Jag och min skugga: kvantmekaniken ifrågasätter begreppet personlighet

Martin Guerre och stulna identitet

Visste du Martin Guerra (Martin Guerre)? En fransk bonde som en gång hamnat i en märklig och obehaglig situation. Martin bodde i en liten by. När pojken var 24 år gammal, hans egna föräldrar anklagade honom för stöld. Herr tvingades lämna sitt hem, lämnar sin fru och son. Åtta år senare återvände mannen till sin hemby, återförenas med sin familj. Tre år senare hade familjen redan tre barn.

Det verkar som om allt gick som vanligt. Men i byn fanns en utländsk soldat, som uppgav att kämpat med Martin Gurr i den spanska armén och att han hade förlorat ett ben i strid. Martins familj började tvivla om deras släktingar där hemma för tre år sedan. Efter en lång rättegång fann man att personen Guerra "kidnappade" äventyraren Arnaud du Thiel (Arnault du Tilh). Denna Martin verkligen lidit amputation av hans ben och ett kloster i Spanien utsågs till sinekur. Men rättegången mot den "tjuven personen" var så välkänt att denna Herr återvände till sin hemby. Ödet för äventyraren Arnaud du Thiel löstes en kort mening till döds. Och hustru Martin anklagas för medhjälp bedragare tror inte att en kvinna inte kunde hitta sin älskade make.

Denna berättelse upphetsad sinnen författare och regissörer. I sin förklaring filmades, iscensatte en musikalisk och även filmade showen. Dessutom en av serien "The Simpsons" är tillägnad tillfället. Sådan popularitet är förståeligt: ​​sådan incident hetsar oss, eftersom nedskärningar snabb - våra föreställningar om identitet och personlighet.

Hur kan vi vara säkra på att det är i själva verket en människa, även om det är mamma? Det innebär i allmänhet identitet i en värld där ingenting är permanent?

De första filosoferna har försökt att svara på denna fråga. De antog att vi skiljer sig från varandra själ och vår kropp - detta är bara en marionett. Låter bra, men vetenskapen har avvisat denna lösning på problemet och erbjöd sig att leta efter roten av identiteten hos den fysiska kroppen. Forskare har haft en dröm att hitta något på en mikroskopisk nivå som skulle skilja en person från en annan.

Tja, att vetenskapen - exakt sak. Därför när vi säger "något på en mikroskopisk nivå," vi naturligtvis innebära minsta byggstenarna i vår kropp - molekyler och atomer.

Detta är dock spår halare än det kan verka vid första anblicken. Föreställ Martin Guerre, till exempel. Mentalt närmar det. Face, hud, porer... gå vidare. Så nära som möjligt, om vi har i tjänsten är den mest kraftfulla teknik. Vad hittar vi? Electron.

Elementarpartikel i en låda

Herr var gjord av molekyler, molekyl - av atomer, atomerna består av elementarpartiklar. Den senare gjort "från ingenting", är de grundläggande byggstenarna i den materiella världen.

Electron - en punkt som bokstavligen tar upp inget utrymme alls. Varje elektron bestäms uteslutande av vikt spinn (vinkelmomentet) och laddning. Det är allt du behöver veta för att beskriva "personlighet" av elektronen.

Vad betyder det? Till exempel, det faktum att varje elektron är exakt samma som någon annan, utan minsta skillnaden. De är helt identiska. Till skillnad från Martin Guerra och dess motsvarighet, elektronerna liknar så att de är helt utbytbara.

Detta faktum har en ganska roliga konsekvenser. Föreställ dig att vi har en elementarpartikel A, som skiljer sig från den elementarpartikel B. Dessutom bummed vi två lådor - den första och den andra.

Ändå vet vi att varje partikel måste vara i någon av rutorna vid något tillfälle. Så som vi minns att partiklarna A och B skiljer sig från varandra, visar det sig att det bara finns fyra scenarier:

• A ligger i lådan 1, är i lådan 2 B;
• A och B är tillsammans i fält 1;
• A och B är tillsammans i en låda 2;
• A ligger i lådan 2, B 1 ligger i lådan.

Det visar sig att sannolikheten att hitta två partiklar på en gång i en ruta är lika med 1: 4. Ok, med ut det.

