Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени

Первое, что мы заметим в… опыте с пулями, это то, что все здесь происходит дискретными порциями. Например, энергия, поглощенная мишенью. Она может увеличиваться только скачком на величину энергии одной пули… если взять два ящика, то в них не может войти одновременно по одной пуле… каждая пуля — это нерасчленяемая и опознаваемая порция, теперь я хочу выяснить, сколько пуль попадет в разные участки мишени… возьмем среднее число пуль, попавших в ящик за час, и назовем его вероятностью попадания…

В результате у меня получатся плавные кривые… (одну) я обозначу N₁ (она) описывает число попаданий (при открытом отверстии 1), если отверстие 2 закрыто броневой заслонкой, и… N₂ описывающей число попаданий при закрытом отверстии 1. А это позволяет обнаружить очень важный закон: число попаданий при двух открытых отверстиях представляет собой простую сумму числа попаданий через одно отверстие 1 и одно отверстие 2, рассматривая кривую N₁₂, мы можем заметить… это утверждение… (его) мы станем… обозначать словами «отсутствие интерференции».

То есть N₁₂ = N₁ + N₂ (отсутствие интерференции)».

Далее Р. Фейнман описывает вторую часть эксперимента, где вместо пуль используется вода — тело, которому безусловно присущи волновые свойства (рис. 2). «Вместо пулемета — нечто вызывающее равномерное волнение — рябь, вместо второго броневого щита — доска с двумя отверстиями, а за ней детектор. Детектор должен обнаружить степень волнения воды…»

Рис. 2. Опыт с водой

Фейнман продолжает: «Итак, мы собираемся измерить интенсивность волнения или, точнее говоря, энергию, генерируемую волнением в некоторой точке… Выяснить, на что похожи кривые l₁, и l₂, можно, закрывая по очереди одно из отверстий во втором экране и оставляя другое открытым…

Как нетрудно заметить, l₁ имеет тот же характер, что и N₁ в задаче с пулями, а l₂похожа на N₂..

…Кривая l₁₂, соответствующая двум открытым отверстиям, показана на рис. 2. Это очень интересная и внешне сложная кривая… Дело здесь в том, что волнение образуется из последовательности гребней и впадин, идущих из отверстия 1, и другой последовательности гребней и впадин, идущих из отверстия 2».

Пропустим подробное пояснение механизма взаимодействия гребней и впадин у волн в связи с изначальной подготовленностью читателя.[26]

Р. Фейнман продолжает: «Вот поэтому мы и получим кривую, на которой за всплеском интенсивности следует провал, потом опять всплеск, опять провал… и все это в зависимости от характера «интерференции» гребней и впадин», т. е. в зависимости от наложения волн.

И снова и снова г-н Фейнман обращает наше внимание на то, что если волны поочередно распространяются только через одно из открытых отверстий во втором экране, то кривые и l2, характеризующие волнение, имеют такой же вид, как и кривые N₁, и N₂, характеризующие количество пуль, пролетевших через каждое из двух отверстий. Но кривая l12 (суммарная) резко отличается от суммарной кривой N₁₂ Получается, что l₁₂ ≠ l₁ + l₂ (присутствие интерференции).

Наконец, Фейнман рассказывает о реальном эксперименте: «В качестве источников электронов возьмем накаленную нить, в качестве экранов — вольфрамовые пластинки с отверстиями, а в качестве детектора — любую электрическую систему с чувствительностью, достаточной… чтобы зарегистрировать заряд, приносимый электроном». Фейнман обращает внимание на то, что электроны излучаются поштучно (дискретно), как пули. И кривые, которые характеризуют вероятность попадания электронов через каждое одно из двух отверстий, ничем не отличаются от кривых в опыте с пулями, т. е. тут электроны ведут себя как корпускулы (N₁ и N₂).

Наконец, соответствующим образом подготовив нас, выдающийся физик констатирует: «Тем не менее, если открыть оба отверстия, мы не получим суммы N₁, + N₂ так что интерференция действительно есть (N₁ + N₂ ≠ N₁₂)».

Р. Фейнман заключает: «Итак, электроны попадают в детектор порциями, как если бы это были частицы, но вероятность попадания этих частиц при двух открытых отверстиях определяется по тем же законам, по каким определяется интенсивность волнения воды. Именно в этом смысле можно говорить, что с одной точки зрения электрон ведет себя как частица, а с другой… — как волна, он ухитряется одновременно быть двумя совершенно разными понятиями».

Так и не сняв покров тайны с природы, г-н Фейнман ставит скромную точку: «Вот и все, что можно сказать по этому поводу».

Впрочем, чуть раньше он предостерегает обывателей от попытки чрезмерно суетиться. «Кажется, если подумать хорошенько, всегда можно найти какое-то объяснение: например, электроны могут возвращаться обратно через те же отверстия, а затем проходить через них еще раз… или возникает возможность расщепления электрона на два пролетающих через разные отверстия, или что-нибудь в этом роде, как-то объясняющее это явление. Но пока еще никому не удалось придумать удовлетворительное объяснение такого рода…»