Скачать "Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress"

"videoThumbnail Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress

Henry VI: Was This England's Worst Ever Ruler? | Britain's Bloody Crown | Timeline

Henry VI: Was This England's Worst Ever Ruler? | Britain's Bloody Crown | Timeline

Канал: Timeline - World History Documentaries

Was Life In The Middle Ages Really As Horrible As It Seems? | History Of Britain

Was Life In The Middle Ages Really As Horrible As It Seems? | History Of Britain

Канал: Progress - Technology History Documentaries

Operation Barbarossa: When The Nazis Invaded The Soviet Union | Battles Won And Lost | Timeline

Operation Barbarossa: When The Nazis Invaded The Soviet Union | Battles Won And Lost | Timeline

Канал: Timeline - World History Documentaries

How King Henry III Was Overthrown By His Best Friend | Britain's Bloodiest Dynasty | Timeline

How King Henry III Was Overthrown By His Best Friend | Britain's Bloodiest Dynasty | Timeline

Канал: Timeline - World History Documentaries

The History of Earth - How Our Planet Formed - Full Documentary HD

The History of Earth - How Our Planet Formed - Full Documentary HD

Канал: Wisdom Land

Animation shows the deadly evolution of nuclear weapons

Animation shows the deadly evolution of nuclear weapons

Канал: Insider Tech

The Hidden Roman Villa Under The Suburbs | Time Team | Timeline

The Hidden Roman Villa Under The Suburbs | Time Team | Timeline

Канал: Timeline - World History Documentaries

Progress

Documentary

Technology

Science

History

Full Documentary

progress

documentary

technology

00:00:01

чужие

00:00:05

связи повседневной жизни

00:00:08

правила нашей вселенной кажутся

00:00:11

успокаивающе простыми

00:00:14

этот прочный мост поддерживает мой вес

00:00:18

вода текущая под ним всегда спускается

00:00:20

вниз и когда я бросаю этот камень

00:00:25

он всегда летит по воздуху

00:00:27

по предсказуемой траектории

00:00:30

[Музыка]

00:00:31

всматривалась глубоко в крошечную строительные

00:00:34

блоки материи,

00:00:37

вся такая уверенность исчезла,

00:00:42

они обнаружили странный мир квантовой

00:00:45

механики глубоко внутри всего, что мы

00:00:49

видим вокруг себя, мы обнаружили вселенную,

00:00:51

совершенно не похожую на нашу,

00:00:54

перефразируя одного из основателей

00:00:56

квантовой механики, все, что мы называем

00:00:58

реальным, состоит из вещей которые

00:01:02

сами по себе не могут считаться реальными,

00:01:07

около ста лет назад некоторые из

00:01:10

величайших ученых мира начали

00:01:12

путешествие по кроличьей норе в

00:01:15

странное и причудливое.

00:01:18

Они обнаружили, что в мире очень

00:01:20

маленьких вещей могут находиться в двух местах одновременно,

00:01:26

что их судьбы продиктованы случаем

00:01:29

[Музыка]

00:01:31

и эта реальность сама по себе бросает вызов

00:01:35

здравому смыслу

00:01:37

и на карту поставлено то, что все, что, как мы думали,

00:01:40

мы знали о мире, может оказаться

00:01:43

совершенно неверным.

00:01:48

История нашего погружения в

00:01:50

научное безумие

00:01:52

начинается с самого невероятного объекта.

00:01:58

Берлин,

00:02:00

1890 год.

00:02:03

Германия — новая страна, недавно

00:02:05

объединившаяся и жаждущая индустриализации.

00:02:09

В этой недавно объединенной Германии

00:02:12

было основано несколько новых инжиниринговых компаний,

00:02:13

они потратили миллионы на покупку

00:02:16

европейского патента на новое

00:02:18

изобретение Эдисона. Лампочка

00:02:23

Лампочка была воплощением современные

00:02:26

технологии

00:02:27

большой оптимистичный символ прогресса

00:02:33

машиностроительные компании быстро поняли, что на

00:02:35

строительстве

00:02:38

уличных фонарей для новой Германской империи можно заработать состояния,

00:02:43

но они не осознавали, что

00:02:45

они также развяжут научную

00:02:48

революцию,

00:02:50

как ни странно, этот скромный объект

00:02:53

отвечает за рождение самой

00:02:55

важной теории во всей науке -

00:02:57

квантовой механики - теории, которую я

00:02:59

изучал всю свою жизнь,

00:03:03

и это потому, что еще в 1900 году

00:03:06

лампочка представляла собой довольно странную

00:03:09

проблему.

00:03:10

Инженеры знали, что если вы ненавидите

00:03:12

нить накаливания электричеством, она светится

00:03:17

физика хотя это лежало в основе этого, было

00:03:20

совершенно неизвестно,

00:03:23

но что-то столь фундаментальное, как

00:03:25

взаимосвязь между температурой

00:03:27

нити накала и цветом

00:03:29

излучаемого ею света, все еще оставалось полной загадкой,

00:03:33

загадкой, которую они, очевидно, стремились

00:03:36

разгадать,

00:03:37

и с помощью нового немецкого

00:03:39

государства они увидели, как опередить

00:03:42

своих конкурентов.

00:03:51

В 1887 году немецкое правительство вложило

00:03:55

миллионы в новый научно-исследовательский институт технических исследований

00:03:57

здесь, в Берлине, в физико-

00:03:59

техническое русское оборудование или ПТР, а затем в

00:04:03

1900 году они привлекли талантливого, хотя и несколько

00:04:06

не совсем прямолинейного ученого, чтобы тот помог ему работать

00:04:08

здесь. звали Макс Планк

00:04:17

Планк взялся за обманчиво простую

00:04:19

задачу, почему цвет света

00:04:22

меняется по мере того, как нить нагревается,

00:04:27

чтобы получить представление о загадке, стоящей перед

00:04:30

доской. Я собираюсь кататься на этом велосипеде

00:04:32

со старомодной лампой, питаемой от

00:04:35

старой лампы. -модное «Динамо»

00:04:37

[Музыка],

00:04:47

очевидно, чем быстрее я еду, тем ярче

00:04:50

свет, чем больше я крутю педали, тем больше

00:04:52

электричества «Динамо» производит, тем

00:04:54

горячее нить в лампе и тем

00:04:57

ярче свет,

00:04:59

но свет, который создает Bold, не просто

00:05:01

становится ярче, он становится ярче. также меняю цвет,

00:05:07

поскольку я ускоряю переход цвета от красного

00:05:10

к оранжевому и к желтому

00:05:13

прямо сейчас, я собираюсь по-настоящему застегнуть его, нить накаливания

00:05:19

лампочки,

00:05:22

безусловно, становится ярче,

00:05:25

цвет кажется остается тем же самым желтый

00:05:28

белый

00:05:33

почему не светится любой Блюер,

00:05:40

исследовавший Планк и его коллеги,

00:05:43

построили излучатель черного тела,

00:05:46

это специальная трубка, которую они могли нагревать до

00:05:48

очень точной температуры, и способ

00:05:51

измерения цвета или частоты

00:05:54

света. Сегодня, более ста лет спустя, она создала

00:05:55

[Музыку]

00:06:03

PTR по-прежнему выполняет именно такие

00:06:06

измерения, только гораздо точнее,

00:06:10

температура внутри здесь 841

00:06:14

градус по Цельсию,

00:06:17

чувствую, как исходит тепло,

00:06:19

и он светится прекрасным оранжево-

00:06:22

красным цветом,

00:06:27

он примерно того же цвета, что и мой велосипедный

00:06:29

фонарь, когда я медленно еду на велосипеде.

00:06:34

хочу увидеть что-то еще более горячее,

00:06:37

температура внутри здесь около

00:06:40

2000 градусов по Цельсию,

00:06:46

и он светится гораздо более ярким

00:06:48

белым светом,

00:06:50

чтобы создать большую интенсивность, а для

00:06:52

цвета требуется мощность около 40

00:06:54

киловатт, что эквивалентно примерно

00:06:57

400 метрам на расстоянии езда на велосипеде очень быстро

00:07:00

или общая мощность всего

00:07:03

Тур де Франс,

00:07:06

хотя свет белее, красный,

00:07:09

белый, синего очень мало,

00:07:12

почему синий сделать гораздо сложнее, чем

00:07:15

красный,

00:07:17

и выше по спектру, за пределами синего

00:07:20

так называемый ультрафиолет едва ли существует

00:07:23

вырабатывается вообще, даже когда мы смотрим на

00:07:26

такие горячие вещи, как солнце,

00:07:31

даже Солнце при температуре пять

00:07:34

с половиной тысяч градусов по Цельсию

00:07:36

производит в основном белый видимый свет и

00:07:39

производит удивительно мало ультрафиолетового

00:07:41

света, учитывая, насколько оно горячо. Почему именно поэтому

00:07:43

существует ультрафиолет? свет настолько

00:07:46

силен, чтобы сделать

00:07:50

эту замечательную ошибку здравого смысла

00:07:53

настолько озадаченной учёных конца 19-го

00:07:56

века, что они дали этому очень

00:07:58

драматичное название: они назвали это

00:08:00

ультрафиолетовой катастрофой.

00:08:04

Планк сделал решающий первый шаг к

00:08:07

решению этой проблемы, он нашел точную

00:08:09

математическую связь между цвет

00:08:11

света, его частота и его энергия, но

00:08:15

он не понимал связи,

00:08:19

однако это была еще одна странная аномалия,

00:08:21

которая действительно поставила кошку среди

00:08:23

голубей.

00:08:25

В конце 19 века ученые

00:08:28

изучали недавно открытые ими

00:08:30

радиоволны и то, как они

00:08:32

передавались. и для этого они

00:08:34

построили экспериментальные установки, очень похожие

00:08:36

на эту,

00:08:37

в основном путем вращения этого диска, который

00:08:40

мог генерировать огромное напряжение, заставляющее

00:08:42

искры перепрыгивать через зазор между

00:08:45

двумя металлическими сферами,

00:08:49

но при этом они обнаружили

00:08:52

нечто очень неожиданное, связанное со

00:08:54

светом.

00:08:55

они обнаружили, что, освещая

00:08:59

Сферы мощным источником света, они могли бы

00:09:01

заставить Искры легче перепрыгивать через них.

00:09:04

Это наводило на мысль о таинственной и

00:09:07

необъяснимой связи между светом и

00:09:10

электричеством.

00:09:11

[Музыка],

00:09:17

чтобы понять, что происходит,

00:09:18

ученые используют это, оно вытащило

00:09:22

электроскоп с сусальным золотом, это по сути, это более

00:09:24

чувствительная версия устройства с искровым разрядником.

00:09:27

Теперь, прежде всего, мне нужно

00:09:29

его зарядить. Я

00:09:34

добавляю избыток

00:09:36

электронов, которые раздвигают два золотых

00:09:38

листа. Теперь сначала я беру красный свет

00:09:42

и освещаю им металлическая поверхность,

00:09:46

и ничего не происходит, даже если я увеличу

00:09:48

яркость света, тем не менее,

00:09:50

золотые листья теперь не затронуты.

00:09:53

Я немедленно попробую этот специальный синий свет,

00:09:55

богатый ультрафиолетом,

00:10:12

свет, сворачивающийся с золотых листьев, может четко удалить статический электрический

00:10:15

заряд с листьев. может каким-то образом

00:10:18

выбить добавленные к ним электроны,

00:10:22

но почему ультрафиолетовый свет

00:10:24

делает это намного лучше, чем красный свет,

00:10:29

эта новая загадка известна как

00:10:33

фотоэлектрический эффект,

00:10:36

ультрафиолетовая катастрофа и

00:10:39

фотоэлектрический эффект были большими проблемами

00:10:41

для физиков,

00:10:43

потому что ни то, ни другое невозможно понял,

00:10:45

используя лучшую науку того времени,

00:10:48

науку, которая совершенно

00:10:51

недвусмысленно заявила, что свет - это волна

00:10:54

[Музыка]

00:10:58

повсюду вокруг нас мы видим, как свет ведет себя

00:11:01

совершенно волнообразно, исходя из здравого смысла, посмотрите на

00:11:04

тень моей руки, по краям он размыт,

00:11:09

мы понимаем это как свет, падающий на

00:11:12

боковые стороны моей руки, слегка изгибающийся и

00:11:15

размазывающийся, как

00:11:17

волны воды вокруг препятствия,

00:11:19

совершенно здравый смысл, волнообразное

00:11:22

поведение,

00:11:25

и вот что-то еще, что-то

00:11:27

довольно красивое,

00:11:29

посмотрите на эти мыльные пузыри, пролейте

00:11:32

на них свет и они великолепно окрасятся узоры

00:11:34

возникают из ниоткуда, и это легко

00:11:38

объяснить, если принять, что свет — это

00:11:41

волна, отражающаяся от внешнего и внутреннего

00:11:43

слоев тонкой мыльной пленки и

00:11:46

распадающаяся на цвета

00:11:48

радуги,

00:11:49

подобно ряби на поверхности

00:11:52

воды.

