Эксперимент подтвердил принцип неопределенности Гейзенберга
Logo
Cover

Проведя эксперимент с двумя щелями, международная группа ученых сумела опровергнуть выводы своих коллег, которые 20 лет назад пришли к выводу о возможности нарушения принципа Гейзенберга.

8111

Принцип неопределенности, открытый немецким физиком Вернером Гейзенбергом в 1927 году для квантовой механики, утверждает, что чем точнее измеряется одна характеристика частицы, тем менее точно можно измерить вторую. К примеру, измерение положения частицы обязательно нарушит ее скорость, в соотношениях, пропорциональных точности измерения положения.

В 1990-х группе физиков из Германии и США удалось поколебать уверенность научного сообщества в истинности принципа неопределенности Гейзенберга. Они провели эксперимент на двух щелях и доказали, что возможно определить, через какую из них пройдет частица, не нарушая ее скорости, сообщает Conversation.

Однако, недавнее исследование ученых из Австралии, Китая и Швеции, опубликованное в журнале Science Advances, утверждает, что делать вывод об ошибочности принципа неопределенности было бы неправильно. Проведя эксперимент с двумя щелями, они показали, что скоростные помехи — в предсказанных принципом размерах — существуют, в определенном смысле, всегда.

В эксперименте с двумя щелями есть ширма с двумя отверстиями, а также квантовая частица с достаточно большой позицией неопределенности, чтобы покрыть обе щели, если ее запустить в эту ширму. Поскольку мы не можем знать, через какую щель прошла частица, кажется, будто она прошла через обе. Признаком этого является так называемая «интерференционная картина»: рябь в распределении интерференционных полос на проекционном экране, расположенном позади ширмы.

Согласно принципу неопределенности, узнать, через какую из щелей прошла частица, невозможно. Однако, в работе конца 90-х физики написали, что для того, чтобы узнать, через какую щель прошла частица, вообще не требуется измерять ее положение. Подойдут любые измерения, которые дают различные результаты в зависимости от того, через какую щель проходит частица. Следовательно, заявили они, не принцип неопределенности объясняет потерю интерференции, а какой-то другой механизм.

Тем не менее, в новейшем исследовании физики увидели то, чего не заметили их коллеги ранее: скоростные помехи происходят не тогда, когда частица проходит через измерительный прибор, а позже, когда она уже оказалась по другую сторону ширмы.

Объясняется это тем, что квантовая частица не только частица, но и волна. Она направляет движение частицы в соответствии с интерпретацией, предложенной Дэвидом Бомом, жившим на поколение позже Гейзенберга.

Весной этого года физики осуществили мысленный эксперимент Юджина Вигнера и подтвердили, что объективной реальности не существует. Вернее, могут сосуществовать несколько конфликтующих реальностей.