Skip to Content

Киевская весна

ВЕСЕННИЙ КИЕВ 

2017

Бозон Хиггса. Теория и мистика.

В извечном желании человечества понять, как устроена Вселенная, физика элементарных частиц играет роль первопроходца. Сегодня она стоит на пороге новой эры, и, видимо, очень скоро некоторые теории вот-вот исчезнут, а другие окажутся правильными. Ученые всего мира пытаются выяснить, по каким законам построена Вселенная, человек, материя, атомы… Существует множество теорий о космосе, пространстве-времени… и каждая последующая теория все больше и больше ударяется в мистику.

Возможно, мы живем в Матрице? Возможно, все кругом только кажется вечным и вещественным, а на самом деле это не так? Ведь частицы, даже элементарные, не постоянны. В космическом вакууме частицы и античастицы создаются из ничего и почти тут же исчезают снова. Вселенная полна полей. Поле — это Сила, которая окружает и пронизывает нас, она связывает Галактику воедино. По сути, галактику воедино связывает гравитация. Гравитация — это тоже поле. Свое поле есть у каждой частицы.

Современная физика элементарных частиц знает всего три вида частиц. Есть частицы вещества – такие, как электроны и кварки, составляющие атомы, из которых в свою очередь состоит всё, что мы видим вокруг. Есть частицы-переносчики взаимодействия – гравитационного, электромагнитного и ядерного, – которые заставляют частицы вещества держаться вместе. И, наконец, есть бозон Хиггса, образующий свою собственную особую категорию.

Поиск бозона Хиггса – не просто история про субатомные частицы и эзотерические идеи. Важность бозона Хиггса не в том, что он есть, а в том, что он делает. Частица Хиггса возникает в поле, пронизывающем все пространство, называемом полем Хиггса. В известной нам Вселенной всё, что проходит сквозь пространство, движется в поле Хиггса, которое есть везде и всегда.

Физика времени

«Время» является единственным наиболее часто используемым существительным в языке. Время – всё вокруг нас, оно наводит порядок на последовательности событий в мире природы. В нашем представлении время безнадежно разорвано на части, ни одна из которых не обладает реальностью.

Есть у времени такие свойства, которые ставят в тупик и классическую механику, и теорию относительности, и квантовую теорию. Эти теории многое сказали о времени, но они не способны ответить на первый и, казалось бы, самый простой из всех вопросов: почему время идет?

Как говорил Аристотель, «А что такое время и какова его природа, одинаково неясно как из того, что нам стало известно от других, так и из того, что нам было известно раньше… Время или совсем не существует, или едва, будучи чем-то неясным…»

Так в чем же причина парадоксальности наших представлений о времени, ведь для нас текущий момент как будто переходной мостик между зафиксированным прошлым и расплывчатым будущим.

Сверхразум

Что случится, если машины превзойдут людей в интеллекте? Они будут помогать нам или уничтожат человеческую расу? Можем ли мы сегодня игнорировать проблему развития искусственного интеллекта и чувствовать себя в полной безопасности?

Многие ученые в настоящее время задаются вопросом: существует ли опасность, что через некоторое время компьютерные технологии превзойдут возможности человеческого разума и искусственный интеллект сможет «захватить» мир? Стивен Хокинг считает, что недооценка угрозы со стороны искусственного интеллекта может стать самой большой ошибкой в истории человечества.

Ник Бостром («Искусственный интеллект») пишет, что если умные компьютерные алгоритмы научатся самостоятельно делать еще более умные алгоритмы, а те, в свою очередь, еще более умные, случится взрывной рост искусственного интеллекта, по сравнению с которым люди будут выглядеть приблизительно как сейчас муравьи рядом с людьми, в интеллектуальном смысле, конечно. В мире появится новый, хотя и искусственный, но сверхразумный вид. Неважно, что ему «придет в голову», попытка сделать всех людей счастливыми или решение остановить антропогенное загрязнение мирового океана наиболее эффективным путем, то есть уничтожив человечество, — все равно сопротивляться этому у людей возможности не будет. Никаких шансов на противостояние в духе кинофильма про Терминатора, никаких перестрелок с железными киборгами. Нас ждет шах и мат — как в поединке шахматного компьютера «Дип Блю» с первоклассником.

Кот Шрёдингера

Сегодня при упоминании имени Шрёдингера в памяти сразу всплывают кот, ящик и парадокс. Его знаменитый мысленный эксперимент, опубликованный в 1935 году в рамках работы «Текущая ситуация в квантовой механике», представляется одним из самых жестоких в истории науки. Впервые услышав о нем, люди сначала ужасаются и тут же испытывают громадное облегчение, узнавая, что эксперимент — гипотетический и никогда не проводился на живом коте.

Шрёдингер предложил этот мысленный эксперимент в работе, посвященной исследованию феномена квантовой запутанности в физике. Квантовая запутанность (термин, введенный Шрёдингером) — это ситуация, когда две или несколько частиц описываются одним квантовым состоянием, то есть если что-то происходит с одной из частиц, это одновременно затрагивает и все остальные частицы.

Загадка кота Шрёдингера проверяет на прочность принципы квантовой физики, предлагая нам представить судьбу кота, состояние которого запутано с состоянием частицы. Кот заперт в ящике, в котором находятся атом радиоактивного вещества, счетчик Гейгера и герметичный сосуд с ядом. Ящик закрыт на такой интервал времени, по истечении которого атом с вероятностью 50% может распасться с испусканием частицы. Аппарат сконструирован таким образом, что если счетчик Гейгера зарегистрирует порожденную в результате распада частицу, то сосуд с ядом разобьется и кот погибнет. Однако если распада не произойдет, то кот не пострадает.

Как отмечал Шрёдингер, согласно правилам измерений в квантовой механике, пока ящик закрыт, состояние кота (мертвый или живой) будет запутано с состоянием радиоактивного атома, распад которого фиксирует счетчик Гейгера. Таким образом, кот оказывается в состоянии квантовой суперпозиции подобно зомби (и живой и мертвый одновременно) до тех пор, пока не сработает таймер, исследователь не откроет коробку и не произойдет редукция запутанного квантового состояния кота и счетчика в какое-нибудь одно из возможных состояний.

С точки зрения Шрёдингера, сама мысль о том, что кот и не живой, и не мертвый — апофеоз абсурда, тем не менее, экспериментальное подтверждение квантовой механики вынуждает ученых прийти именно к такому выводу. В настоящее время все эксперименты подтверждают квантовую теорию.

RSS-материал