00:11:53

Свет — это просто рябь. энергии,

00:11:56

распространяющейся в пространстве,

00:11:58

и это было так же твердо принято, как и тот

00:12:00

факт, что Земля круглая,

00:12:04

но хотя эта волновая теория

00:12:06

отлично работала для теней и пузырей,

00:12:09

когда дело дошло до ультрафиолетовой

00:12:10

катастрофы и фотоэлектрического эффекта,

00:12:15

колеса начали отрываться,

00:12:17

проблема была в том, что вот как мог свет сделать это,

00:12:21

чтобы по-настоящему понять, насколько абсурдным

00:12:24

было это явление, возможно, было бы полезно

00:12:26

рассмотреть, как ведут себя волны в воде,

00:12:30

все в порядке

00:12:32

[Музыка]

00:12:36

это волновой резервуар

00:12:39

штаб-квартиры rnlise в Дорсете, который используется для

00:12:42

обучения команд спасательных шлюпок борьбе с ними целый

00:12:44

ряд различных видов водных волн,

00:12:47

сначала небольшие волны высотой всего 30 сантиметров, у

00:12:51

этих волн не так много энергии,

00:12:53

едва хватает энергии, чтобы сбить одну верхнюю

00:12:56

руку с другой

00:12:59

[Музыка],

00:13:01

но когда волны вырастают до более чем полутора метров,

00:13:05

это совсем другое предложение,

00:13:10

я не могу держать эту руку сбалансированной наверху,

00:13:22

ясно, о чем нам говорят водные волны. Чем

00:13:25

больше, тем интенсивнее волны имеют больше

00:13:29

силы,

00:13:31

они легко сбивают меня и банки вокруг

00:13:38

[Музыка],

00:13:39

поэтому, если бы свет был волной, должна была бы быть большая интенсивность

00:13:42

выбить больше электронов,

00:13:46

это не то, что произошло,

00:13:48

помните, каким бы сильным ни

00:13:51

был красный свет, он все равно не отделял

00:13:53

электроны от металла,

00:13:55

но странно слабый ультрафиолет сработал

00:13:58

в течение нескольких секунд,

00:14:00

поэтому думать о свете как о волне просто

00:14:03

не подходило

00:14:08

для решения этой проблемы кому-то нужно было думать о

00:14:10

немыслимом, и в 1905 году кто-то сделал,

00:14:14

вы, возможно, слышали о нем, его звали

00:14:16

Альберт Эйнштейн

00:14:18

[Музыка]

00:14:25

о,

00:14:28

это Ахенхольдская

00:14:30

обсерватория Штернварк в Берлине,

00:14:34

расположенная на вершине, это странная огромная

00:14:37

конструкция из железа и стали, но это не

00:14:40

пистолет,

00:14:41

на самом деле это телескоп,

00:14:47

построенный в 1896 году, дискотека была одной из

00:14:51

крупнейших в своем роде в мире и

00:14:53

сделала обсерваторию идеальным местом для

00:14:56

вовлечения и удивления публики новой

00:14:59

наукой.

00:15:00

Альберт Эйнштейн прочитал здесь очень известную

00:15:03

публичную лекцию о своей теория

00:15:05

относительности, которой он, конечно,

00:15:07

больше всего известен, но это не работа,

00:15:09

которая принесла ему Нобелевскую премию. Он

00:15:14

[Музыка]

00:15:18

в 1905 году он также придумал новую

00:15:21

теорию, объясняющую фотоэлектрический

00:15:24

эффект,

00:15:25

и то, что он предложил, было революционным.

00:15:28

и даже еретический

00:15:32

[Музыка]

00:15:35

он утверждал, что мы должны полностью забыть

00:15:37

идею о том, что свет — это волна, и

00:15:40

вместо этого думать о нем как о потоке

00:15:43

крошечных, похожих на пули частиц.

00:15:45

Термин, который он использовал для описания частицы

00:15:47

света, был квантом,

00:15:51

чтобы Эйнштейн-квант был крошечным комочком

00:15:55

энергии, и хотя в 1905 году это слово

00:15:58

не было новым, идея о том, что свет может быть

00:16:01

квантом, казалась сумасшедшей во

00:16:05

всем,

00:16:06

и, тем не менее, следование еретической

00:16:08

линии мысли Эйнштейна до ее логического

00:16:10

завершения решило все проблемы со

00:16:13

светом в мгновение ока. одним ударом,

00:16:16

иностранец,

00:16:23

как это помогает, используя грубую аналогию,

00:16:26

конечно, как и все аналогии, она далека от

00:16:28

совершенства, но, надеюсь, это даст вам

00:16:31

представление о физике и поможет вам

00:16:33

понять, почему представление о свете как о

00:16:36

потоке частиц решает тайну

00:16:38

фотоэлектрика. эффект

00:16:40

[Музыка]

00:16:43

в этой аналогии эти красные шары

00:16:47

представляют кванты света Эйнштейна,

00:16:50

а эти банки — это

00:16:52

электричество, удерживаемое в металле. Теперь в

00:16:55

оригинальном эксперименте они заставили

00:16:56

электричество течь с поверхности

00:16:59

металла, сияя на нем светом в моей

00:17:01

аналогии. Я попробую опрокинуть эти

00:17:03

консервные банки с помощью этих красных шаров

00:17:07

[Музыка]

00:17:17

абсолютно никакого эффекта

00:17:20

[Музыка]

00:17:22

это как красный свет

00:17:25

[Музыка]

00:17:28

по Эйнштейну каждая частица

00:17:31

красного света несет очень мало энергии,

00:17:33

потому что красный свет имеет низкую частота, поэтому

00:17:37

даже очень яркий красный свет с множеством

00:17:39

частиц красного света не может выбить

00:17:43

электроны из металлической пластины,

00:17:45

как это делают Red Bulls.

00:17:48

Теперь я собираюсь использовать более тяжелые мячи, такие как

00:17:51

эти синие мячи для гольфа, и я собираюсь

00:17:53

попытаться выбейте ими консервные банки,

00:17:59

они как ультрафиолет в

00:18:02

эксперименте

00:18:03

[Музыка]

00:18:06

теперь

00:18:07

отдельная частица света несет больше

00:18:10

энергии,

00:18:12

потому что ультрафиолет имеет более высокую

00:18:14

частоту

00:18:15

[Музыка]

00:18:24

достаточно лишь нескольких из них, как тусклый ультрафиолетовый свет, чтобы сбить с ног

00:18:27

электроны выходят из металлической пластины и

00:18:29

разрушают сусальное золото,

00:18:33

поэтому идея Эйнштейна о том, что свет состоит

00:18:36

из крошечных частиц или квантов, является

00:18:39

прекрасным объяснением

00:18:40

фотоэлектрического эффекта. Я помню, когда

00:18:42

впервые узнал об этом, меня

00:18:44

поразила чистая элегантность и простота,

00:18:50

но более того, идея Эйнштейна «Нифти»

00:18:53

также помогла разгадать загадку Планка о

00:18:55

лампочке:

00:18:57

красного было больше, чем ультрафиолетового,

00:18:59

потому что ультрафиолетовым квантам требовалось гораздо

00:19:02

больше энергии, чтобы произвести примерно в сто

00:19:05

раз больше энергии, неудивительно, что в тот

00:19:11

момент в начале истории их было так мало. 20-й

00:19:14

век ознаменовал настоящую революцию,

00:19:16

потому что он продемонстрировал, что тот вид

00:19:20

физической науки, который люди делали

00:19:22

еще до Ньютона, Лапласа и

00:19:24

им подобных, требовал

00:19:26

совершенно нового подхода, который

00:19:30

физика так и не восстановила с того

00:19:32

момента в том смысле, в котором она была построена. в

00:19:34

тот момент именно здесь началась современная физика,

00:19:40

но теория Эйнштейна также оставила

00:19:42

физиков с головокружительным парадоксом,

00:19:44

бросающим вызов всему здравому смыслу.

00:19:47

Свет определенно был волной, которая

00:19:50

объясняла тени и пузыри,

00:19:54

а теперь это определенно была и частица.

00:19:57

Кванты Эйнштейна, объясняющие

00:19:59

фотоэлектрический эффект и ультрафиолет.

00:20:01

катастрофа,

00:20:03

а затем, всего через несколько лет после

00:20:06

блестящей безумной идеи Эйнштейна, Парадокс стал

00:20:10

намного глубже и намного более странным,

00:20:15

потому что то, что казалось любопытной

00:20:17

загадкой жизни,

00:20:20

должно было стать полем битвы,

00:20:22

но природа самой реальности

00:20:34

1922 год, западный мир находится в хватка

00:20:38

революции культурная революция

00:20:41

Опубликован «Улисс» Джеймса Джойса

00:20:44

Стравинский находится в расцвете своих

00:20:46

сил, а Каплан только что выпустил свой

00:20:49

первый серьезный фильм Османская империя

00:20:52

рушится

00:20:53

Европа все еще оправляется от войны

00:20:56

до Эндорских войн, в которых погибли миллионы людей

00:20:58

их жизнь Россия стала новой

00:21:01

коммунистической, в то время как Америка экспортирует

00:21:04

джаз в мир, спасибо

00:21:07

[Музыка]

00:21:14

в искусстве, политике, литературе, экономике,

00:21:18

была ненасытная жажда

00:21:20

перемен, это было рождение модернизма, у

00:21:24

тебя есть сердце, которое невозможно

00:21:28

узнать,

00:21:29

я не вижу где ты, но не вижу,

00:21:31

куда ты идешь, и я

00:21:34

все еще застрял здесь, я запутался с тобой

00:21:38

[Музыка]

00:21:42

весь этот мир может быть таким неопределенным,

00:21:48

но и у меня нет проблем

00:21:51

сказать это, я Я бы сказал, что

00:21:53

переворот, произошедший в физике в

00:21:55

то время, затмит их всех и будет

00:21:58

иметь гораздо более долгосрочные последствия. Он

00:22:01

начался с открытия

00:22:04

странной и противоречивой природы волновых частиц

00:22:06

света, а закончился эпической

00:22:10

битвой между величайшими Умы

00:22:12

в науке ради максимально возможного

00:22:14

Ставка на природу самой реальности

00:22:17

[Музыка]

00:22:19

Я знаю, что заслуживаю тебя, Я знаю, что ты мой

00:22:23

спаситель, но когда я наблюдаю за тобой, ты меняешь

00:22:26

свое поведение с одной стороны, новая волна

00:22:30

модернистских ученых-революционеров и

00:22:32

их лидер блестящий датский

00:22:34

физик Нильс мяч

00:22:37

на другой стороне голос разума

00:22:39

Альберт Эйнштейн в расцвете своих

00:22:42

сил и теперь всемирно известный грозный

00:22:45

противник

00:22:48

[Музыка]

00:22:52

битва бушевала десятилетиями, в

00:22:55

некотором смысле она до сих пор

00:22:57

велась по всему миру в

00:22:59

университетах, на конференциях в барах и

00:23:02

кафе это доводило взрослых мужчин до слез,

00:23:05

и началось оно с обманчиво простого

00:23:09

эксперимента,

00:23:13

настолько неопределенного, но как ни странно, это был

00:23:17

эксперимент, который даже не касался света, а

00:23:20

был посвящен частицам, которые производят

00:23:22

электричество

00:23:28

в середине В 1920-х годах

00:23:31

в лабораториях Белла в Нью-

00:23:33

Джерси, в Америке, был проведен эксперимент, который открыл

00:23:36

что-то совершенно неожиданное об

00:23:38

электронах.

00:23:50

выпустили пучок электронов на кристалл

00:23:52

и наблюдали, как они теперь разлетелись,

00:23:55

это совершенно равносильно тому, что взять

00:23:58

пучок электронов скажем из электронной

00:24:00

пушки и выстрелить им в экран с двумя

00:24:04

щелями в нем так, чтобы электроны прошли

00:24:08

через щели и попали в другую экран

00:24:11

сзади:

00:24:14

то, что обнаружила наука Bell, потрясло

00:24:17

мир физики до глубины души,

00:24:21

чтобы понять, почему стоит рассмотреть аналогичный

00:24:25

эксперимент с волнами на воде.

00:24:28

Я поставил простой эксперимент. У меня есть

00:24:31

резервуар с водной рябью, установленный наверху

00:24:33

проектора, который у меня есть. генератор,

00:24:35

создающий волны, которые проходят через две

00:24:38

узкие щели, проектор излучает

00:24:41

изображение волн на заднюю стену,

00:24:44

вы можете видеть, как волны приходят

00:24:46

слева и протискиваются через две

00:24:49

щели, они распространяются на другой стороне

00:24:51

и мешают друг другу Другое это

00:24:54

означает, что когда вы получаете гребень

00:24:56

одной волны, встречающийся с гребнем

00:24:57

другой, они складываются, образуя более высокую

00:25:00

волну, но когда гребень одной волны встречается с

00:25:02

впадиной, они нейтрализуются,

00:25:06

что приводит к появлению этих характерных

00:25:09

линий, ведущих к сигнатуре. волновой

00:25:12

узор

00:25:15

полосы света и тьмы

00:25:20

всякий раз, когда вы видите эти светлые и темные

00:25:22

полосы характерный волновой узор, который вы

00:25:24

без сомнения знаете, что у вас

00:25:26

волнообразное поведение

00:25:30

[Музыка],

00:25:36

так что угадайте, что они видели в Нью-Джерси, теперь

00:25:39

казалось, что стреляющие электроны крошечные

00:25:43

Твердые частицы через два зазора

00:25:45

образовывали точно такие же

00:25:48

узорные полосы света и тьмы. Первый

00:25:53

свет, долгое время считавшийся

00:25:56

волной, иногда вел себя

00:25:58

как частицы, а теперь электроны,

00:26:00

долгое время считавшиеся частицами,

00:26:02

вели себя как волны,

00:26:04

но на самом деле это было «Страннее, чем это».

00:26:06

Волновая картина не была просто

00:26:09

результатом действия целого луча электронов.

00:26:12

Совсем недавно этот эксперимент был

00:26:15

повторен в лабораториях по всему миру,

00:26:18

сначала запуская по одному электрону через

00:26:21

щели на экран.

00:26:26

Кажется, что каждый электрон

00:26:30

случайно приземляется на экран.

00:26:37

Характерная волновая картина. Позвольте мне совершенно

00:26:41

ясно объяснить, насколько это странно.

00:26:43

Помните эксперимент с волновым резервуаром,

00:26:45

где характерная волновая картина

00:26:48

существует только потому, что каждая волна проходит через

00:26:52

обе щели, а затем две части

00:26:54

интерферируют друг с другом,

00:26:56

но здесь каждый отдельный электрон, каждая

00:26:59

отдельная частица проходит через

00:27:02

щели, прежде чем попасть на экран, и,

00:27:05

тем не менее, каждый отдельный электрон все еще

00:27:08

вносит свой вклад в характерную волновую

00:27:10

картину

00:27:12

электрона, как вести себя как волна,

00:27:20

чтобы объяснить этот странный результат Нильс

00:27:24

Бор и его коллеги создали квантовую

00:27:26

механику, сумасшедшую теорию света и

00:27:29

материи, которая включала в себя противоречия и

00:27:32

не заботилась о том, что ее почти

00:27:33

невозможно понять, как

00:27:36

сказал сам Нильс Бор, любой, кто не шокирован

00:27:39

квантовой теорией, не понял ее, поэтому,

00:27:42

зрители, я Я собираюсь взять наш крошечный

00:27:44

электрон и использовать его, чтобы проникнуть глубоко в самое

00:27:46

сердце реальности,

00:27:49

и при этом быть готовым к шоку, потому что

00:27:51

это единственный способ объяснить то, что мы

00:27:54

наблюдаем, когда одиночный электрон проходит

00:27:56

через щели и попадает на экран.

