←Хоб №6 - Час ведьмовства26/172→

Прим. авт.:

На этой неделе ничего особо интересного для вас у меня нет, никаких новых веб-комиксов, сайтов или фантастических приключений, коими я мог бы поделиться. Вместо этого, я собираюсь поговорить о споре Нильса Бора/Альберта Эйнштейна конца 1920-х начала 30-х. Большую часть своей профессиональной жизни Эйнштейн противостоял набирающей силу квантовой теории, прежде всего из-за эпистемологических следствий принципа неопределённости Гейзенберга. Бор был одним из самых значимых создателей этого нового раздела физики, и поскольку они с Эйнштейном были приятелями, не прошло много времени, как они затеяли серию споров вокруг гениальных мысленных экспериментов самого Эйнштейна, поставленных с целью оспорить ортодоксию квантовой механики. Далее - описание второго и моего любимого из них, со знаменитым ящиком Эйнштейна:

"На шестом Сольвеевском конгрессе 1930 года мишенью для критики Эйнштейна стало соотношение неопределённостей, как раз обсуждаемое там. Его идея заключалась в существовании экспериментального аппарата, впоследствии воплощенного Бором на бумаге таким образом, чтобы подчеркнуть те ключевые элементы, на которых будет построен контраргумент.

Эйнштейн предложил представить ящик (названный ящиком Эйнштейна), наполненный электромагнитным излучением и содержащий часовой механизм, который управляет заслонкой, прикрывающей отверстие в одной из стенок ящика. Заслонка открывается за любое выбранное время Δt. Предполагается, что при открытии заслонки из коробки вылетает один из находящихся в ней фотонов. Таким образом, вследствие вышесказанного, создаётся волна ограниченного пространственного расширения. Дабы оспорить соотношение неопределённости для времени и энергии, необходимо с достаточной точностью определить энергию фотона. Здесь Эйнштейн обращается к своему знаменитому соотношению массы и энергии в специальной теории относительности: . Отсюда следует, что знание массы объекта даёт точное представление о его энергии. Аргумент, таким образом, весьма прост: если взвесить ящик до и после открытия заслонки, когда определённое количество энергии покинуло его, ящик будет легче. Разница в массе умноженная на точно определит излучённую энергию. Более того, часовой механизм даст точное время испускания частицы. Поскольку масса ящика, в принципе, может быть определена с произвольной степенью точности, излучённую энергию можно определить с любой желаемой точностью ΔE. Следовательно, произведение ΔEΔt окажется меньше, чем предполагается принципом неопределённости.

Идея, как и прочие, что выдвигал Эйнштейн, была весьма остроумной, и аргумент казался неоспоримым. Важно понять эффект, производимый в то время подобными спорами, на их участников. Леон Розенфельд - учёный, принимавший участие в конгрессе, так спустя семь лет описал события:

Для Бора это был настоящий шок... Ему не удавалось придумать ответ. Весь вечер он был абсолютно несчастен, подходил то к одному, то к другому, стараясь уверить слушателя, что такого быть не может, что если Эйнштейн прав, значит, физике пришел конец, но придумать опровержение не мог. Никогда не забуду вида двух противников, покидавших клуб. Эйнштейн, высокий и величественный, идет спокойно; на губах что-то вроде иронической улыбки. И рядом суетящийся, семенящий Бор, очень возбужденный... На следующее же утро триумфатором оказался Бор.

"Триумф Бора", заключался (снова) в указании Эйнштейну на неполноценность его изысканного аргумента, и более того, к данному выводу Бор пришёл отталкиваясь от одной из важнейших идей самого Эйнштейна: принципа эквивалентности гравитационной и инертной масс. Бор показал, что для работы эксперимента Эйнштейна, ящик необходимо подвесить на пружине в гравитационном поле. А для взвешивания к ящику необходимо прикрепить указатель и соответствующую шкалу напротив. После испускания фотона к ящику следует подвесить груз, дабы вернуть тот в исходное положение и тем самым определить вес. Но для возвращения ящика в исходное положение сам ящик необходимо взвесить. Из неизбежной неопределённости положения ящика следует неопределённость положения указателя, а следовательно, и веса, из которого вычислялась энергия. С другой стороны, поскольку система находится в гравитационном поле, изменяющемся вместе с положением ящика, согласно принципу эквивалентности, неопределённость положения часового механизма подразумевает и неопределённость в измерении им времени, а следовательно, и значения интервала Δt. Точная оценка данного эффекта ведёт к заключению, что отношение не нарушается". (5)

[12.06.2007]

Прим. пер.:

1. Час ведьмовства - стредневековое суеверие. Время ночи, когда активизируется нечистая сила, а на честных граждан обрушиваются всевозможные неудачи.
2. Многомировая интерпретация - Приведи девчонку и мы в расчёте.
   
3. Статит (статический саттелит) - спутник, в теории, способный за счёт солнечных парусов неподвижно висеть над землёй (в точке стояния), не находясь при этом на геостационарной орбите.
4. За эффектом Казимира - в википедию и к Артуру Кларку со Стивеном Бакстером (роман "Свет иных дней").
5. Цитата из англоязычной Википедии. Подробнее и понятнее читайте в книге Манжита Кумара "Квант. Эйнштейн, Бор и великий спор о природе реальности", глава 12. Вот, кстати, сам ящик, нарисованный Бором:
   

Поддержать автора, а также получить обои, арт и ранний доступ к новым выпускам можно там