Кванты
Регистрация
Top Bg

1. «Кот Шрёдингера» (сложный мем о двойственности)

Физико-математический парадокс с котом в мешке, ящике, комнате или камере появился, когда австрийский физик-теоретик Эрвин Шрёдингер в статье о принципах квантовой механики описал мысленный эксперимент: кот заперт в стальной камере вместе с машиной для убийства, управляемой счетчиком Гейгера, — атом может распасться или не распасться, адская машина может сработать или не сработать в течение часа.

Кот будет жив по истечении этого времени, если распада атома не произойдёт. Поэтому в течение часа мы не можем назвать кота ни живым, ни мёртвым, он с равной вероятностью может быть сочтен и живым, и мёртвым одновременно. Сложно? Вот так и с квантовой механикой.

2. «Кочерга Витгенштейна» (философский мем о непознаваемости истины)

Кембридж, 1946 год. Три главных философа современности — Поппер, Витгенштейн, Рассел, специалисты по эпистемологии (наука о понимании, истине и знании), встречаются на заседании Клуба моральных наук.

Выступает доктор Карл Поппер. Название его доклада — «Существуют ли философские проблемы?» — не предвещает скандала. Однако между Поппером и Витгенштейном разгорается пылкий спор: действительно ли существуют философские проблемы (Поппер) или только головоломки (Витгенштейн). Этот спор мгновенно стал легендой.

По версии Поппера, он привёл примеры «действительно философских проблем». Витгенштейн отверг их все. Поппер вспоминает, что Витгенштейн «нервно поигрывал кочергой», которой, как указкой, подтверждал аргументы. А когда дело дошло до этики и моральных принципов, Поппер нашёлся и привел такой: «Не угрожать приглашенным докладчикам кочергой». В ответ Витгенштейн в ярости отшвырнул кочергу и выбежал из зала, громко хлопнув дверью. По версии Витгенштейна, «докладчик Поппер нёс какую-то муть».

Однако кочерга оказалась не так проста. Очевидцы и исследователи расходятся во взглядах на события того вечера. Все излагают историю по-разному, и проблема кочерги (а на самом деле того, что случилось в тот вечер и как по-разному все всё запомнили) продолжает занимать умы. Витгенштейн, вспоминая заседание философского клуба, вообще не упоминает кочергу! Поппер и Витгенштейн бились на кочергах, кочерга была раскалённой, ею угрожали, поднося к лицу, использовали как аргумент в споре и отшвыривали в угол — все запомнили вечер по-разному.

Все участники спора профессионально занимались вопросами истинности и были очевидцами произошедшего, но так и не сумели прийти к согласию. А вы говорите, истина существует.

3. «Жук в коробке» (аналитико-философский мем о несовершенстве сигнальной системы)

От кочерги — к жукам: еще один мысленный эксперимент, на этот раз из книги «Философские исследования» Людвига Витгенштейна.

Представьте себе, что у нескольких человек есть по одной закрытой коробочке. Внутри — объект, который каждый из обладателей коробки считает «жуком», причём содержимое может увидеть только владелец и никогда не показывает никому. Если человек объявит, что у него в коробке жук, что там на самом деле, будет знать только он. Объяснить друг другу, какой именно жук (да жук ли это) в коробках, практически невозможно.

Но с жуками ещё более-менее. Мы можем договориться, что значит «большой», «блестящий», формализовать описание длины усиков и, в конце концов, нарисовать или сфотографировать «жуков». Но что делать с внутренними субъективными ощущениями? Как объяснить, что такое «боль» и «мне так больно» (как именно?), дать почувствовать «ужасно», «страшно» и «восхитительно»? Кажется, объективно воспринять их нельзя, сообщает аналитическая философия, и тут есть только личный опыт каждого, личная боль и личный «жук» в коробке.

4. «Чайник Рассела» (логический мем о бремени доказательств)

Бертран Рассел, философ и математик, который участвовал в споре с участием «кочерги Витгенштейна», привёл чайник как логическую аналогию в статье «Существует ли Бог?» как пример того, что ученый не обязан доказывать, что чего-то не существует. И, наоборот, любое утверждение о существовании предмета или явления должно быть чем-то подкреплено.

