Никола Тесла. Человек, опередивший время

Неужели никакого субквантово-механического уровня бытия материи не существует? Нет, он, несомненно, существует. Он не может не существовать, хотя пока в распоряжении экспериментаторов нет никаких лабораторных сведений о нем. Он не может не существовать по одному тому, что в мире элементарных частиц уже прощупываются явления, перед которыми становится в тупик квантовая физика. Уже возникла нужда в более общей и более глубокой теории, которая объяснила бы, почему существуют именно такие элементарные частицы материи, с которыми мы сегодня имеем дело, а не другие. Эта новая рождающаяся в наши дни элементарная механика обнимет механику квантовую, как свой случай. Процесс познания не имеет конца. Кто же усомнится в этом?»

Одна из главных загадок квантовой науки — физический смысл пси-функции, это так называемая волновая функция, которая описывает «размазанную в пространстве вероятность» локализации или, проще говоря, точного нахождения микрочастицы, например того же электрона. А главный загадочный вопрос здесь звучит очень даже странно: «Где же находится электрон, когда никто его не ищет или даже просто не думает о его местоположении?» Вот с ответа на этот вопрос и началась историческая полемика Эйнштейна и Бора. Эйнштейн считал, что электрон, как и любая нормальная микрочастица, в любой момент времени имеет свою точку пространства. А вот указать ее, действительно, точно нельзя в силу неполноты квантовой теории, предсказывающей все только вероятностно. Позиция Бора была принципиально иной. Он считал, что пока мы не интересуемся дислокацией микрочастицы, она в буквальном смысле растворена в координатном пространстве. И скажем, вероятностная лужица того же электрона намного превышает его эффективный диаметр.

Получается, что квантовые объекты ведут себя как самые настоящие микроскопические призраки, расплываясь в пространстве полупрозрачным ореолом, пока кто-либо не произнесет магического слова, подставив конкретные данные в пси-функцию! То есть только тогда мы сможем предсказать определенную траекторию в конкретной точке. Проверить это очень просто, надо только подставить мишень, и в момент попадания частица тут же локализуется, оставив точку, скажем, на фотопластинке. Этот опыт физики проводили уже множество раз, и формулы квантовой механики их ни разу не подвели. В каждом учебнике по квантовой механике подобное поведение микрообъектов разбирается на примере уже хрестоматийного двухщелевого эксперимента. Суть его проста: поскольку каждая частица имеет еще и волновую природу, то поток таких частиц, направленный на диафрагму с двумя щелями, напоминает череду волн, набегающих на плотину с двумя каналами, расположенными неподалеку друг от друга. От плотины через протоки разбегаются новые волны двумя перекрывающимися конусами. В тех местах, где колебания волн складываются, они накатываются на берег с удвоенной силой, а там, где впадина и горб волны гасят друг друга, поверхность спокойна. Подобный эксперимент со световыми волнами нарисует на берегу-экране картину сложения волн в виде чередующихся темных и светлых полос.

С какими только частицами не проводили подобные эксперименты физики! И результат всегда был один и тот же.

Пока все, в принципе, понятно. Но давайте предельно упростим наш опыт и выстрелим по мишени-диафрагме одной микрочастицей. Это уже довольно тонкий эксперимент, но вполне выполнимый. И здесь мы опять увидим интерференционную картину. Получается, что один электрон пролетал одновременно через два отверстия и наложился сам на себя.

Схема двухщелевого эксперимента: А — источник микрочастиц; Н1 и Н2 — отверстия (щели); ВС — экран; X, Y — точки наложения волн.