00:27:59

квантовая механика. говорит это,

00:28:02

мы не можем описать то, что движется как

00:28:05

физический объект,

00:28:08

все, о чем мы можем говорить, это вероятность того,

00:28:11

где может находиться электрон,

00:28:14

эта случайная волна каким-то образом проходит

00:28:17

через обе щели, создавая

00:28:20

интерференцию, точно так же, как волна воды,

00:28:24

а затем, когда она попадает на экран, что была

00:28:27

просто призрачная возможность того, что

00:28:29

электрон таинственным образом становится реальным,

00:28:35

позвольте мне попытаться понять, насколько

00:28:37

это странно, с помощью аналогии, если я вращаю эту

00:28:40

монету,

00:28:46

то все время вращается, это

00:28:48

размытие, я не могу сказать, орел это или решка,

00:28:51

но если Я останавливаю его,

00:28:54

заставляю его принять решение и его головы, так что

00:28:57

раньше это были не орел или решка,

00:29:00

а смесь того и другого, но как только

00:29:02

я остановил его, я заставил его принять решение, вот что

00:29:04

такое кабан и его

00:29:07

Сторонники утверждали, что это происходит с

00:29:09

нашими электронами,

00:29:11

чужеродными,

00:29:15

поскольку она вращается, монета имеет как орел, так и

00:29:19

решку, аналогично волна случайностей электронов

00:29:23

проходит через обе щели двумя

00:29:27

путями одновременно,

00:29:30

наша монета затем останавливается на орле,

00:29:35

Эфирная волна вероятности попадает на

00:29:38

экран и только затем становится

00:29:41

частицей,

00:29:43

квантовый мир был не похож ни на что, что когда

00:29:46

-либо видел,

00:29:49

трудно переоценить, насколько

00:29:52

это безумие, мяч фактически утверждал,

00:29:54

что невозможно вообще узнать, где на

00:29:57

самом деле находится электрон, пока вы не

00:30:00

измерите его, и дело не только в том, что вы

00:30:02

не делаете этого. Я не знаю, где находится электрон, это

00:30:04

странно, как будто сам электрон находится

00:30:07

повсюду одновременно,

00:30:11

имейте в виду, что электроны являются одними из самых

00:30:13

распространенных и основных строительных

00:30:15

блоков реальности,

00:30:17

и тем не менее, вот кабан, говорящий, что, только

00:30:20

глядя, мы на самом деле вызываем в воображении их

00:30:22

положение в существование

00:30:25

между нами

00:30:28

и квантовым миром есть занавес, и за ним

00:30:31

нет твердой реальности,

00:30:35

просто потенциал реальности.

00:30:40

Все становится реальным только тогда, когда мы

00:30:43

отдергиваем занавес и смотрим, и эта точка зрения,

00:30:46

дамы и господа, стала известна как

00:30:49

Копенгагенская интерпретация,

00:30:55

да,

00:30:58

убедительно как может показаться, многие люди

00:31:01

не могли переварить диковинные

00:31:04

идеи Нильса, и они нашли естественного лидера в лице

00:31:07

самого влиятельного человека в науке.

00:31:11

Альберт Эйнштейн ненавидел эту

00:31:13

интерпретацию всеми фибрами своего

00:31:15

существа. Он, как известно, сказал, что Луна

00:31:18

перестает существовать, когда я посмотрев на это,

00:31:22

он был очень недоволен, потому что это

00:31:25

ограничивало знания, которые, по его мнению, не

00:31:27

должны были быть окончательными. он думал, что в течение следующих 10 лет должна

00:31:29

быть лучшая базовая теория.

00:31:41

вопрос о

00:31:43

реальности или нет

00:31:48

тогда вместе с двумя другими учеными Натаном

00:31:51

Розеном и Борисом Подольским Эйнштейн

00:31:54

думал, что они нашли способ выиграть спор,

00:31:57

он был убежден, что нашел фатальный недостаток

00:32:00

в копенгагенской интерпретации и ее

00:32:03

утверждении о том, что реальность была вызвана к

00:32:05

существованию. В

00:32:08

основе аргументации Эйнштейна лежал

00:32:10

аспект квантовой механики, называемый

00:32:12

запутанностью. Теперь запутанность — это

00:32:15

особая невероятно тесная связь

00:32:18

между парой квантовых частиц,

00:32:20

чьи судьбы переплетаются, например,

00:32:23

если они были созданы в одном и том же событии.

00:32:30

Я пытаюсь объяснить это, представляя, что

00:32:33

две частицы — это вращающиеся монеты.

00:32:40

Представьте, что эти монеты — это два электрона,

00:32:43

созданные в результате одного и того же события, а затем

00:32:46

отдалившиеся друг от друга.

00:32:49

Квантовая механика говорит, что, поскольку

00:32:51

они созданы вместе, они

00:32:53

запутаны, и теперь многие из их

00:32:56

свойства навсегда связаны, где бы

00:32:58

они ни находились,

00:33:00

помните, что Копенгагенская интерпретация

00:33:02

гласит, что пока вы не измерите одну из

00:33:04

монет, ни одна из них не будет орлом или решкой,

00:33:07

на самом деле орла и решки даже не существует,

00:33:09

и вот здесь запутанность делает эту

00:33:11

странную ситуацию еще более странной

00:33:13

[Аплодисменты]

00:33:15

когда мы остановим первую монету, и она

00:33:17

станет орлом,

00:33:20

потому что монеты связаны

00:33:22

запутанностью, вторая монета

00:33:25

одновременно станет решкой,

00:33:29

и вот что важно, я не могу

00:33:31

предсказать, каким будет результат моего

00:33:33

измерения, только то, что они

00:33:35

всегда будут противоположны Эйнштейну ухватился за

00:33:39

это,

00:33:40

потому что это означало, что

00:33:42

между двумя монетами происходило что-то такое, что было слишком

00:33:45

безумно, чтобы представить себе,

00:33:48

будто две монеты тайно

00:33:51

общаются,

00:33:53

мгновенно общаясь в пространстве и времени,

00:33:56

даже если первый клон находился на Земле, а

00:33:59

другой - на Плутоне.

00:34:01

Эйнштейн отказывался верить в то, что связь происходит

00:34:04

мгновенно быстрее, чем световая

00:34:06

коммуникация. Его теория относительности

00:34:09

говорила, что ничто не может перемещаться так быстро,

00:34:11

даже информация,

00:34:14

так как же одна монета могла

00:34:16

мгновенно узнать, как приземлится другая,

00:34:20

он пренебрежительно называл это жутким действием

00:34:23

на расстоянии и утверждал, что это фатальный

00:34:26

недостаток в копенгагенской интерпретации,

00:34:28

более того, у него была идея получше.

00:34:33

Эйнштейн считал, что существует более простая

00:34:36

интерпретация, заключающаяся в том, что каким-то образом судьба

00:34:39

двух монет, независимо от того,

00:34:40

выпали они орлом или решкой или нет, была уже

00:34:42

предопределена задолго до того, как мы их наблюдали

00:34:45

[Аплодисменты],

00:34:47

он сказал что хотя в момент наблюдения казалось, что монета

00:34:50

решала выпасть орлом,

00:34:53

на самом деле это

00:34:55

решение было принято задолго до того, как

00:34:58

оно было просто спрятано от нас

00:35:03

в сознании Эйнштейна. Квантовые частицы

00:35:06

не имели ничего общего с вращающимися монетами, они

00:35:09

больше походили, скажем, на пару оставленных перчаток.

00:35:12

и справа разделены на коробки,

00:35:16

мы не знаем, в какой коробке какая

00:35:19

перчатка, пока мы не откроем одну, но когда мы это сделаем

00:35:22

и найдем, скажем, перчатку для правой руки,

00:35:25

мы сразу же узнаем, что в другой коробке

00:35:27

находится перчатка для левой руки, но, что

00:35:29

особенно важно, для этого не требуется жуткое действие

00:35:32

на расстоянии, ни одна перчатка не была

00:35:34

изменена в результате наблюдения, обе

00:35:39

перчатки были либо левшами, либо правшами с самого начала, и

00:35:41

единственное, что изменилось, это наши знания,

00:35:45

которые являются истинным описанием

00:35:48

реальности

00:35:49

Монеты Кабана, которые становятся реальными только тогда, когда

00:35:52

мы смотрим на них

00:35:53

[Музыку],

00:35:55

а затем волшебным образом общаемся друг с

00:35:58

другом

00:35:59

или с перчатками Эйнштейна, которые скрыты

00:36:01

от нас, но с самого начала определенно находятся слева или справа,

00:36:05

другими словами,

00:36:07

существует ли объективная реальность, как

00:36:10

считал Эйнштейн, или нет, как кабан поддерживалось

00:36:14

в конце 1930-х годов, когда мир погрузился

00:36:16

в войну, и не было возможности ответить на этот

00:36:19

вопрос, битва за понимание

00:36:22

природы реальности зашла в тупик,

00:36:30

война прокатилась по Европе, и многие

00:36:33

ведущие ученые бежали в

00:36:35

Соединенные Штаты

00:36:36

[Музыка],

00:36:38

тогда как Вторая мировая война

00:36:40

неумолимо привела к Холодной войне.

00:36:45

Американская наука опиралась на долларовые купюры,

00:36:47

и новое видение будущего процветало.

00:36:51

Помните, после войны гости вернулись,

00:36:54

спеша попытаться применить

00:36:57

идеи квантовой теории к атомам, к

00:37:01

взаимодействию между электроны и

00:37:02

свет, и что вам не нужно было

00:37:05

беспокоиться о философской стороне

00:37:06

вещей, чтобы добиться прогресса в этом, и, как

00:37:09

вы говорите, это действительно отошло на второй план.

00:37:11

[Музыка]

00:37:13

квантовая механика привела к глубокому

00:37:16

пониманию полупроводников, что

00:37:18

помогло создать современная электронная эпоха

00:37:23

произвела революцию в лазерах.

00:37:25

Потрясающие новые медицинские достижения в области связи

00:37:32

и прорывы в ядерной энергетике.

00:37:39

Квантовая механика была настолько успешной, что

00:37:42

большинство работающих физиков сознательно

00:37:44

решили игнорировать возражения Эйнштейна.

00:37:48

Для них это просто не имело значения, потому что

00:37:51

это работало, они даже придумали фразу для

00:37:54

он замолчал и стал рассчитывать,

00:38:00

и ценой этого успеха была эта

00:38:02

скука, а дебаты Эйнштейна о

00:38:04

реальности квантового мира были просто

00:38:07

забыты под ковром

00:38:08

[Музыка],

00:38:12

и среди всего этого успеха и

00:38:14

прагматизма мало кто все еще

00:38:16

беспокоился о том, что все это значит.

00:38:19

но когда 50-е годы стремительно перешли в

00:38:21

60-е, один-единственный несогласный придумал, как

00:38:25

разрешить спор раз и навсегда.

00:38:39

Джон Белл, я думаю, будет справедливым сказать, что он

00:38:42

малоизвестен широкой публике,

00:38:45

но для физиков вроде меня он настоящий

00:38:47

герой,

00:38:48

он был оригинальным мыслителем с настоящей

00:38:51

смелостью в своих убеждениях, и история

00:38:54

его восхождения к одному из величайших

00:38:56

физиков становится еще более примечательной,

00:38:58

если учесть, как он начал свою карьеру.

00:39:01

Он родился в Белфасте в 1920-х годах в

00:39:04

бедной рабочей семье. его отец

00:39:07

был торговцем лошадьми,

00:39:08

и они изо всех сил пытались устроить его

00:39:10

в Королевский университет в Белфасте, чтобы он изучал

00:39:12

физику, на самом деле он был единственным в

00:39:15

своей семье, кто даже закончил школу,

00:39:17

это, я думаю, сделало его ненасытно

00:39:20

любопытным, вспыльчивым и упрямым.

00:39:28

Я помню, как встретил Джона Белла в В 1989 году, за

00:39:31

год до его смерти, мы оба были на

00:39:34

конференции в Америке, и мы случайно

00:39:36

оказались в одном лифте сразу после того, как оба

00:39:38

посетили доклад по квантовой механике. Мне

00:39:41

очень хотелось сказать что-нибудь великому Джону

00:39:44

Беллу. Я сказал, что считаю, что

00:39:47

выводы докладчика полностью верны. сумасшедший,

00:39:50

он уставился на меня своими пронзительными

00:39:52

голубыми глазами, и на мгновение я подумал, что моя

00:39:54

молодая карьера физики идет насмарку,

00:39:57

но когда двери лифта открылись, и он

00:39:59

собирался уйти, он сказал: да, я полностью

00:40:01

согласен с тобой, не так ли? слышал о

00:40:03

проблеме с гелием

00:40:04

по сей день. Я не совсем понимаю, в чем заключается

00:40:06

проблема с гелием, но я был так

00:40:09

рад, что мы с Джоном Беллом договорились, что он

00:40:13

иностранец

00:40:23

в течение многих лет, он работал здесь, в

00:40:25

британском исследовательском центре атомной энергии

00:40:27

в Харвелле, который построил это рано

00:40:29

экспериментальный ядерный реактор под названием Дидо,

00:40:37

именно здесь он начал размышлять над

00:40:39

глубокими и тревожными вопросами, которые

00:40:41

поднял квантовый Доминик,

00:40:43

существует ли квантовый мир только тогда, когда его

00:40:46

наблюдают,

00:40:47

или существует ли более глубокая истина,

00:40:49

ожидающая своего открытия,

00:40:53

на самом деле он был так обеспокоен, что начал

00:40:55

задаваться вопросом, существует ли проблема в

00:40:57

основе квантовой механики.