«Если бы я стал утверждать, что между Землей и Марсом вокруг Солнца по эллиптической орбите вращается фарфоровый чайник, никто не смог бы опровергнуть моё утверждение, добавь я предусмотрительно, что чайник слишком мал, чтобы обнаружить его даже при помощи самых мощных телескопов».

«Но заяви я далее, что, поскольку моё утверждение невозможно опровергнуть, разумный человек не имеет права сомневаться в его истинности, то мне справедливо указали бы, что я несу чушь. Однако если бы существование такого чайника утверждалось в древних книгах, о его подлинности твердили каждое воскресенье и мысль эту вдалбливали с детства в головы школьников, то неверие в его существование казалось бы странным, а сомневающийся — достойным внимания психиатра в просвещённую эпоху, а ранее — внимания инквизитора».

Потомок «чайника Рассела» — Летающий Макаронный Монстр, приверженцы культа которого утверждают, что он существует, пока не доказано обратное. Теперь вы знаете, откуда у него растут ноги. Из космоса.

5. «Парадокс близнецов» (эйнштейновский мем про космические путешествия)

Ещё один мысленный эксперимент для демонстрации принципов общей и специальной теории относительности Эйнштейна и релятивистского замедления времени.

Представьте себе братьев-близнецов. Пусть один отправляется в межзвёздное путешествие (это брат-путешественник) со сверхсветовой скоростью до звезды, до которой пять световых лет, а второй (домосед) остаётся на Земле.

С точки зрения домоседа, путешественник остался моложе: он двигался относительно Земли со скоростью света, и, согласно специальной теории относительности, у него замедлилось время и 10 лет, которые прошли на Земле, пролетели на борту корабля за меньшее время. Значит, путешественник становится моложе, а домосед старше.

На самом деле этот знаменитый парадокс — творческая иллюстрация того, что специальная теория относительности позволяет разную трактовку релятивистских эффектов, а время относительно. Всё относительно.

Для рассмотрения различных эффектов теории относительности в парадокс вводят еще близнецов: третьего, который на другом звездолёте движется противоположно первому звездолёту. Оба двигаются относительно друг друга. Оба должны относительно друг друга быть моложе. Четвертого… В общем, есть над чем подумать. Парадокс близнецов — довольно частый мем; так пишут путешественники оставшимся дома, намекая, что они-то всё моложе и моложе.

6. «Квантовый Чеширский Кот» (современный мем — и снова про котиков)

«Видала я котов без улыбки. Но улыбку без кота!..»

Недавно новый парадокс квантовой механики — «Квантовый Чеширский Кот» — был продемонстрирован экспериментально. Суть его заключается в том, что при определённых условиях квантовой системы частицы могут существовать отдельно от своих свойств, а свойства — от частиц. Как и улыбка без котов, и коты без улыбки. Относится ли ваш кот к квантовым системам и умеет ли он улыбаться, редакции неизвестно. Но видите, так бывает!

7. «Демон Максвелла» (физический мем про вахтеров)

В 1867 году физик и математик Джеймс Максвелл придумал мысленный эксперимент для иллюстрации парадокса второго закона термодинамики (тепло переходит от горячего тела к холодному).

Представьте себе стеклянную емкость с газом, которая разделена перегородкой на две одинаковые части. В перегородке есть микроотверстие, которым управляет микроскопическое существо, строгий вахтёр молекул — демон Максвелла. Он позволяет проходить быстрым горячим молекулам в правую часть емкости из левой части, а холодные медленные частицы пропускает только в левую часть из правой.

Через некоторое время правая половина будет теплее левой. Система упорядочится по сравнению с исходным состоянием, и второе начало термодинамики будет нарушено, энтропия системы из двух равных частей в конце эксперимента будет меньше, чем в начале. Даже больше: разницу температур можно будет использовать для работы, а если вахтёр будет работать вечно, не требуя оплаты (без совершения энергии), получится вечный двигатель.

Несколько лет назад международная группа ученых экспериментально воспроизвела «демона Максвелла» для изучения поведения квантовых систем — за «демона Максвелла» в этих системах играет кубит, наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

материал взят с mel.fm