Хотя первые результаты обнадёживали, проблема со статистикой решена тогда не была. Эксперименты были прерваны и возобновлены только в 2003 году (Франкфурт на Майне). Компьютерная программа была улучшена, в частности, число каналов было увеличено до 63. Во время эксперимента испытуемый слушал через наушники спокойную классическую музыку. Единичный эксперимент с одним испытуемым ("сессия") включал до 1000 попыток. Всего 31 испытуемый за 68 сессий сделал 63213 попыток (траекторий), что вместе заняло около 90 часов. Возраст испытуемых был от 6 до 43 лет, в основном между 20 и 30 (студенты).
Для получения надёжных результатов подобные эксперименты нуждаются в хорошей статистике. Это могут быть повторяющиеся эксперименты с одним стабильным испытуемым или много испытуемых со сходными характеристиками. Оба требования соответствуют "монохроматичному" потоку и в психологических экспериментах их реализовать труднее, чем в физических. Другая проблема - выбор количества грибов. Поскольку столкновение с грибом может нарушить имевшийся план движения (т.е. вызвать коллапс волновой функции), такие попытки исключались из статистики. Таким образом, для статистики лучше вообще не иметь грибов, но при этом мы убираем мотивацию и делаем работу испытуемого скучной.
Пространство между SC и R декларировалось как "лес". В лесу "росли" случайным образом расположенные "грибы". Незаметные издалека, они обнаруживали себя только если частица (испытуемый) наталкивалась на них. На смену собранным грибам вырастали случайно расположенные новые грибы, так что число несобранных грибов оставалось постоянным. Испытуемые были заинтересованы собирать грибы. Плоскость R была разделена на нечётное (31) число каналов, и траектория частицы заканчивалась на одном из них. После 100-200 попыток эксперимент прерывался, и на дисплей можно было вывести распределение попаданий по каналам (Рис. 2(b)). Для сравнения программа имела также экраны с одной левой или одной правой щелью. Перед началом эксперимента испытуемый имел возможность "разогреться" на субпрограмме, где он мог сделать грибы видимыми. После начала эксперимента лес заново заполнялся невидимыми грибами. Испытуемого просили искать грибы не по какому-то плану, а спонтанно.
Рис. 2. Компьютерная симуляция двухщелевого эксперимента с людьми.
В 1986 - 1987 годах (Новосибирск) я пытался провести компьютерную симуляцию двухщелевого эксперимента с людьми (Рис. 2(а)). "Частица", с которой испытуемый себя отождествляет, испускается источником S и движется вверх. Испытуемый может отклонять её налево и направо, в частности выбирать, через какую щель в экране SC она пройдёт и к какой точке плоскости регистрации R направится дальше. Как и в физическом опыте с частицами, существенное отклонение возможно лишь вблизи щели (до, в и после), с удалением от щели эта возможность отклонения ослабевает.
Мы знаем, что частицы следуют волновым законам. Имеют ли они сознание? Для ответа на этот вопрос было предложено несколько экспериментов . С другой стороны, мы знаем, что люди имеют сознание. Следуют ли они волновым законам? Для ответа на этот вопрос надо ставить интерференционные эксперименты.
Автор этой статьи имеет свою собственную локально-реалистическую интерпретацию квантовой механики, объясняющую все её парадоксы . Я думаю, что элементарные частицы это очень сложные продукты эволюции и могут принимать, обрабатывать и распространять информацию. Иными словами они имеют нечто, что мы обозначаем словом "сознание". Этот особый "скрытый параметр", упущенный Беллом, позволяет им, в частности, предсказывать будущее.
"We choose to examine a phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality, it contains the only mystery."
Реальный двухщелевой эксперимент с одиночными электронами впервые был проведён в 1976 году в Болонье. Но как "мысленный эксперимент" он обсуждался уже раньше и обсуждается до сих пор для подчеркивания парадоксального существа квантового мира и понимания его законов. Фейнман часто обращался к нему в своих лекциях. Он говорил:
На Рис. 1 λ = 4 , d = 14 , и D = 40 (относительные единицы).
E ~ |Fa + Fb|2 ~ Ea + Eb + 2(Ea * Eb)½ * cos[2π(ra rb)/λ]. (1)
t < w < λ <d < D < s, где t - это толщина экрана SC, w - ширина щелей, λ - длина волны частиц, d - расстояние между щелями, D - расстояние между экраном и плоскостью регистрации R, s - расстояние между S и SC. Модель двумерна. Суммарная энергия и число частиц, попавших на единицу поверхности R, если открыта только щель A, пропорционально Ea ~ cos2(φa) * (ra)-1, а амплитуда волны Fa ~ cos(φa) * (ra)-½ * exp(-i2πra/λ), где ra - это длина вектора от щели A до точки x на площади регистрации R, а φa - это угол между этим вектором и нормалью к R. Амплитуда волны, приходящей от щели B, получится заменой индекса a на b. Если открыты обе щели, то амплитуды Fa и Fb складываются и энергия и число частиц пропорциональны квадрату модуля этой суммы:
Модельные условия для двухщелевого эксперимента можно записать в виде
Чтобы объяснить интерференционную картину, мы должны заключить, что "волна материи" проходит через обе щели. Но если мы разместим детекторы за щелями, то только один из них зарегистрирует электрон, значит он проходит только через одну щель. Другая щель в этот момент вроде бы не играет никакой роли, и может быть закрыта. Но тогда двухщелевой эксперимент может быть разложен на два однощелевых эксперимента с распределениями, показанными на Рис. 1 кривыми A и B. Вероятности независимых событий сложатся в плавную кривую A+B, совсем не похожую на кривую C. Таким образом, мы имеем очевидный конфликт, и это существо "интерференционной мистерии", по мнению Фейнмана - главной и даже единственной мистерии квантовой механики.
Рис. 1. Двухщелевой эксперимент. Распределения A, B и C соответствуют случаям, когда открыты только щель A, только щель B, или обе щели.
Рассмотрим мысленный двухщелевой эксперимент детальней (Рис. 1). Некоторые электроны (фотоны, нейтроны,...), испущенные источником S, долетают до плоскости регистрации R, поскольку в экране SC есть две щели A и B. Электроны регистрируются в плоскости R как частицы, но их пространственное распределение (кривая C) выглядит как интерференция двух когерентных волн, вырезанных экраном SC из первичной волны испущенной источником S. Следует подчеркнуть, что это не коллективное взаимодействие: та же самая картина получается и в случае, когда источник S настолько слаб, что между SC и R одновременно находится в среднем не более одного электрона, и мы должны заключить, что каждый электрон интерферирует "сам с собой". То есть каждый электрон (фотон, нейтрон,...) - это и частица, и волна, отсюда термин "корпускулярно-волновой дуализм".
Двухщелевой эксперимент, впервые проведённый Томасом Юнгом в 1801-м году со светом, играет важную роль в истории физики. В своё время он разрешил дилемму "частица (Ньютон) или волна (Гюйгенс)" в пользу волн. Но через 100 лет развитие физики восстановило равенство, и "дилемма" переквалифицировалась в "дуализм". После появления волновой механики (де-Бройль, Шредингер) интерференционные эксперименты были успешно проведены и с массивными частицами: электронами, нейтронами, атомами и молекулами .
Проведённые двухщелевой и однощелевой эксперименты с людьми показали существование волновой компоненты поведения у женщин
Двухщелевой эксперимент Юнга с людьми
Двухщелевой эксперимент Юнга с людьми
Комментариев нет:
Отправить комментарий