00:41:13

физика,

00:41:15

в конце концов, это была эпическая задача, как проверить, существует ли

00:41:19

что-то, существует ли что-то или

00:41:21

нет, и все это, не глядя,

00:41:24

как можно заглянуть за занавеску,

00:41:26

не открывая ее

00:41:29

Джон Белл придумал блестящий способ

00:41:31

сделать именно это

00:41:36

Я думаю, что это одна из самых

00:41:39

гениальных идей во всей физике, ее,

00:41:41

безусловно, одну из самых трудных

00:41:43

для понимания и объяснения, но я

00:41:45

попробую и да, боюсь,

00:41:47

я буду использовать другую аналогия, на этот

00:41:50

раз я собираюсь сыграть в карты,

00:41:52

но это игра с максимально высокими

00:41:55

ставками,

00:41:56

природа самой реальности,

00:42:00

карточная игра ведется против таинственного

00:42:03

квантового дилера,

00:42:05

карты, которые он раздает, представляют собой любые

00:42:08

субатомные частицы или даже кванты

00:42:10

световых фотонов

00:42:13

и игра, в которую мы будем играть, в конечном итоге

00:42:15

скажет нам, был ли сейчас Эйнштейн или мяч.

00:42:20

Правила игры

00:42:22

обманчиво просты. Дилер

00:42:25

сдает две карты лицом вниз, если они

00:42:28

одного цвета. Я выигрываю, если они

00:42:31

разных цветов. Я проигрываю

00:42:35

иностранную карту,

00:42:39

поэтому у меня есть красная, поэтому для победы мне нужен еще один красный,

00:42:44

черный. Я

00:42:49

снова проигрываю противоположные цвета. Я проиграл обе

00:42:53

эти

00:43:00

четыре пары подряд,

00:43:05

спасибо, я

00:43:10

проиграл шесть пар подряд, ОК,

00:43:13

думаю, я знаю что здесь делает сделка,

00:43:15

ясно, что колода была заранее сфальсифицирована

00:43:18

так, что каждая пара выходит как

00:43:20

противоположные цвета,

00:43:22

но есть простой способ поймать дилера,

00:43:26

поэтому мы можем сделать это сейчас, это изменить

00:43:28

правила игры на

00:43:30

этот раз, если они противоположный цвет,

00:43:33

я выигрываю,

00:43:37

о,

00:43:38

[Музыка],

00:43:40

но каждый раз, когда мой злой

00:43:44

квантовый противник побеждает меня,

00:43:47

иностранный

00:43:55

дилер мог бы сделать, возможно, пока я

00:43:58

не смотрел, он поменял колоду

00:44:00

и подстроил ее так, что теперь она всегда

00:44:03

оказывается в его пользу каждая пара одинакового

00:44:05

цвета,

00:44:10

колоды, помните, это то, что, по

00:44:13

мнению Эйнштейна, на самом деле происходило в

00:44:15

эксперименте с запутанностью,

00:44:17

он сказал, что точно так же, как перчатки

00:44:20

уже были помещены в коробку, злой

00:44:23

дилер сложил карты перед тем, как мы начали

00:44:26

играть,

00:44:27

но идея Нильса Бора была совсем другой

00:44:30

он сказал, что красного и черного даже не существует,

00:44:34

пока их не перевернушь.

00:44:37

Гений Белль заключался в том, что он придумал

00:44:39

способ раз и навсегда решить, кто

00:44:41

был прав, Эйнштейн или кабан,

00:44:45

вот как он это сделал, я теперь не

00:44:48

собираюсь скажите дилеру, в какую игру я хочу

00:44:50

сыграть, выиграет тот же цвет или выиграет другой цвет,

00:44:53

пока он не раздаст карты

00:45:00

сейчас, потому что он никогда не может предсказать, по каким

00:45:03

правилам я буду играть,

00:45:06

он никогда не сможет правильно сложить колоду,

00:45:10

теперь он не может выиграть

00:45:13

может ли он

00:45:15

так, что теперь правила

00:45:17

другие, выигрывает

00:45:22

одинаково хорошо,

00:45:24

выигрывает один и тот же цвет,

00:45:29

это доходит до самой сути идеи Белль,

00:45:33

если мы сейчас начнем играть, и я выиграю

00:45:35

столько, сколько проиграю, тогда Эйнштейн был прав,

00:45:37

дилер - просто обманщик с

00:45:40

даром из-за ловкости рук

00:45:44

реальность может быть сложной, но она имеет

00:45:47

объективное существование,

00:45:52

что, если я хорошо проиграю, тогда я вынужден

00:45:55

признать,

00:45:56

что не существует разумного объяснения, что

00:46:01

каждая карта должна посылать секретные сигналы

00:46:04

другой через пространство и время

00:46:08

вопреки законам все, что мы знаем,

00:46:10

я вынужден признать, что на

00:46:13

фундаментальном квантовом уровне реальность

00:46:16

действительно непознаваема

00:46:19

[Музыка]

00:46:23

Белл свел эту идею к одному

00:46:26

математическому уравнению, которое говорит нам раз

00:46:29

и навсегда то, что казалось неразрешимым,

00:46:33

какова реальность на самом деле

00:46:36

Джон Белл опубликовал свою идею в 1964 году, и

00:46:41

что самое удивительное, в то время

00:46:42

все физическое сообщество игнорировало его,

00:46:45

полное радиомолчание, кажется, мир

00:46:49

просто не был готов,

00:46:52

возможно, это произошло потому, что его уравнение

00:46:54

казалось непроверяемым, или просто потому, что никто не

00:46:57

думал, что его стоит исследовать,

00:47:01

но это было вот-вот перемены,

00:47:03

и перемены придут из очень

00:47:05

неожиданного места.

00:47:10

[Музыка]

00:47:20

[Музыка]

00:47:31

Америка переживала кризис из-за Вьетнама,

00:47:34

Уотергейтского феминизма, «Черных пантер»,

00:47:37

и пока все это происходило, небольшая

00:47:39

группа физиков-хиппи работала

00:47:41

в Университете Беркли в

00:47:43

Калифорнии. они делали все,

00:47:45

что делали хиппи, они курили травку, употребляли ЛСД,

00:47:47

они обсуждали такие вещи, как буддизм и

00:47:50

телепатия

00:47:55

[Музыка],

00:47:57

и они любили квантовую механику в ее

00:48:00

странной версии реальности, они видели

00:48:02

параллели со своими собственными эзотерическими

00:48:05

убеждениями

00:48:07

[Музыка]

00:48:09

зарубежная [

00:48:11

Музыка]

00:48:17

физика в стиле также привлекли внимание

00:48:20

публики, которая читала их сумасшедшие

00:48:22

книги хиппи, в которых квантовая

00:48:24

механика смешивалась с книгами о восточном мистицизме,

00:48:27

такими как Башня физики,

00:48:30

танцующие шерстяные Мастера и мое личное

00:48:33

любимое пространство-время и за его пределами, в поисках

00:48:36

объяснения необъяснимого,

00:48:40

но более важного для нашей истории. В

00:48:42

истории квантовой механики эти

00:48:45

физики-хиппи также обращают свое внимание на

00:48:47

ныне известный мысленный эксперимент Эйнштейна

00:48:50

и на то, что он рассказал нам о природе реальности.

00:48:55

Они рассматривали секретные сигналы Нильса Бора

00:48:58

как доказательство того, что физика поддерживает их

00:49:00

собственные идеи,

00:49:02

потому что, если бы две частицы могли пугающим образом

00:49:04

общаться друг с другом, тогда

00:49:15

в 1972 году они поняли, что, приложив

00:49:19

немного математической ловкости рук, они

00:49:22

могут взять уравнение Белла и

00:49:24

экспериментально проверить его,

00:49:26

один из их группы Джон Клаузер позаимствовал

00:49:29

кое-что из этого. оборудование из лаборатории,

00:49:31

в которой он работал, и провел первое настоящее

00:49:34

и окончательное испытание квантовой механики.

00:49:39

Это фотография того первого

00:49:42

эксперимента, построенного из остатков и украденного

00:49:45

оборудования в течение следующих нескольких лет. Он был

00:49:48

улучшен командой под руководством Алана Аспекта в

00:49:51

Пэрис делает свои результаты более надежными

00:49:55

более 10 лет после того, как Белл впервые предложил

00:49:58

свое уравнение,

00:49:59

наконец, его можно было проверить.

00:50:02

Это современная версия

00:50:04

эксперимента, впервые проведенного Джоном

00:50:06

Клаузером, а затем Аланом. аспект

00:50:12

здесь: кристалл преобразует лазерные лучи

00:50:15

в пары запутанные кванты света,

00:50:17

фотоны, образующие два очень точных луча,

00:50:27

эти фотоны пропускаются и

00:50:30

снова изгибаются, пока не пройдут через эти

00:50:32

детекторы,

00:50:33

два фотона подобны двум картам, которые

00:50:35

злой дилер кладет передо мной,

00:50:40

мы измерим свойство фотонов,

00:50:42

называемое поляризация, которая эквивалентна

00:50:44

цвету игральных карт в моей

00:50:47

игре,

00:50:48

поэтому, например, выигрыш с двумя

00:50:50

совпадающими красными картами может быть таким же, как с

00:50:52

двумя фотонами с совпадающей поляризацией,

00:50:56

но поскольку это квантовая механика,

00:50:58

это сложнее, чем моя простая

00:51:00

карточная игра и эти циферблаты. позвольте мне

00:51:05

также измерить второе свойство фотонов, теперь это эквивалентно тому, что

00:51:07

я не только пытаюсь угадать цвет

00:51:09

лицевой стороны карт, но и пытаюсь

00:51:12

угадать цвет обратной стороны карт,

00:51:14

хорошо, теперь мы собираюсь включить

00:51:16

лазер и начать эксперимент,

00:51:24

поэтому это число дает мне количество

00:51:26

пар фотонов, прошедших

00:51:29

эксперимент, что эквивалентно

00:51:30

парам карт в моей игре.

00:51:32

Раскрывающийся график дает мне

00:51:34

вероятность того, что я смогу выиграть, что я Я

00:51:36

предполагаю правильно, что

00:51:38

чем больше фотонов, тем точнее результат.

00:51:40

Я остановлюсь на неопределенности

00:51:43

около одного процента,

00:51:45

и окончательный ответ будет 0,56, поэтому, если я

00:51:51

вложу это в свое уравнение, мне теперь нужно будет

00:51:54

запустить Эксперимент еще три раза, что

00:51:56

соответствует четыре разных

00:51:58

настройки этих циферблатов в

00:52:01

каждом прогоне теперь похожи на другой набор

00:52:04

правил для кванта,

00:52:07

и когда я суммирую их и получаю

00:52:08

ответ, если он меньше двух, то

00:52:11

Эйнштейн был прав, если он больше

00:52:13

2, то мяч был прав, хорошо, так что теперь для

00:52:16

второй настройки

00:52:18

просто помните, что покажет эксперимент,

00:52:22

если числа выпадут меньше двух,

00:52:24

тогда это доказательство того, что дилер

00:52:27

складывает колоду, это была

00:52:30

точка зрения Эйнштейна, хорошо, поэтому на этот раз я получаю число

00:52:32

0,82,

00:52:39

теперь сбрасываю для третьего запуска,

00:52:45

но если результат больше двух,

00:52:47

тогда колоду нельзя сложить, и

00:52:51

что-то еще работает, хорошо, поэтому

00:52:53

результат Забега 3 равен минус 0,59, и, наконец,

00:52:57

Запуск четвертого,

00:53:02

это последнее число, наконец, покажет,

00:53:05

следует ли мир здравому смыслу или

00:53:08

чему-то гораздо более странному, окей, так что наш

00:53:11

окончательный результат готов, и он равен 0,56, поэтому, если

00:53:15

мы правильно выключим лазер,

00:53:18

мне лучше просто найти

00:53:21

ответ,

00:53:27

и вот он у нас есть. 2,53

00:53:31

это число больше двух, абсолютное

00:53:34

доказательство того, что Альберт Эйнштейн был неправ, а

00:53:37

Нильс Болл был прав

00:53:48

значение этот результат

00:53:51

просто огромен, просто помните, что он

00:53:53

означает. Версия реальности Эйнштейна

00:53:55

не может быть правдой. Никакие хитроумные

00:53:59

трюки с нашим экспериментом не могут

00:54:01

обмануть природу. Свойства двух запутанных фотонов

00:54:04

не могли быть установлены с

00:54:07

самого начала, но возникают

00:54:09

только тогда, когда мы измеряем их,

00:54:14

что-то странное связывает их в

00:54:16

пространстве, что-то, что мы не можем объяснить или даже

00:54:20

представить, кроме как с помощью математики,

00:54:23

и более странные фотоны становятся реальными только

00:54:27

тогда, когда мы наблюдаем их

00:54:30

в каком-то странном смысле, это действительно

00:54:32

предполагает, что Луны не существует, когда

00:54:35

мы не выглядим, что

00:54:37

это действительно противоречит здравому смыслу,

00:54:41

неудивительно, что в конце своей жизни

00:54:43

Эйнштейн написал, что все эти 50 лет

00:54:46

сознательных размышлений ничуть не приблизили меня

00:54:49

к вопросу, что такое

00:54:51

кванты. Каждый Том Дик и Гарри думают, что

00:54:55

знают это, что он ошибочен,

00:54:58

эксперимент только подтверждает это,

00:55:01

что бы ни происходило, мы просто

00:55:04

этого не понимаем,

00:55:07

но это не значит, что мы должны перестать

00:55:09

искать,

00:55:11

хотя это правда, что мечта Эйнштейна

00:55:14

найти разумное

00:55:16

объяснение, основанное на здравом смысле, была разбита навсегда, мое

00:55:20

личное мнение таково, что это не

00:55:21

обязательно отвергает физическую реальность,

00:55:25

как Эйнштейн. Я все еще верю, что

00:55:28

может быть более приемлемое объяснение,

00:55:30

лежащее в основе странных результатов квантовой

00:55:32

механики, но одно ясно:

00:55:35

существуют ли физические жуткие связи, существуют

00:55:38

ли параллельные вселенные,

00:55:40

создаем ли мы реальность с помощью

00:55:44

Какова бы ни была истина, странность

00:55:47

квантового мира не исчезнет,

00:55:50

он поднимет свою уродливую голову где-то

00:55:56

120 лет назад величайшая научная

00:55:59

революция в истории была вызвана

00:56:02

лампочкой,

00:56:06

а ученые до сих пор используют мощные

00:56:09

источники света, такие как x- лучи, раскрывающие

00:56:12

тайны природы,

00:56:18

это алмазный источник света, это

00:56:21

единственный крупный научный центр в Британии,

00:56:24

производимые здесь рентгеновские лучи в 10 миллиардов

00:56:27

раз мощнее, чем больничный

00:56:29

рентген, с такой мощностью ученые

00:56:32

могут разрезать материю и взглянуть на эти

00:56:35

квантовые секреты Внутренние

00:56:45

исследователи используют этот мощный

00:56:48

световой луч для исследования новых материалов,

00:56:51

которые могут иметь потенциал, который может привести к

00:56:53

прорыву в электронике, столь же

00:56:56

великому, как и любой другой

00:56:58

[Музыка],

00:57:02

точно так же, как пионеры квантовой механики 20-х

00:57:04

и 30-х годов в конечном итоге совершили

00:57:07

научный и технологический прорыв. Революция,

00:57:09

поэтому нынешнее поколение физиков готово

00:57:12

возвестить новую квантовую эру,

00:57:16

эпоху, когда ненавистная Эйнштейном квантовая

00:57:19

запутанность теперь создает нерушимую

00:57:21

компьютерную безопасность,

00:57:23

новые виды систем связи,

00:57:26

сверхбыстрые компьютеры и другие достижения, которые мы

00:57:29

пока даже не можем себе представить,

00:57:36

зарубежная

00:57:40

квантовая механика.