Men vad händer om partiklarna A och B skiljer sig inte? Vad är sannolikheten att hitta två partiklar i en låda i detta fall? Överraskande, avgör vårt tänkande korrekt om två partiklar är identiska scenarierna är bara tre. Trots allt, är det ingen skillnad mellan det fall då A är i lådan 1, B 2 finns i förpackningen, och det fall där B är i lådan 1, A 2 är i lådan. Så är sannolikheten 1: 3.

Experimentell studie bekräftar att mikrokosmos lyder en sannolikhet på 1: 3. Det vill säga, om du byter ut elektroniska och på någon annan, skulle universum inte har märkt skillnaden. Och dig också.

sly elektroner

Frank Wilczek (Frank Wilczek), en teoretisk fysiker vid Massachusetts Institute of Technology, nobelpristagaren, har kommit till samma slutsats som vi har just det. Detta resultat är inte bara en vetenskapsman finner intressant. Wilczek sade att två elektroner är helt omöjlig att skilja, - detta är den mest djupgående och viktig slutsats av kvantfältteori.

Kontroll skott - fenomenet störningar som är "förråda" elektronen, och visar oss hans hemliga liv. Du ser, om du sitter och stirrar på elektronen, det beter sig som en partikel. När du vänder sig bort, och det uppvisar egenskaper vågorna. När två sådana vågor överlappar varandra, de stärker eller försvagar varandra. Endast nödvändigt att beakta att vi inte avser den fysiska och matematiska begreppet en våg. De bär ingen energi, och sannolikheten - statistik påverka resultaten av experimentet. I vårt fall - att dra sig ur upplevelsen av två lådor där vi fick en sannolikhet på 1: 3.

Interestingly, fenomenet med interferens bara uppstår när partiklarna verkligen är identiska. Experiment har visat att elektroner är exakt samma: interferensen inträffar, vilket innebär att partiklarna är omöjliga att särskilja.

Vad är det? Wilczek berättar att identiteten hos elektronen - det är det som gör vår värld möjlig. Utan den skulle det inte finnas någon kemi. Frågan skulle ha varit omöjligt att reproducera.

Om elektroner finns mellan åtminstone någon skillnad skulle allt på en gång bli ett kaos. Deras exakta och entydiga naturen är den enda grunden för denna full av osäkerheter och misstag värld existerade.

Okej. Antar en elektron kan inte särskiljas från en annan. Men vi kan sätta en i den första rutan, den andra - i den andra och säga: "Här är elektron är hit, och att - där borta"

"Nej, vi kan inte" - säger professor Wilczek.

När du lägger elektronerna på rutorna och vänder sig bort, kommer de att upphöra att vara en partikel och kommer att uppvisa våg egenskaper. Detta innebär att de kommer att vara förlängas på obestämd tid. Som konstigt det än kan låta, finns sannolikheten att hitta elektronen någonstans. Inte i den meningen att det är direkt på alla punkter, och att du har en liten chans att hitta det någonstans, om du plötsligt bestämmer sig för att vända tillbaka och börja leta efter honom.

Det är klart att det är ganska svårt att föreställa sig. Men det finns en ännu mer intressant fråga.

Det elektroner knepigt eller utrymme där de finns? Och vad som händer med allt som är runt omkring oss, när vi vänder ryggen?

Den svåraste delen

Det visar sig, att hitta två elektroner kan fortfarande. Det enda problemet är att du inte kan säga att det är den första vågen, den andra vågen av elektronens, och vi är alla i det tredimensionella rummet. Det fungerar inte i kvantmekaniken.

Man måste säga att det finns en separat våg i det tredimensionella rummet för första elektronen i den andra vågen av tredimensionella utrymme för andra. Resultatet - crepe! - sex-dimensionell våg, som förbinder de två elektroner tillsammans. Det låter hemskt, men vi förstår att dessa två elektroner inte hänga ut någon vet var. Deras positioner är klart definierade, utan snarare är relaterade till denna sex-dimensionell våg.

I allmänhet, om vi hade trott att det finns ett utrymme och saker i det, då med tanke på kvantteorin måste något ändra hans uppfattning. Utrymmet här - det är bara ett sätt att beskriva det inbördes förhållandet mellan föremål, såsom elektroner. Därför struktur den värld vi inte kan beskriva hur egenskaper tillsammans partiklar som den består. All lite mer komplicerat: vi måste studera sambandet mellan elementarpartiklar.

Såsom kan ses, på grund av det faktum att elektronerna (och andra elementarpartiklar) är helt identiska med varandra, begreppet identitet i sig sönderdelas till damm. Det visar sig att dela upp världen i dess komponenter - är fel.

