Последняя редакция 06.09.2022
Элементарные частицы - совсем как боги.
Пути и тех, и других неисповедимы.
(с атеистического форума)
Принцип неопределенности открыл немецкий физик Вернер Гейзенерг в 1927 году.
Формула Гейзенберга говорит, что невозможно одновременно знать точную координату частицы и ее
скорость (точнее, импульс, то есть произведение скорости на массу).
Дело в том, что для предсказания будущего положения и скорости частицы мы должны иметь
возможность точно измерить ее начальное состояние, то есть ее текущие положение и скорость.
Для этого следует подвергнуть частицу воздействию света. Некоторые из световых волн будут рассеяны
частицей и укажут наблюдателю ее положение. Однако использование световых волн накладывает
ограничения на точность, с которой определяется положение частицы. Точность эта определяется
расстоянием между гребнями волны, т.е. ее длиной.
Таким образом, желая как можно точнее измерить положение частицы, вы должны использовать
световые волны короткой длины, а значит, высокой частоты. Однако, в соответствии с квантовой
гипотезой Планка, вам придется задействовать по меньшей мере один квант, энергия которого с увеличением частоты
становится больше. Поэтому чем точнее вы стремитесь измерить положение частицы, тем выше должна
быть энергия кванта света, который вы в нее направляете.
Согласно квантовой теории, даже один квант света нарушит движение частицы, непредсказуемым
образом изменив ее скорость. И чем выше энергия кванта, тем больше возмущения. Стараясь повысить
точность измерения положения, вы воспользуетесь квантом более высокой энергии, и скорость
частицы претерпит значительные изменения. Чем точнее вы пытаетесь измерить положение частицы,
тем менее точно вы можете измерить ее скорость, и наоборот. Уменьшив, например, вдвое
неопределенность положения частицы, вы удвоите неопределенность ее скорости, и наоборот.
Предел, установленный принципом неопределенности, не зависит ни от способа, которым измеряются
положение или скорость, ни от типа частицы.
Вывод: в микромире нет траекторий, по которым движутся частицы. Потому что частицы "размазаны" в
пространстве. Формула, описывающая это размазанное поведение частицы,
называется волновой функцией, и она показывает, с какой вероятностью мы можем
обнаружить частицу в данном конкретном месте.
Здесь важно понять, что у нас нет точной информации о частице не потому, что мы еще не изучили чего-то,
а потому, что этой информации нет в самой структуре материи. Частица "сама не
знает", где она и что с ней. В микромире нельзя ничего предсказать заранее,
можно лишь вычислить вероятность наступления того или иного события.
Мир состоит из непредсказуемых частиц. И поэтому мир непредсказуем. Случайностен.
Но если мир случаен в
своей основе, почему тогда существуют физические законы? Почему они выполняются
не от случая к случаю, а всегда? Где же непредсказуемость? Она в микромире.
В макромире поведение массивных тел, состоящих из триллионов частиц, в простых случаях
взаимодействия вполне предсказуемо. Потому что в
микромире вероятность наступления разных событий разная. Волновая функция
говорит: вероятность обнаружить частицу ТУТ, а не ТАМ составляет, скажем, 90%.
Или, что то же самое, 90% всех частиц будут находиться ТУТ, а не ТАМ. Это
значит, что процесс с огромным числом частиц пойдет именно в том направлении, в
каком движется большинство из них. Именно неравномерность распределения
вероятности создает направленные (или необратимые) процессы. Необратимые
процессы создают иллюзию стрелы физического времени, которое, как известно,
необратимо. Но необратимо не само время, ("отдельно" времени не существует),
необратимы проходящие в пространстве физические процессы.
Тем не менее, существует отличная от нуля вероятность, что чайник, поставленный на
плиту, вместо того, чтобы вскипеть, замерзнет. Однако она столь исчезающе мала,
что практически можно сказать: Второе начало термодинамики НИКОГДА не
нарушается - тепло ВСЕГДА передается от более нагретых тел к менее
нагретым. Хотя теоретически, конечно, все физические законы
носят статистический характер. То есть вдруг могут и не исполниться на секундочку.
Физические законы - это идеальные модели, которые работают идеально только в идеальных условиях. В
случаях реальных, сложных, многофакторных взаимодействий многих тел, полей и
явлений предсказать что-либо бывает весьма затруднительно. Кто-нибудь с
точностью до 100% предсказывал погоду или цены на нефть?
Мир не фатален. Сложные системы, то есть те, которые описываются не простыми формулами
физических законов, какие мы проходили в школе, а нелинейными дифференциальными
уравнениями, ведут себя как трудно- или вовсе
непредсказуемые. Почему? Ведь вероятность поведения частиц в микромире распределена
неравномерно - что-то более вероятно, что-то менее, а значит, большинство
частиц ведут себя ТАК, а не ИНАЧЕ. Это и позволяет работать физическим законам.
А потому сложные системы труднопредсказуемы, что в некоторых из них при определенных обстоятельствах
малое воздействие может привести к большим результатам. Если система находится
в неустойчивом равновесии, как карандаш, стоящий на острие, любой случайный
толчок в ту или другую сторону уведет систему из состояния равновесия, и
ситуация начнет развиваться либо в одну сторону, либо в другую. Если вы
направляете бильярдный шар на остроугольный предмет, то в зависимости от
случайных крохотных изменений его траектории, шар может после удара покатиться
либо влево, либо вправо. Микроизменение может кардинально
поменять судьбу макрообъекта. А микроизменение - это
изменение на уровне микромира, то есть отдельных непредсказуемых частиц.
Сложные системы живут
по законам странных аттракторов. Аттрактор - это колебательная математическая
функция. Странный аттрактор - это колебательная функция с необычным поведением.
Развиваясь, аттрактор выходит на какой-то устойчивый режим и начинает
колебаться вокруг точки равновесия. А потом вдруг, в какой-то момент по
непонятной причине резко срывается, улетает и начинает колебаться уже вокруг
другой точки равновесия. Точки улета назвали точками
бифуркации. Это такие точки, малое случайное воздействие в которых может
выбросить систему очень далеко. Странное поведение. Потому такие функции
математики и назвали странными аттракторами.
Типичные сложные системы, живущие, как странный аттрактор - человеческий организм, биоценоз,
социальная система. Вдруг появляется Наполеон, и страна начинает развиваться в
ином направлении. Вдруг какая-то случайность, нервный срыв выводит ослабленный
организм из точки равновесия, и он скатывается в другую "лунку" - человек
заболевает раком. Но наполеоны и нервные срывы опасны только тогда, когда
системы находятся в точке бифуркации, то есть колеблются в состоянии
неустойчивого равновесия, ожидая малейшего толчка. Для систем устойчивых
никакие нервные срывы и гитлеры нестрашны, их не так-то
просто выбить из потенциальной ямы. Вот и ответ на вопрос, может ли личность
изменить историю? Может, если будет действовать в точке бифуркации, когда страна на перепутье.