00:57:44

меня расстраивает, это капризно, это противоречит здравому смыслу,

00:57:47

это даже иногда кажется просто неправильным,

00:57:50

и все же это все равно удивляет нас каждый день,

00:57:55

каждый глаз верит, что наши

00:57:57

знания о квантовом мире все еще

00:57:59

далеки от завершения, что еще предстоит открыть более великие

00:58:02

истины о природе. обнаружил,

00:58:05

и это до сих пор не дает мне спать по

00:58:08

ночам,

00:58:14

добро пожаловать в новый и очень странный Мир

00:58:18

Природы,

00:58:20

его захватили странные

00:58:23

субатомные частицы квантовой физики,

00:58:36

будучи физиком, я посвятил свою трудовую

00:58:39

жизнь изучению того, как эти частицы ведут себя

00:58:41

в лаборатории

00:58:46

но сейчас я отправляюсь в

00:58:48

мир природы. Моя миссия - доказать, что

00:58:52

квантовая физика может разгадать величайшие

00:58:54

загадки биологии.

00:58:58

Для меня это настоящее приключение. Я очень сильно выхожу из своей

00:59:01

зоны комфорта, пытаясь применить очень

00:59:03

осторожные идеи, с которыми я знаком в

00:59:06

лаборатории физики, в беспорядочном мире

00:59:09

живых существ.

00:59:12

Я верю, что квантовая физика может

00:59:14

хранить многие секреты жизни,

00:59:18

которые глубоко в клетках животных,

00:59:21

частицы скользят сквозь стены, как

00:59:24

призраки

00:59:25

[Музыка],

00:59:27

которые, когда растения захватывают солнечный свет,

00:59:31

их клетки наводнены мерцающими

00:59:33

волнами, которые могут быть повсюду одновременно,

00:59:37

и даже наши человеческие чувства

00:59:40

настраиваются на странные квантовые вибрации

00:59:46

в фантастическом мире квантовой

00:59:48

биологии,

00:59:50

жизнь - это азартная игра, в которую

00:59:53

играют по квантовым правилам, вот

01:00:00

что я Я надеюсь убедить вас и

01:00:02

показать вам, что квантовая механика играет

01:00:04

важную роль в объяснении многих

01:00:07

важных процессов в жизни и

01:00:09

что потенциально квантовая механика может

01:00:11

даже лежать в основе самого существования самой жизни.

01:00:30

Мои поиски начинаются с одного из самых

01:00:33

величественных зрелищ в природе,

01:00:36

мигрирующих

01:00:41

каждый зимой белощекие гуси прилетают точно

01:00:45

по сигналу к той же самой шотландской реке

01:00:50

конец эпического 2000-мильного путешествия со

01:00:53

Шпицбергена высоко над Полярным кругом,

01:00:59

конечно, многие птицы направляются на юг на

01:01:01

зиму, а затем возвращаются домой на лето,

01:01:06

но на протяжении десятилетий именно так

01:01:09

птицы ориентировались с такими точность была

01:01:11

одной из величайших загадок в биологии

01:01:14

[Музыка],

01:01:16

поэтому последнее открытие

01:01:22

за последние несколько лет вызвало сенсацию. Один вид

01:01:25

птиц помог создать научную

01:01:27

революцию. Я был одним из многих физиков,

01:01:30

которые были потрясены, обнаружив, что они умеют

01:01:32

ориентироваться. используя один из самых странных

01:01:34

трюков во всей науке,

01:01:36

он использует причуду квантовой механики

01:01:39

обманул даже величайших

01:01:42

физиков от Ричарда Фейнмана до

01:01:44

самого Альберта Эйнштейна,

01:01:46

так что вы можете быть удивлены, узнав

01:01:48

личность этого загадочного существа,

01:01:51

поздоровайтесь с квантовым Робин

01:01:59

[Музыка]

01:02:01

это европейка Робин,

01:02:06

каждый год она мигрирует из северной

01:02:08

Европы на окраину Испании и обратно,

01:02:14

спасибо,

01:02:17

в этой лаборатории в лесу

01:02:20

биолог Хенрик Моррисон пытается

01:02:23

разгадать тайну того, как она это делает,

01:02:26

но оказывается в мой мир

01:02:30

Странный мир квантовой механики.

01:02:37

Квантовая механика описывает очень

01:02:40

странное поведение субатомных частиц

01:02:47

в этом мире очень малого. Вместо этого нам

01:02:50

приходится отказаться от здравого смысла и

01:02:52

интуиции.

01:02:54

Это мир, в котором объекты

01:02:57

могут распространяться, как волны.

01:03:00

Квантовые частицы могут быть во многих местах

01:03:02

одновременно и посылать друг другу таинственные

01:03:05

сообщения.

01:03:06

Я намеревался понять, как птица

01:03:08

находит свой путь, но оказалось,

01:03:11

что данные

01:03:13

все больше и больше указывали на это как на

01:03:17

единственное объяснение, которое могло бы объединить

01:03:19

все различные результаты.

01:03:24

Хендрикс исследовал давняя

01:03:26

теория о том,

01:03:28

что Робинс ориентируется по

01:03:30

магнитному полю Земли,

01:03:32

его лаборатория представляет собой хитроумную магнитную

01:03:35

птичью клетку,

01:03:38

и эти пластиковые конусы, покрытые

01:03:40

чувствительной к царапинам бумагой, обеспечивают ключевые

01:03:43

измерения

01:03:44

[Музыка]

01:03:49

Искусственное магнитное поле Хенрика

01:03:52

похоже на Землю, за исключением того, что он может указывать

01:03:54

в любом направлении, которое ему нравится

01:03:58

[Музыка]

01:04:01

внутри своих конусов малиновки всегда

01:04:03

реагируют на поле, оставляя царапины

01:04:06

в одном направлении.

01:04:11

Тайна

01:04:12

[Музыка]

01:04:15

Магнитное поле Земли невероятно

01:04:17

слабое, слишком слабое, чтобы его могло обнаружить любое живое

01:04:20

существо,

01:04:22

но Хенрик нашел интригующая подсказка:

01:04:25

дайте квантовому Робину маску, у

01:04:29

нас есть небольшой кожаный капюшон, похожий на

01:04:31

тот, который вы надеваете на сокола, вы знаете, но

01:04:33

только для Робина, и у вас есть дырка

01:04:36

перед одним глазом или дырка перед

01:04:37

другим глазом, но мы видим,

01:04:39

что если вы закроете правый глаз, вы

01:04:42

отключите обработку магнитного компаса

01:04:43

в левой части мозга.

01:04:45

Если вы закроете этот глаз, вы

01:04:47

выключите компас в этой части мозга.

01:04:51

Кажется, магнитный компас Робина

01:04:55

быть в ее глазах,

01:05:00

я могу показать вам, что происходит, используя свой

01:05:02

собственный глаз, теперь мы используем наши глаза для зрения,

01:05:04

но у нас также есть второй

01:05:06

механизм обнаружения света, если я направлю этот

01:05:10

фонарик себе в глаз,

01:05:11

вы увидите, что мой зрачок закрывается,

01:05:14

это по сути защитный механизм для

01:05:17

защиты моих глаз

01:05:19

мой глаз реагирует на частицы

01:05:22

света или фотоны,

01:05:25

энергии, обеспечиваемой фотонами,

01:05:28

явно достаточно, чтобы активировать химические

01:05:30

реакции, в конце концов, это то, что контролирует

01:05:32

мои глазные мышцы,

01:05:35

свет, должно быть, на самом деле вызывает аналогичные химические

01:05:38

реакции в глазах Робина

01:05:41

это источник энергии для

01:05:45

уникальной формы магнитного компаса

01:05:48

внутри ее клеток

01:05:50

[Музыка]

01:05:52

в странном мире субатомных

01:05:55

частиц [Музыка]

01:05:58

место, где только квантовая физика может

01:06:02

объяснить, что происходит,

01:06:08

чтобы увидеть, зачем представлять себе, что происходят химические

01:06:10

реакции в глазу Робина

01:06:13

в горах и долинах энергии,

01:06:16

чтобы начать реакцию, вам нужно

01:06:19

подтолкнуть молекулы к вершине горы,

01:06:23

благодаря экспериментам Хенрика мы теперь

01:06:26

знаем, что свет выполняет большую часть тяжелой

01:06:28

работы,

01:06:31

но когда он достигает трех пиков,

01:06:34

молекула становится невероятно чувствительной при

01:06:36

малейшем прикосновении

01:06:41

ключевым моментом здесь является то, что

01:06:44

химический компас Робина теперь сбалансирован на

01:06:46

энергетическом пике между двумя долинами, идущими в

01:06:49

одну сторону, производит один набор химических

01:06:51

продуктов, а другой - другой набор,

01:06:55

теперь даже небольшое изменение в

01:06:57

магнитном поле Земли может измениться. молекула

01:07:00

сверху, но то, как это происходит, бросает вызов

01:07:03

здравому смыслу,

01:07:05

последняя часть головоломки зависит от

01:07:08

одной из поистине ошеломляющих идей в

01:07:10

физике,

01:07:11

но не волнуйтесь, если вам трудно это

01:07:13

понять, даже Альберт Эйнштейн назвал

01:07:16

это жутким

01:07:18

Идея называется квантовой запутанностью. В

01:07:23

ней участвуют частицы, которые, кажется,

01:07:25

общаются быстрее, чем скорость

01:07:27

света.

01:07:29

В 1935 году Эйнштейн опубликовал знаменитую

01:07:32

статью, в которой утверждал, что это невозможно,

01:07:36

но Эйнштейн ошибался.

01:07:39

В последние годы чрезвычайно тонкие

01:07:41

эксперименты показали, что субатомные

01:07:44

частицы действительно запутаны.

01:07:46

они могут тонко и

01:07:49

мгновенно влиять друг на друга в

01:07:51

пространстве,

01:07:53

теперь кажется, что то же самое происходит

01:07:56

внутри глаза Робина,

01:08:00

когда фотон попадает в глаз Робина, он

01:08:04

создает так называемую запутанную пару

01:08:07

электронов,

01:08:09

вот как это работает, у каждого электрона есть

01:08:12

два возможных состояния для Простота. Я

01:08:15

предпочитаю называть их красными и зелеными, вот

01:08:17

что странно, пока я не

01:08:20

измерю это, это ни то, ни

01:08:22

другое, но оба одновременно

01:08:28

думают об электронах, как о вращающихся

01:08:30

дисках,

01:08:31

они одновременно красные и зеленые,

01:08:35

но при запуске танец

01:08:39

я могу заставить первый электрон сделать то

01:08:41

или другое,

01:08:44

пока это всего лишь азартная игра.

01:08:47

Я не знаю, что получу, пока не попробую,

01:08:54

поэтому я знаю, что мой первый электрон красный,

01:08:57

предположим, что теперь я измерю второй

01:08:59

электрон вы могли бы подумать, что у меня 50 на 50

01:09:01

шансов стать красным или зеленым, в конце концов,

01:09:04

это то, что вы ожидаете в обычном

01:09:06

повседневном мире, но вы ошибаетесь

01:09:12

в квантовой запутанности, электроны

01:09:14

загадочным образом связаны,

01:09:20

например, если я стану красным на первом

01:09:24

я всегда краснею на втором,

01:09:30

это уже не азартная игра

01:09:31

[Музыка]

01:09:34

как будто первый электрон говорит

01:09:36

второму, что делать,

01:09:41

поэтому Эйнштейн назвал это жутким,

01:09:45

кажется, электроны знают, что им

01:09:47

обоим следует одного и того же цвета,

01:09:49

независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга.

01:09:52

Действительно важная часть заключается в том, что

01:09:56

два электрона должны быть одного цвета,

01:10:00

они могут быть запутаны по-разному,

01:10:02

так что если первый электрон красный, то

01:10:07

второй всегда зеленый,

01:10:14

кажется, что эта загадочная связь

01:10:17

является величайшим секретом квантового

01:10:20

компаса Робина,

01:10:24

потому что направление

01:10:26

магнитного поля Земли может влиять на результат:

01:10:30

вблизи экватора они могут быть с большей вероятностью красными,

01:10:33

красными, но вблизи полюса они могут

01:10:37

быть с большей вероятностью красными, зелеными

01:10:39

и это жизненно важный фактор, который, наконец,

01:10:42

нарушает баланс химического компаса Робин.

01:10:46

Маленькие изменения в магнитном

01:10:49

поле Земли меняют способ запутывания электронов в

01:10:51

глазу Робин,

01:10:54

и этого достаточно, чтобы сработать ее

01:10:57

компас.

