Странность света
«Жизнь странная штука».
«В сравнении с чем?»
– Заочная переписка на двери душевой кабинки на стоянке грузовиков в Бризевуде, штат Пенсильвания
Ничто в содержании этой главы прямо не касается биологов, учитывающих в своей работе влияние света, но это просто интересная информация. Кроме того, вам, возможно, захочется узнать, насколько странной является субстанция, с который вы имеете дело.
Современная теория света относится к области квантовой механики. На первый взгляд, квантовая механика не кажется такой уж странной – её название исходит из того, что свет действует как частицы (т.е. фотоны) и что электроны имеют дискретные энергетические состояния. Пока ничего особенного. Квантовая механика также включает принцип неопределенности, который гласит, что вы не можете знать определенные пары физических свойств с совершенной точностью. Для наиболее часто упоминаемой пары – положение и импульса (скорости) фотона или элементарной частицы – результат погрешностей при измерении обоих должен быть больше некоторого небольшого числа, называемого «постоянной Планка». Хотя это и немного странно, такое ограничение точности не возмущает большинство людей, поскольку постоянная Планка действительно небольшое число, около 10-35 джоулей в секунду. Кроме того, имейте в виду, что для обнаружения объекта от него что-нибудь должно отскочить. Никаких проблем, когда вы видите ваш сэндвич, поскольку от него отскакивает несколько триллионов фотонов, но единичный фотон, отскочивший от электрона, повлияет на поведение последнего. Представьте, что вы пытаетесь найти плотву на тёмной кухне, размахивая бейсбольной битой. Как только вы соприкоснётесь с плотвой, вы узнаете где она находится, но вы резко повлияли на её положение. Этим содержание принципа неопределённости не ограничивается, но по существу он сводится к тому разумному аргументу, что измерение положения крошечного объекта будет влиять на сам объект.
Квантовая механика также включает в себя двойственную корпускулярно-волновую природу фотонов, о которой мы уже говорили в этой книге. Она тоже выглядит странно – бейсбольные мячи, например, не ведут себя как волны. Но принятие концепции Фейнмана о том, что фотоны являются частицами, ведущими себя как волна, – что за пределами нашего обычного опыта – на самом деле не входит в противоречие с нашим чувством логики. Ну, может быть, не сразу…
В этой главе рассматриваются два самых необычных аспекта квантовой механики: интерференция на двух щелях и квантовая запутанность. Оба попирают наши самые фундаментальные представления о том, как работает мир. Насколько я знаю, ни одно животное не использует ни один из этих аспектов, но они являются тем, что вам действительно стоит осознать, прежде чем вы умрёте. Это так же, как в жизни стоит выделить время для посещения Большого Каньона. Как и с каньоном, вид изумительный и возвышающий, но только оттого, что вы смотрите на огромную могучую дыру.