Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени

Следует заметить, что к моменту эксперимента Аспека Бором уже была разработана теория, включающая… «нелокальные» эффекты. То есть теория, как бы допускающая в результате «чего-то» распространение информации со скоростью, превышающей скорость света. Эйнштейн, со своей стороны, иронизируя, считал, что такие представления — это не более, чем «призрачное действие на расстояние».

С тех пор прошло несколько десятилетий, но четкого однозначного объяснения парадокса ЭПР не существует. А ведь есть и другие парадоксы, связанные со скоростью света. И, естественно, возникает вопрос, возможно ли некое предположение о природе феномена с позиции гипотезы локально-когерентного времени.

Рассмотрим вначале (из тактических соображений) проблему дуализма элементарных частиц, а затем выскажем гипотетическое допущение о природе парадокса ЭПР.

Элементарные частицы, как известно, способны проявлять и свойства материальных точек (корпускул), и волновые свойства. Ученые открыли много закономерностей, связанных с этим парадоксальным явлением квантового мира, но до сих пор не могут ответить на вопрос, каков механизм двойственной природы элементарных частиц, например света. Почему фотоны, электроны и др. ведут себя именно так?

Я вынужден привести большие выдержки из лекции Нобелевского лауреата Р. Фейнмана «Вероятность и неопределенность — квантово-механический взгляд на природу»{43}. В этой лекции Фейнман говорит: «Я собираюсь придумать один эксперимент и рассказать вам сначала, что получилось бы при таких условиях, если бы у нас были частицы, затем — что было бы, если бы это были волны, и, наконец, что происходит на самом деле в системе, где есть электроны или фотоны». Фейнман продолжает: «Я разберу только этот эксперимент, который специально придуман таким образом, чтобы охватить все загадки (выделено мною. — А.Б.) квантовой механики и столкнуть вас со всеми парадоксами, секретами и странностями природы… любой другой случай в квантовой механике всегда можно объяснить, сказав: «Помните наш эксперимент с двумя отверстиями?..» Вот я и стараюсь рассказать… об опыте с двумя отверстиями…

Начнем с истории изучения света. Сначала предполагалось, что свет очень похож на дождь из частиц или пули, выпущенные из ружья. Однако последующие исследования показали, что такое представление неверно, и на самом деле свет ведет себя как волна… Затем уже в XX веке… вновь стало казаться, что в очень многих случаях свет ведет себя как поток частиц. Наблюдая фотоэлектрический эффект, можно подсчитать число этих корпускул… Но дальнейшие опыты, например, с электронной дифракцией, показали, что они ведут себя как волны… Все нарастающая путаница была разрешена в 1925–1926 гг. открытием точных уравнений квантовой механики… Но как я могу назвать такой характер поведения?» И после этого риторического вопроса Фейнман продолжает: «Электроны ведут себя в указанном отношении точно также, как и фотоны… необычным образом, но зато одинаково…»

«Я не собираюсь ничего избегать, — говорит Фейнман. — Я просто снимаю покровы с природы, с ее наиболее элегантных и трудноуловимых форм…»

Далее идет описание экспериментов (рис. 1). «Пусть у нас имеется источник пуль — пулемет, например, и перед ним установлен броневой экран с отверстием, пропускающим пули… на большом расстоянии от первого поставили другой броневой щит с двумя отверстиями 1 и 2… На большом расстоянии от второго щита поставим еще и третий, позволяющий устанавливать в разных местах детектор (для пуль это будет… ящике песком), в котором пули застрянут…

Рис. 1. Опыт с пулями

Теперь я буду проделывать такие опыты: … буду устанавливать свой детектор… в разных точках третьего щита и затем подсчитывать, сколько пуль попадет в него. При этом я буду измерять расстояния между ящиком и какой-нибудь… точкой на третьем щите, назову это расстояние X и постараюсь выяснить, что происходит, если… ящик передвигать вверх и вниз… будем предполагать, что пулемет сильно дрожит и качается.

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).