01:10:58

Теперь, наконец, мы можем увидеть, насколько что-то

01:11:01

слабое, поскольку Магнитное поле Земли может

01:11:04

склонить этот баланс в ту или иную сторону.

01:11:08

[Музыка]

01:11:11

если сообщение изменит химическую

01:11:14

реакцию, подскажет другой путь,

01:11:18

изменит показания компаса Робина,

01:11:22

внезапно, похоже, что это

01:11:26

фундаментально квантово-механическое

01:11:27

явление в «Птицах», это будет одно из

01:11:30

первых если не первые в биологии,

01:11:34

биологам лучше привыкнуть к

01:11:37

странностям физики.

01:11:39

Робин ориентируется по жутким квантовым

01:11:42

запутанностям,

01:11:46

чтобы увидеть тонкие квантовые эффекты, даже в

01:11:50

контролируемой строгой среде

01:11:51

физической лаборатории действительно сложно, и все же вот

01:11:54

малиновка делает это с легкостью,

01:11:57

эти эксперименты реальны и

01:11:59

поддаются проверке, и все же, хотя я

01:12:01

вижу их собственными глазами, мне все еще

01:12:03

трудно поверить, что

01:12:08

иностранная

01:12:13

навигация объединила физику и

01:12:16

природу, поскольку наука

01:12:19

квантовая биология открывает

01:12:22

целый новый мир, который предстоит исследовать,

01:12:26

но его пионеры уже обнаружил, что это

01:12:28

влияет не только на птиц, но и на

01:12:31

каждого из нас,

01:12:35

потому что последние эксперименты говорят, что

01:12:37

вы сейчас занимаетесь квантовой физикой,

01:12:41

и хотите верьте, хотите нет, но вы делаете это

01:12:43

с помощью носа,

01:12:55

наше обоняние замечательное и

01:12:58

совершенно Отличаясь от других наших органов

01:13:00

зрения и слуха, среди тысяч

01:13:02

ароматов, которые мы можем распознать, многие из

01:13:05

них вполне могут вызвать очень сильные

01:13:06

воспоминания и эмоции, как будто наше

01:13:09

обоняние напрямую связано с нашим

01:13:11

внутренним сознанием.

01:13:15

другие органы зрения и слуха полагаются

01:13:17

на то, что мы обнаруживаем волны, свет и звук,

01:13:19

но наше обоняние предполагает

01:13:22

обнаружение частиц, химических молекул,

01:13:27

недавно ученые начали

01:13:29

понимать, что когда дело доходит до нашего обоняния, на

01:13:40

протяжении десятилетий биологи думали, что происходит что-то очень загадочное. знали

01:13:43

точно, как наши носы чуют

01:13:46

различные химические вещества,

01:13:49

но физики, такие как Дженни Брукс, думают, что

01:13:52

в смеси может быть новый ингредиент,

01:13:55

и это пахнет квантовой механикой.

01:13:59

Многие люди говорят об

01:14:01

обонянии, и часто в науке о

01:14:03

привязанности проблема

01:14:05

решена, и мы знаем о ней все, и мы

01:14:07

знаем о ней много, мы знаем об

01:14:09

ингредиентах, которые мы знаем, об оборудовании,

01:14:11

которое мы используем для определения запахов, но я бы сказал,

01:14:13

что нужно еще кое-что

01:14:16

понять,

01:14:18

чтобы понять больше, мне нужно кто-нибудь, кто

01:14:21

поможет мне с тестом на запах,

01:14:25

Джим собирается его вынюхать

01:14:28

[Музыка]

01:14:32

каждый человек выделяет коктейль

01:14:35

из химикатов.

01:14:38

Нос Джен может обнаружить один грамм

01:14:41

этого вещества, растворенного по всему городу,

01:14:48

поэтому у нее не будет проблем с поиском человека, которого

01:14:50

я Я ищу

01:14:58

Колина Садовника, человека, который привык

01:15:01

нюхать цветы

01:15:02

[Музыка]

01:15:05

прямо сейчас, Колин, я собираюсь проверить твои

01:15:06

навыки нюхания, круто, у меня

01:15:09

здесь есть набор химикатов, и я

01:15:12

хочу, чтобы ты мне сказал что они

01:15:13

тебе напоминают, окей,

01:15:16

я легко начну твое,

01:15:20

как мятно-

01:15:22

мятный пар, это да,

01:15:27

но суть в том, что вот эта суть,

01:15:31

следующая,

01:15:34

ах, ты должен узнать эту,

01:15:38

разговаривая с моей дочерью

01:15:40

[Музыка]

01:15:41

хм глазурь сахар ваниль ваниль да,

01:15:48

когда наши носы обнаруживают химическое вещество, они

01:15:51

подают нервный сигнал в наш мозг,

01:15:56

но разные химические вещества создают разные

01:15:58

ощущения.

01:16:04

Стандартное объяснение этому связано

01:16:06

с формой молекул.

01:16:11

Традиционная теория, восходящая

01:16:13

к 1950-м годам, гласит, что запах

01:16:16

Молекула имеет особую форму, которая

01:16:18

позволяет ей соответствовать

01:16:21

молекулам-рецепторам в нашем носу

01:16:24

[Музыка]

01:16:27

имеет правильную форму, это как рука в

01:16:29

перчатке или ключ в замке, на самом деле это

01:16:31

называется механизмом «замок и ключ» с

01:16:34

неправильной по форме он не вписывается в

01:16:36

рецептор, но при правильной форме он

01:16:39

вписывается в рецептор, вызывая это

01:16:41

уникальное ощущение запаха.

01:16:46

Различные рецепторы связаны с

01:16:49

разными частями нашего мозга,

01:16:52

поэтому, когда молекула ментола фиксируется в

01:16:55

своем конкретном рецепторе, она вызывает это

01:16:57

ощущение мятной свежести.

01:17:00

[Музыка]

01:17:02

теория замков и ключей всегда была проблемой,

01:17:06

и следующий тест Колина покажет вам, почему

01:17:09

хорошо, а как насчет

01:17:12

этого довольно сильного запаха, о, это

01:17:17

да, что он вам напоминает, что

01:17:19

он вызывает в воображении, какие воспоминания,

01:17:22

я думаю, рождественский

01:17:23

торт,

01:17:25

да вот и

01:17:28

все, да,

01:17:31

да, Колин опознал запах

01:17:33

марципана или миндаля, на самом деле это связано с

01:17:37

молекулой аромата, называемой бензальдегид,

01:17:40

я не дал ему понюхать, это

01:17:42

другой химический цианид, и бензальдегид,

01:17:46

и цианид имеют одинаковый запах, которым они

01:17:48

оба пахнут миндаль, но обе эти

01:17:49

молекулы имеют очень разную форму,

01:17:52

поэтому механизм замка и ключа в качестве

01:17:54

объяснения того, как мы пахнем, не может быть

01:17:57

всей историей,

01:18:01

так почему же две молекулы

01:18:03

разной формы пахнут одинаково? У

01:18:07

квантовой биологии есть головокружительное

01:18:10

объяснение,

01:18:14

которое говорит наша носы не нюхают

01:18:16

химические молекулы

01:18:17

[Музыка]

01:18:20

они их слушают

01:18:23

[Музыка]

01:18:28

важна не только форма молекулы запаха, давайте

01:18:30

повнимательнее посмотрим на эту модель

01:18:32

молекулы цианида: белый шар здесь —

01:18:34

атом водорода а серые палочки — это

01:18:37

связи, которые удерживают его вместе с

01:18:39

углеродом и азотом,

01:18:41

но реальность не так проста, как

01:18:43

я могу дать вам лучшее представление о том, что

01:18:45

происходит, если мы посмотрим на этот большой белый

01:18:47

шар, вы видите, что атомы не нельзя просто сидеть спокойно,

01:18:51

связи, которые удерживают их вместе,

01:18:53

подобны вибрирующим струнам,

01:18:55

и это дает нам совершенно новый

01:18:58

взгляд на запахи.

01:19:02

Причудливая новая квантовая теория запаха

01:19:05

- это вибрирующие связи.

01:19:11

[Музыка]

01:19:16

химические молекулы играют музыку для

01:19:19

наших носов

01:19:20

[ Музыка]

01:19:21

представьте себе, что молекула рецептора в моем носу

01:19:24

похожа на мою гитару, прежде чем она сможет издать

01:19:27

звук, молекула запаха должна войти в мой

01:19:29

нос, и когда эта молекула аромата окажется на

01:19:32

месте, ее химические связи обеспечивают

01:19:35

струны, и молекулы рецептора готовы к игре.

01:19:40

содержат

01:19:42

электроны квантовых частиц,

01:19:46

когда они перепрыгивают от одного атома к другому,

01:19:48

они вибрируют связи

01:19:51

молекулы аромата, как мои пальцы, перебирающие

01:19:53

гитарную струну.

01:19:55

[Музыка]

01:19:58

Что примечательно в этой теории, так это

01:20:00

то, что она говорит нам, что наше обоняние связано с

01:20:02

вибрациями молекул или

01:20:05

волнообразное поведение, а не столько о

01:20:07

форме конкретной ароматной молекулы,

01:20:10

наше обоняние может быть гораздо больше похоже на

01:20:13

наш слух.

01:20:15

О,

01:20:18

конкретная молекула, скажем, трава

01:20:21

будет вибрировать с определенной частотой

01:20:24

[Музыка],

01:20:30

но с другой Молекула говорит, что

01:20:33

мята будет вибрировать с разной

01:20:35

частотой

01:20:36

[Музыка]

01:20:47

[Музыка]

01:20:49

это могло бы объяснить, почему цианид

01:20:52

пахнет миндалем.

01:20:54

Две молекулы имеют разную форму,

01:20:58

но их химические связи просто

01:21:01

вибрируют с одной и той же частотой.

01:21:05

Постоянная вибрация в Адриане

01:21:08

почти буквально как частица

01:21:10

звука, так что да, если сказать, что

01:21:13

процесс обоняния может быть в точности похож на

01:21:15

событие акустического резонанса, это может быть

01:21:18

очень похоже на

01:21:20

слух и зрение, на самом деле,

01:21:24

можем ли мы действительно слушать

01:21:29

странными носами. Теории нужен странный

01:21:31

эксперимент, чтобы проверьте это

01:21:34

вот как это работает

01:21:36

ученые использовали молекулу, которая пахнет

01:21:39

фруктово, как апельсиновый цвет,

01:21:42

но если теория верна, то я

01:21:45

смогу изменить ее запах, изменив

01:21:48

ее вибрации.

01:21:50

Молекула содержит много таких

01:21:53

атомов водорода, связанных с атомами углерода,

01:21:57

но что если бы я заменил все эти

01:21:59

атомы другой формой водорода,

01:22:01

называемой дейтерием,

01:22:03

это не изменило бы форму

01:22:05

молекулы, но изменило бы способ ее

01:22:08

вибрации,

01:22:09

и вот почему дейтерий в два раза

01:22:12

тяжелее обычного водорода и поэтому он

01:22:15

вибрирует

01:22:17

теперь медленнее, разные вибрации означают разные

01:22:20

запахи, поэтому, если бы мне пришлось создать новую форму

01:22:22

этого химического вещества, наполненного

01:22:24

атомами дейтерия вместо обычного

01:22:26

водорода, оно должно было бы пахнуть по-другому.

01:22:32

Квантовые биологи нашли уникальный способ

01:22:35

провести этот эксперимент.

01:22:36

[Музыка]

01:22:40

сравнение запахов с помощью настоящие эксперты

01:22:43

по фруктовым ароматам

01:22:47

дрозофил

01:22:50

сначала мух обучили избегать

01:22:52

модифицированной версии фруктовой

01:22:54

молекулы [Музыка]

01:22:57

если честно, я понятия не имею, как

01:22:59

дрессировать дрозофилу, но,

01:23:01

видимо,

01:23:05

в лаборатории это можно сделать Мухам пришлось пройти

01:23:07

через своего рода лабиринт,

01:23:13

затем им был предоставлен выбор

01:23:16

[Музыка]

01:23:18

пойти направо, чтобы услышать приятный фруктовый запах,

01:23:22

или налево, чтобы увидеть неприятную модифицированную версию

01:23:29

[Музыка]

01:23:33

они определенно почувствовали

01:23:34

разницу,

01:23:38

они всегда предпочитали оригинал и

01:23:41

повернули направо

01:23:43

[Музыка]

01:23:50

эксперимент с плодовой мухой дает убедительные

01:23:53

доказательства того, что квантовая теория запаха

01:23:55

действительно работает.

01:23:59

Но в конечном итоге она работает в гармонии с

01:24:02

теорией замка и ключа:

01:24:05

сначала молекула запаха вписывается в

01:24:08

рецептор,

01:24:10

затем эти молекулярные вибрации берут верх

01:24:13

над

01:24:17

невероятными, как кажется, мухами, людьми и

01:24:21

собаками. может быть, мы чувствуем звуки

01:24:23

квантовой биологии,

01:24:28

наше обоняние само по себе увлекательно и

01:24:31

загадочно, но стоит подумать, что

01:24:34

когда я сталкиваюсь с определенным запахом, и

01:24:36

это вызывает

01:24:39

в моем сознании целую волну воспоминаний и эмоций, которая

01:24:42

подкрепляется тем, что она вызвана

01:24:45

квантовая механика, я думаю, делает это еще

01:24:47

более замечательным.

01:24:50

Смеется.

01:25:01

Таинственное влияние квантовой

01:25:03

физики проникает во все уголки

01:25:06

мира природы.

01:25:08

[Музыка]

01:25:11

на самом деле она обитает в стенах каждой

01:25:14

живой клетки на Земле,

01:25:19

потому что последние эксперименты предлагают

01:25:22

волшебное решение одной из величайшие

01:25:25

загадки природы

01:25:30

чудо метаморфозы

01:25:35

[Музыка]

01:25:42

превращение головастика в

01:25:45

лягушку так и не было полностью объяснено

01:25:49

за немногим более шести недель

01:25:51

головастик ломается, а затем снова собирается во

01:25:54

взрослую форму,

01:25:56

но большая загадка в том, как это происходит

01:25:59

быстро,

01:26:01

если подумать, нет ничего

01:26:03

более необычного, чем головастик,

01:26:05

превращающийся в лягушку, например, его хвост, в

01:26:08

течение нескольких недель

01:26:10

он реабсорбируется в организме, а

01:26:13

белки и волокна, составляющие

01:26:15

плоть, перерабатываются, образуя лягушку.

