городки. У каждого реального атома существует множество двойников. В действительности, общая плотность теневых атомов даже в слабом тумане более чем достаточна, чтобы остановить танк, что уж говорить об одном фотоне,еслибы эти атомы могли воздействовать на него. По­скольку мы обнаружили, что частично светопроницаемые перегородки имеют равную степень светопроницаемости как для реальных, так и для теневых фотонов, значит, не все теневые атомы на пути опреде­ленного теневого фотона могут помешать его движению. Каждый тене­вой фотон встречает перегородку, во многом подобную той, которую встречает его реальный двойник, перегородку, состоящую из крошеч­ного количества существующих теневых атомов.