[вернуться к содержанию сайта]
– Мы поставили интересный эксперимент по наблюдению движения одного электрона в накопителе. Оказалось, что излучение из нашего ондулятора настолько интенсивно, что можно увидеть даже один-единственный электрон.
Тогда мы запустили в накопитель всего один электрон, измерили его координаты в разные моменты времени и построили график зависимости координаты (продольной) электрона от времени. Оказалось, что электрон движется так, как если бы на него действовала некая случайная сила, то есть его движение напоминало броуновское движение частицы в жидкости. Это неудивительно, так и предсказывалось квазиклассической теорией квантовых флуктуаций синхротронного излучения.
Эксперименты с единичным микрообъектом (ионом в специальной ловушке) проводились и раньше. Но в нашем случае на электрон не действовали никакие случайные силы, так как электрон двигался в регулярных полях. Поэтому в нашем случае движение электрона было истинно случайным.
В каком смысле случайным? Когда в начале прошлого века изучали поведение частицы в жидкости, видели, что эта частица движется хаотически. Тогда учёные объяснили, что она так дрожит, потому что отдельные молекулы жидкости ударяют её, причем молекул много, и движение частицы непредсказуемо, так как мы не видим положения этих молекул. Но если бы мы увидели их, то могли бы предсказать их движение и броуновское движение частицы, помещённой в жидкость. То есть такое движение не является истинно случайным.
В отличие от этого движение электрона в накопителе является истинно случайным, потому что там нет никаких микрочастиц, которые его ударяют, и все начальные условия и поля известны. Когда речь идёт о квантовой механике, часто приводят высказывание Эйнштейна "Бог не играет в кости", так вот наш эксперимент – это прямая демонстрация того, что "Бог играет в кости", в том смысле что это истинно случайный процесс: движение электрона мы принципиально не можем предсказать. Причем, оно классическое.
Это никак не связано с квантовыми измерениями, это просто случайная кривая. Так что при помощи хорошего длинного ондулятора, который мы сделали, мы смогли поставить эти эксперименты на накопителе.
Благодаря высокой яркости излучения из длинного ондулятора на электронном накопителе ВЭПП-3 удалось провести цикл уникальных экспериментов по изучению влияния квантовых флуктуаций на движение одного циркулирующего в накопителе электрона. Было показано, что это движение таково, как если бы оно было вызвано действием случайной силы, и схоже с броуновским движением малой частицы в жидкости. Однако причины случайности этих процессов кардинально различаются.
Траектория броуновского движения не является истинно случайной, поскольку при знании начальных скоростей молекул жидкости в принципе можно рассчитать и движение самих молекул, и движение частицы под их ударами. “Случайность” броуновского движения связана с нашим незнанием этих микроскопических параметров системы. В случае движения электрона все необходимые для расчёта параметры известны, но при этом движение электрона принципиально непредсказуемо.
Проведённые эксперименты дают один из немногих примеров истинно случайного процесса, который, в частности, доказывает принципиальную непредсказуемость будущего, демонстрируя, что “Бог играет в кости”.
Дата установки: 12.11.2012
[вернуться к содержанию сайта]