01:26:18

новые конечности,

01:26:19

но для того, чтобы это произошло, триллионы и

01:26:22

триллионы химических реакций работают

01:26:24

вместе, разрушая молекулы, образуя

01:26:27

новые в тщательно организованном танце,

01:26:30

но волокна, которые скрепляют плоть,

01:26:32

очень-очень прочны, они немного похожи на

01:26:35

эти веревки, удерживающие мой плот вместе в

01:26:38

порядке чтобы разобрать плот, мне пришлось бы

01:26:40

развязать эти очень тугие узлы,

01:26:44

вы можете думать об этом так, будто этот

01:26:48

шест удерживается вместе длинными веревками

01:26:50

белков, связанных между собой химическими

01:26:53

связями,

01:26:56

связи настолько прочны, что они должны

01:26:58

длиться годами, гораздо дольше, чем

01:27:01

Головастики всю жизнь,

01:27:04

так как же они могут превратиться в лягушку всего за

01:27:07

несколько недель?

01:27:09

Объяснение затрагивает одну из самых

01:27:11

важных молекул жизни,

01:27:14

крошечные детали во всех наших клетках, называемые

01:27:17

ферментами.

01:27:19

Таким образом, ферменты представляют собой настоящий механизм

01:27:21

клетки, они на самом деле являются

01:27:24

Маленькие машины внутри клеток, которые производят

01:27:27

химические преобразования, которые

01:27:29

участвуют в повседневной жизни,

01:27:31

абсолютно необходимы, и причина, по которой

01:27:33

они так важны, заключается в том, что

01:27:35

они способны ускорять

01:27:38

химические реакции в огромной степени,

01:27:42

позвольте мне показать вам. насколько быстро ферменты

01:27:45

начинают работать

01:27:47

внутри этой бутылки - это вещество, называемое

01:27:49

перекисью водорода, вы, вероятно, наиболее

01:27:52

знакомы с ним, поскольку химическое вещество, используемое для

01:27:54

обесцвечивания волос, на самом деле я получил этот

01:27:56

образец у местного парикмахера.

01:28:00

Перекись водорода также вырабатывается в

01:28:02

организме и задача печени -

01:28:03

избавиться от него сейчас, и она

01:28:06

использует фермент, который

01:28:08

расщепляет перекись водорода на воду и

01:28:11

кислород, чтобы показать вам, насколько быстро

01:28:14

работает этот фермент. Я собираюсь провести

01:28:16

быструю демонстрацию. у меня здесь немного печени,

01:28:18

которую я нарезал, чтобы

01:28:21

высвободить фермент,

01:28:25

теперь посмотрите, что произойдет, когда я добавлю эту

01:28:28

смесь печени, содержащую фермент, к

01:28:30

перекиси водорода, посмотрите, как быстро

01:28:33

высвободится кислород,

01:28:50

всего лишь сто граммов печени сожжено моя

01:28:53

ракета почти 20 футов

01:28:59

ферменты печени делают расщепление

01:29:01

перекиси водорода невероятно эффективным,

01:29:03

это происходит в триллион раз быстрее,

01:29:06

это в миллион миллионов раз быстрее,

01:29:09

чем в противном случае

01:29:12

в «Метаморфозе» это ферменты, которые

01:29:15

разбирают хвост головастика,

01:29:19

а это означает расщепление

01:29:21

невероятно прочного белка под названием Коллаген

01:29:26

Коллаген является одним из наиболее важных

01:29:28

белков в биологическом мире. Это

01:29:30

белок, который на самом деле придает

01:29:32

эластичность сухожилиям,

01:29:36

хрящам и, конечно, нашей коже,

01:29:39

а в сказке о головастиках

01:29:42

он обеспечивает своего рода каркас. вот

01:29:44

это поддерживает эту структуру сейчас,

01:29:47

когда головастик превращается в

01:29:50

лягушку, что вам нужно сделать, это, по

01:29:52

сути, иметь фермент коллагеназу,

01:29:54

которая буквально разрезает коллаген

01:29:57

на мелкие кусочки и тем самым разбирает

01:30:00

этот каркас на части,

01:30:05

но как ферменты разрывают химические связи на части?

01:30:08

так невероятно быстро

01:30:12

позвольте мне показать вам, почему эту проблему

01:30:14

может решить только квантовая биология.

01:30:19

Подумайте об этом так: все эти различные

01:30:21

части узла подобны субатомным

01:30:24

частицам, электронам, протонам, которые теперь скрепляют

01:30:27

различные части молекулы

01:30:29

вместе, чтобы развязать узел, который

01:30:33

создали ферменты. перемещать протоны, но, как вы

01:30:36

можете видеть, это требует немало усилий

01:30:38

и много времени, если нужно

01:30:41

распутать много-много узлов, у

01:30:44

физиков есть причудливый способ сказать, что нужно

01:30:46

приложить усилия, чтобы что-то сделать, они

01:30:49

говорят, что вам нужно преодолеть энергетический

01:30:51

барьер

01:30:54

[Музыка]

01:30:58

окей, вот мой энергетический барьер,

01:31:02

и вот мой протон,

01:31:06

чтобы распасться на ту часть, ему нужно достаточно

01:31:09

энергии, чтобы преодолеть барьер,

01:31:13

проблема в том, что когда мы выясняем, сколько времени

01:31:16

это займет, слишком медленно

01:31:19

разрушать энергетический барьер головастика хвост,

01:31:22

но именно здесь протоны превращаются в

01:31:25

призраков,

01:31:29

я бы не стал винить вас за то, что вы думаете, что

01:31:31

это идея, которую

01:31:33

придумал умный теоретик, что это всего

01:31:35

лишь предположение, что-то, чему у нас

01:31:38

нет доказательств, но мы это делаем, это имеет

01:31:41

место все время

01:31:43

[Музыка]

01:31:45

в квантовом мире протонам не нужно

01:31:47

преодолевать барьеры

01:31:49

[Музыка]

01:31:53

они могут туннелировать,

01:31:58

туннелируя, удары в самое сердце

01:32:01

того, что самое странное в квантовой

01:32:02

механике, это не похоже ни на что, что мы видим в

01:32:05

нашем обычном Мире Квант. частица

01:32:07

может туннелировать из одного места в другое,

01:32:10

даже если ей придется пройти через

01:32:12

непроницаемый барьер.

01:32:14

В нашем повседневном мире они не являются твердыми объектами, такими как шары,

01:32:18

они имеют

01:32:21

нечеткое волнообразное поведение, которое позволяет

01:32:24

им просачиваться через энергетический барьер

01:32:27

частица. может исчезнуть по одну сторону

01:32:30

барьера и мгновенно появиться

01:32:32

по другую

01:32:35

в ядерной физике, этот эффект является

01:32:37

доказанным фактом,

01:32:40

без квантового туннелирования солнце просто

01:32:43

не светило бы,

01:32:47

но я никогда не думал, что увижу это

01:32:51

в головастике,

01:32:53

это трудно подчеркнуть, просто насколько странный этот

01:32:56

процесс, как будто я

01:32:59

подхожу к сплошной кирпичной стене и, как

01:33:01

призрак, исчезаю с одной стороны и снова

01:33:03

появляюсь с другой.

01:33:10

Преимущество туннелирования в его скорости,

01:33:17

оно быстрее, чем если бы протоны преодолевали

01:33:20

барьер

01:33:21

[Музыка]

01:33:23

как ядерный физик Квантовое туннелирование

01:33:25

- мой хлеб с маслом, субатомные

01:33:28

частицы, такие как протоны, делают это

01:33:30

постоянно, но какое это имеет отношение к

01:33:32

биологии,

01:33:39

ответ в том, что без квантовых

01:33:41

призраков метаморфоза головастика была бы

01:33:44

невозможна,

01:33:47

помните, что химические связи - это, по сути,

01:33:49

узлы,

01:33:52

туннелирование которых развязывает их. быстро

01:33:56

взгляните на эти два узла, на

01:34:00

первый взгляд они выглядят одинаково,

01:34:02

но есть небольшая разница:

01:34:04

у этого узла два коротких конца

01:34:07

веревки на одной стороне,

01:34:09

а у этого два коротких конца

01:34:12

на противоположных сторонах,

01:34:14

теперь вы думаете это не имеет

01:34:16

значения, но

01:34:18

вы видите, что этот узел

01:34:21

очень трудно разорвать,

01:34:24

тогда как этот

01:34:26

легко.

01:34:29

Квантовое туннелирование

01:34:33

превращает сильные узлы в слабые,

01:34:38

поэтому у головастика весь коллагеновый

01:34:42

каркас легко разрывается,

01:34:45

и, наконец, другие ферменты восстанавливают его.

01:34:49

форма лягушки,

01:34:54

квантовое туннелирование частиц —

01:34:56

одна из тех странных особенностей

01:34:58

субатомного мира, с которой такой физик, как я,

01:35:00

хорошо знаком, в конце концов, он

01:35:03

ответственен за радиоактивный распад, и он

01:35:06

происходит внутри Солнца. Это причина,

01:35:07

по которой Солнце и все звезды сияют, но

01:35:11

обнаруживаю, что это происходит внутри каждой

01:35:13

клетки каждого живого организма на

01:35:15

планете, потому что теперь каждая клетка содержит

01:35:18

ферменты, и я нахожу это поистине удивительным.

01:35:22

[Музыка]

01:35:25

Квантовая биология очаровывает

01:35:28

каждое живое существо, которое

01:35:31

мы видели, включая птиц и млекопитающих. насекомыми

01:35:35

и амфибиями управляют самые

01:35:37

странные законы науки

01:35:39

[Музыка],

01:35:41

но самый драматичный недавний

01:35:43

прорыв касается единственного жизненного

01:35:46

процесса, от которого зависят все эти формы жизни

01:35:51

версия воздуха и солнечного света в растениях

01:36:01

этот прекрасный образец - децидуальная гортань

01:36:04

или лиственница европейская его высота около ста

01:36:07

футов, и прямо в этот момент он

01:36:09

проходит как раз по эту сторону планеты.

01:36:11

Венера - это пуля с именем этого дерева.

01:36:16

Пуля - это фотон, приближающийся к концу

01:36:20

своего долгого пути от Солнца.

01:36:23

[Музыка]

01:36:26

его конечная судьба такова. чтобы дать толчок

01:36:29

серии химических реакций, которые

01:36:31

лежат в основе всей жизни на Земле,

01:36:35

фотосинтеза,

01:36:37

каждую секунду каждого дня на Земле создается шестнадцать

01:36:40

тысяч тонн новой растительной жизни,

01:36:44

и для меня невероятно думать, что

01:36:46

наше существование на этой планете зависит от того,

01:36:50

что происходит в следующая триллионная

01:36:52

секунды.

01:37:02

Решающей первой стадией

01:37:05

фотосинтеза является захват энергии

01:37:07

Солнца.

01:37:10

Его эффективность почти на сто процентов

01:37:12

превосходит любую человеческую технологию

01:37:15

[Музыка],

01:37:17

но способ, которым каждое растение на Земле

01:37:20

достигает этого, является одним из великие

01:37:22

загадки в биологии,

01:37:25

когда выяснилось, что квантовая

01:37:27

странность может содержать ответ,

01:37:29

физики с трудом могли в это поверить,

01:37:33

это было похоже на откровение, это было очень

01:37:35

интересно, потому что я привык работать над

01:37:38

проблемами, которые были довольно абстрактными

01:37:40

экспериментами, я был теоретиком,

01:37:42

но Я всегда связывал свою теорию с

01:37:44

экспериментами, которые были очень чистыми в

01:37:46

лаборатории, вещами, которые можно контролировать, но теперь я

01:37:48

обнаружил, что вещи, которые я знал,

01:37:50

могут помочь мне лучше понять, как

01:37:52

работает природа, на самом деле

01:37:55

я не знаю, с научной точки зрения это было похоже на нечто

01:37:57

новое. вдохновение для «Моей жизни как

01:38:00

ученого», так что я действительно, я бы сказал, что

01:38:03

влюбился в этот

01:38:07

учебник по биологии, в котором говорится, что цвет зеленых

01:38:10

растений происходит от молекул хлорофилла

01:38:14

внутри живых клеток, они поглощают

01:38:17

свет солнца, и

01:38:21

эта энергия затем

01:38:23

невероятно быстро передается в фабрика по производству продуктов питания

01:38:25

в сердце клетки

01:38:30

все это событие занимает всего лишь миллион

01:38:34

миллионных секунды, когда фотон

01:38:37

попадает в клетку, он выбивает электрон

01:38:40

из середины молекулы хлорофилла,

01:38:42

это создает крошечный пакет энергии,

01:38:44

называемый экзотон выход домой затем

01:38:48

прокладывает свой путь через лес

01:38:50

молекул хлорофилла, пока не достигнет

01:38:52

того, что сейчас называется реакционным центром,

01:38:55

где его энергия используется для запуска

01:38:57

химических процессов, которые создают

01:38:59

важнейшие биомолекулы жизни.