Wilczek säger att alla elektroner är identiska. De är ett uttryck för ett område som genomsyrar all tid och rum. Fysiker John Archibald Wheeler (John Archibald Wheeler) tänker annorlunda. Han tror att var ursprungligen en elektron, och resten - det är bara hans spår, genomträngande tid och rum. "Vilka dumheter! - du kan gråta på denna plats. - Forskare har också upptäckts av elektroniken "!

Men det finns en sak.

Tänk om det är en illusion? Electron finns överallt och ingenstans. Materiell form det behöver inte. Vad göra? Vad är då den person som består av elementarpartiklar?

Inget hopp droppar

Vi vill tro att allt - är mer än summan av de ingående partiklar. Vad händer om vi tog bort avgiften för elektron, dess massa och spinn och fick något i resten, dess identitet, dess "personlighet". Vi vill tro att det är något som gör e-tron.

Även om statistik eller experiment inte kan avslöja vilken typ av partiklar, vi vill tro på det. När allt kommer omkring, om det finns något som gör varje person unik.

Antar att det skulle vara någon skillnad mellan Martin Gurr och hans dubbel, men en av dem skulle tyst log, att veta att han är verklig.

Jag skulle vilja tro det. Men kvantmekaniken är helt hjärtlös och inte tillåter oss att tänka på något nonsens.

Gör dig inte luras: om elektronen har sin egen individuella väsen, skulle världen har förvandlats till kaos.

Okej. När egentligen inte existerar elektronerna och andra elementarpartiklar, varför vi existerar?

Teori Ett: vi snöflingor

En idé är att elementarpartiklar har mycket. De utgör ett komplext system i oss alla. Det verkar som om vi är alla olika - en konsekvens av hur man bygger upp vår kropp dessa elementarpartiklar.

Teorin om konstigt, men vackert. Ingen av de elementarpartiklar inte har sin individualitet. Men tillsammans bildar de en unik struktur - människa. Om du vill, vi är som snöflingor. Det är uppenbart att allt vatten, men varje mönster är unik.

Ditt väsen - detta är hur du organiserade i partiklarna, och inte att som du är medlem i den. Cellerna i vår kropp ständigt förändras, vilket innebär att det enda som är viktigt - det är strukturen.

Teori två: vi modell

Det finns ett annat svar på frågan. Amerikanske filosofen Daniel Dennett (Daniel Dennett) föreslog att ersätta termen "sak" med "riktiga modellen". Enligt Dennett och hans anhängare, något verkligt, om hans teoretiska beskrivning kan dupliceras mer kortfattat - i ett nötskal en enkel beskrivning. För att förklara hur detta fungerar, ta till exempel, cat.

Så har vi en katt. Tekniskt, vi kan återskapa den på papper (eller virtuell), som beskriver läget för varje partikel från vilken den är sammansatt, och därmed göra en katt mönster. Å andra sidan kan vi göra något annat: bara säga "cat". I det första fallet måste vi enorma datorkraft, inte bara för att skapa en bild av en katt, men också till exempel, gör det röra sig om vi talar om en datormodell. I den andra, behöver vi bara att andas djupt och säga, "Cat gick över rummet." Cat - en riktig modell.

Låt oss ta ett annat exempel. Föreställ dig en sammansättning som består av en lob av vänster öra, den största elefanten i Namibia, och musiken av Miles Davis (Miles Davis). För att skapa detta objekt beräkningsmetoder kräver mycket tid. Men så mycket du tar, och en verbal beskrivning av den fantastiska monster. Cut inte fungerar, säger två ord också, eftersom en sådan komposition är inte verkligt, och därför finns inte. Detta är inte en riktig modell.

Det visar sig att vi bara tillfällig struktur, som uppkommer under betraktarens öga. Fysiker lägga bränsle på elden och säga att kanske i slut visar sig att världen i allmänhet görs av ingenting. Även om det återstår för oss att peka på varandra och världen omkring honom, som beskriver alla ord och ge namn. Ju mer komplex modell, ju mer vi har att komprimera dess beskrivning, vilket gör det riktigt. Ta till exempel, den mänskliga hjärnan - en av de mest komplexa system i universum. Försök att beskriva det i ett nötskal.

Försök att beskriva det i ett ord. Vad får du?

"Jag är."