01:39:02

Проблема в том, что экзотон должен найти

01:39:05

его путь к реакционному центру, во-

01:39:07

первых,

01:39:14

учебник биологии не может объяснить, как

01:39:17

экзитон делает это,

01:39:21

потому что, конечно, он не знает, куда

01:39:23

он идет

01:39:25

[Музыка]

01:39:26

он просто подпрыгивает, как пинбол, в

01:39:29

процессе, называемом случайным блужданием

01:39:36

или позже он пройдет через

01:39:39

каждую часть клетки

01:39:42

[Музыка],

01:39:43

но это не самый эффективный способ

01:39:45

обойти

01:39:47

[Музыка],

01:39:50

потому что, когда выход в конечном итоге

01:39:52

достигает реакционного центра

01:39:55

чистыми чарами,

01:40:02

если выход просто слепо и беспорядочно

01:40:05

прыгает между молекулами хлорофилла, ему

01:40:07

потребуется слишком много времени, чтобы достичь

01:40:09

реакционного центра, и он потеряет свою

01:40:11

энергию в виде отходящего тепла, но это не происходит,

01:40:14

должно быть, происходит что-то совсем другое,

01:40:18

жизненно важная подсказка пришла из недавних

01:40:21

экспериментов, которые ошеломили мир ученые

01:40:24

[Музыка]

01:40:27

химики обстреливали растительные клетки лазерами, чтобы

01:40:30

имитировать захват солнечного света,

01:40:35

они подтвердили, что экзотом не

01:40:37

отскакивал по случайному маршруту через

01:40:40

клетку,

01:40:41

это первоначальное понимание не

01:40:43

объясняло то, что мы наблюдали в

01:40:45

лаборатории, поэтому загадка осознание окей,

01:40:48

тогда каково объяснение того, что мы

01:40:50

наблюдаем в лаборатории?

01:40:53

Решение в том, что растения подчиняются

01:40:57

самому известному закону во всей квантовой

01:40:59

механике,

01:41:02

принципу неопределенности, в котором

01:41:07

говорится, что никогда нельзя быть уверенным, что

01:41:10

выход находится в одном конкретном месте

01:41:14

[Музыка]

01:41:15

вместо этого она ведет себя как квантовая волна,

01:41:19

размазывающаяся по ячейке,

01:41:26

выход из которой не просто перемещается от А

01:41:29

к Б.

01:41:30

[Музыка]

01:41:32

в причудливом, но вполне реальном смысле

01:41:35

движется во всех направлениях

01:41:38

одновременно распространяясь как волна,

01:41:42

так что она может исследовать все возможные

01:41:44

Корни одновременно,

01:41:46

это ударяет в самое сердце того, что такого

01:41:48

странного в квантовой механике:

01:41:50

выход на Волне не просто идет в ту

01:41:53

или иную сторону, он следует всем путям

01:41:56

одновременно вот что дает ему такую

01:41:59

невероятную эффективность

01:42:02

[Музыка] вся

01:42:13

красота в том,

01:42:16

что экзотон пробует все пути к

01:42:20

реакционному центру, одновременно

01:42:23

стремясь найти самый быстрый способ

01:42:26

доставить свою энергию,

01:42:30

трудно выразить, насколько невероятным

01:42:33

кажется это открытие физикам Биологические клетки, как и я,

01:42:37

полны случайного

01:42:40

покачивания миллиардов атомов и

01:42:42

молекул,

01:42:44

которые каким-то образом экзотомы сохраняют свою форму

01:42:47

в виде прекрасных совершенных квантовых волн,

01:42:52

переносящих энергию, гарантирующую

01:42:55

жизнь. [Музыка]

01:43:00

это открыло

01:43:03

для меня совершенно новый научный путь, и мне очень

01:43:06

нравится тот факт, что для того, чтобы

01:43:08

полностью понять, что происходит там

01:43:09

или в растениях, вам необходимо взаимодействовать

01:43:12

с учеными, которые придерживаются совершенно

01:43:14

разных подходов, такими как биологи и

01:43:16

химики, но мы все должны собраться

01:43:20

вместе, чтобы действительно понять, в чем заключается

01:43:22

актуальность этой актуальности

01:43:24

для меня это одна из самых

01:43:25

захватывающих частей этой области,

01:43:30

настоящие научные эксперименты не оставляют

01:43:33

сомнений:

01:43:35

странная рука квантовой механики

01:43:38

сформировала весь живой мир.

01:43:43

Неудивительно, что вы должны найти

01:43:48

причину в квантовых трюках, используемых в биологических системах. потому что они

01:43:51

лучше. [Музыка]

01:43:56

квантовая запутанность обычно наблюдается в

01:43:59

жестко контролируемых условиях

01:44:01

физической лаборатории,

01:44:03

но теперь мы знаем, что Робинс использует ее для

01:44:05

навигации с необычайной точностью.

01:44:08

[Музыка]

01:44:12

Квантовые вибрации означают, что наши носы слушают

01:44:15

химические вещества,

01:44:17

улучшающие наше восприятие. мира

01:44:19

вокруг нас

01:44:21

[Музыка]

01:44:23

живые клетки всех животных зависят

01:44:26

от протонов, которые исчезают и появляются снова, как

01:44:30

призраки,

01:44:33

ускоряя жизненно важные процессы жизни.

01:44:38

[Музыка]

01:44:42

синтез раскрывает общую картину

01:44:46

мерцающего мира, где квантовые волны

01:44:49

улавливают солнечную энергию в мгновение

01:44:53

иногда люди говорят: «Ах, но физики

01:44:56

искали это десятилетиями,

01:44:58

а биология имела миллионы лет

01:45:01

[Музыка]

01:45:02

ультрасовременная наука квантовая

01:45:04

механика — это древний факт жизни,

01:45:10

в конце моего путешествия я хочу донести

01:45:12

эти идеи до их логический вывод,

01:45:14

конечно, как учёного, любые

01:45:16

мои предположения должны быть подкреплены

01:45:18

тщательными экспериментами, поэтому я хочу

01:45:21

придумать мысленный эксперимент, который поможет

01:45:24

мне ответить на самый большой биологический

01:45:26

вопрос, который я могу придумать,

01:45:28

играет ли квантовая физика какую-либо роль в этом

01:45:32

механизме самой эволюции

01:45:40

в 1859 году Чарльз Дарвин ошеломил мир

01:45:43

своей теорией эволюции путем естественного

01:45:46

отбора.

01:45:48

Он продолжил объяснять различия

01:45:50

между людьми и другими обезьянами.

01:45:52

[Музыка]

01:45:54

150 лет спустя нет никаких сомнений в том, что

01:45:57

теория Дарвина объясняет каждый

01:45:59

живой организм на суше и море,

01:46:04

но я хотел бы изучить последнюю

01:46:06

необычную интерпретацию его

01:46:09

идей,

01:46:15

может ли существовать квантовая теория

01:46:18

эволюции

01:46:20

[Музыка]

01:46:46

может ли квантовая эволюция объяснить, как

01:46:50

улитка на ее шоу,

01:46:54

улитки, которых я привык видеть в своем

01:46:57

саду за домом, имеют тенденцию у них довольно скучные

01:46:59

раковины, так что взгляните на эту красоту,

01:47:03

узоры на их раковине очень точно

01:47:06

совпадают с линиями на ножке,

01:47:11

это называется полосатой улиткой,

01:47:14

сепия цифра,

01:47:16

и узор здесь не случайно,

01:47:23

подойди и посмотри на это,

01:47:28

не так хорошо -адаптированные улитки чаще

01:47:31

встречаются здесь

01:47:33

этот камень называется Наковальня дрозда

01:47:36

певчий дрозд - главный

01:47:38

хищник улитки он ловит улитку и разбивает

01:47:41

панцирь о камень, чтобы добраться до

01:47:43

улитки, вот что я вижу здесь, это

01:47:46

то, что там не так ли много полосатых

01:47:48

раковин улиток, что позволяет предположить, что ее цвета

01:47:50

очень хорошо маскируют ее, скрывая от

01:47:52

птицы

01:47:53

[Музыка]

01:47:55

о,

01:47:57

теория Дарвина гласит, что эволюция

01:47:59

зависит от вариаций внутри вида,

01:48:04

улитки с камуфляжем с большей вероятностью

01:48:07

выживут и размножатся,

01:48:11

передавая свои панцири Следующее

01:48:13

поколение, чтобы вид в

01:48:16

целом стал лучше адаптированным,

01:48:21

поэтому вариации случайные различия

01:48:24

между улитками являются движущей силой

01:48:26

их эволюции.

01:48:29

Теперь все виды развиваются и адаптируются к

01:48:32

окружающей среде,

01:48:34

но вопрос, который я хотел бы изучить, заключается в том,

01:48:36

играет ли квантовая механика свою роль

01:48:38

в этом

01:48:42

единственный способ выяснить это с помощью

01:48:45

научных экспериментов,

01:48:49

поэтому мои приключения в квантовой биологии

01:48:51

наконец привели меня домой

01:48:53

[Музыка]

01:48:54

в Университет Суррея,

01:49:00

здесь, в лабораториях, я планирую

01:49:02

новый анализ самой знаменитой

01:49:04

молекулы в науке.

01:49:08

[Музыка]

01:49:10

дезоксирибонуклеиновая кислота или

01:49:16

щетинка ДНК Спираль хранит генетический код

01:49:19

каждого живого организма.

01:49:23

Примечательно, что

01:49:25

сам Дарвин понятия не имел, что создает

01:49:28

различия в видах. Структура

01:49:31

ДНК не была открыта до 1953 года

01:49:34

Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном.

01:49:36

Самая известная особенность ДНК - это,

01:49:39

конечно, ее красивая структура двойной спирали,

01:49:42

но это всего лишь каркас, настоящий

01:49:45

генетический секрет лежит между

01:49:50

четырьмя молекулами разного цвета, которые

01:49:52

называются основаниями,

01:49:55

цветовой код на одной стороне, скажем, синий, красный,

01:49:59

синий, образует ген, которому передают родители.

01:50:03

их потомство ген немного похож на

01:50:06

мозаику, он складывается вот так:

01:50:11

полная нить двойной спирали образует

01:50:14

цветной узор,

01:50:17

но другая нить всегда образует пары таким

01:50:20

же образом,

01:50:23

синее основание всегда сочетается с желтым, а

01:50:27

зеленое всегда сочетается с красным

01:50:31

потому что только эти цвета имеют правильную

01:50:34

форму, чтобы сочетаться друг с другом, Крик и

01:50:37

Ватсон поняли, что это обеспечивает

01:50:39

механизм передачи генетического

01:50:42

кода,

01:50:43

когда клетки воспроизводят две цепи

01:50:47

ДНК отдельно, готовые к копированию,

01:50:51

но красный по-прежнему сочетается с зеленым

01:50:56

и желтым. идет синий цвет,

01:50:59

поэтому постепенно клетка создает две новые

01:51:03

нити

01:51:05

две идеальные копии всего генетического

01:51:08

кода,

01:51:10

пока нет никаких генетических вариаций, эта

01:51:14

новая копия идентична оригиналу,

01:51:16

но вот интересный момент, во время

01:51:19

процесса копирования иногда может произойти что-то очень

01:51:21

важное

01:51:23

ошибки закрадываются

01:51:25

[Музыка]

01:51:27

их называют мутациями,

01:51:31

давайте посмотрим на эти два основания,

01:51:35

два зубца, которые удерживают их вместе, —

01:51:39

это субатомные частицы, это протоны,

01:51:42

это, по сути, связи между

01:51:44

нитями ДНК, через которые

01:51:46

могут перепрыгивать эти протоны. на

01:51:49

другую сторону,

01:51:51

если нити разделятся, когда протоны

01:51:54

перепрыгнули через них, они окажутся

01:51:57

в неправильном положении,

01:52:01

теперь это красное основание больше не будет связываться с

01:52:05

зеленым основанием, вместо этого ему придется связываться с

01:52:10

желтым основанием,

01:52:12

вставляя его обратно,

01:52:15

мы видим, что теперь эта копия больше не

01:52:17

идентична оригиналу, потому что у меня

01:52:19

здесь желтая основа вместо

01:52:22

зеленой, мы ввели генетическую мутацию,

01:52:26

прыгающие протоны изменили бы ДНК улитки,

01:52:31

они могли бы создать новый ген для маскировочных

01:52:34

панцирей,

01:52:35

вопрос в том, как это сделать протоны прыгают,

01:52:42

я верю, что квантовое привидение

01:52:44

может взять верх

01:52:47

сейчас, чтобы произошли эти мутации,

01:52:49

протоны должны преодолеть энергетический

01:52:52

барьер,

01:52:53

и если вы хорошо помните, что произошло с

01:52:55

ферментами, вы, вероятно, сможете догадаться,

01:52:57

что будет дальше

01:53:01

[Музыка]

01:53:02

протоны могут вести себя так, как будто барьеров не

01:53:05

существует,

01:53:07

они туннелируют насквозь,

01:53:11

но действительно ли происходит этот призрачный эффект,

01:53:19

мои коллеги по биологии уже

01:53:21

ищут самые первые доказательства

01:53:24

квантовых мутаций, на самом

01:53:28

деле даже не знали о квантовой

01:53:30

механике, поэтому, когда вы говорите им, что

01:53:32

знаете, что частицы могут быть в двух местах

01:53:34

одновременно их машины они не будут в моих

01:53:36

клетках они не могут

01:53:38

наши эксперименты включают образцы

01:53:40

бактерий

01:53:42

первый образец готовится в обычной

01:53:45

воде, содержащей ядра водорода или

01:53:48

протоны,

01:53:50

когда бактерии размножаются, мы просто

01:53:53

считаем мутации,

01:53:56

но если наша теория верно, тогда мы

01:53:59

сможем изменить скорость, с

01:54:01

которой происходят мутации,

01:54:03

вспомните, как мы тестировали квантовую

01:54:05

теорию запаха, что, если я заменю

01:54:08

протон его старшим братом дейтроном,

01:54:11

это ядро атома

01:54:13

дейтерия, теперь крайне важно, что дейтрон

01:54:17

в два раза тяжелее протона, и это

01:54:19

должно влиять на то, насколько легко

01:54:21

дейтрону пройти квантовый туннель.

01:54:24

Квантовая механика полна сюрпризов. Протоны

01:54:28

легко туннелируют.

01:54:32

Дейтроны не делают этого.

01:54:47

Образец бактерий

01:54:50

готовится в тяжелой воде, полной

01:54:52

нейтронов.

01:54:55

Наша теория гласит, что мутаций должно быть гораздо меньше,

01:55:00

и на данный момент результаты чрезвычайно

01:55:03

обнадеживают. Проведенные нами предварительные эксперименты

01:55:05

дают нам намек на то, что

01:55:09

частота мутаций действительно занижена и

01:55:11

дейтерированной воды, мы обнаруживаем, что она

01:55:13

ниже, поэтому я предполагаю, что мы правы,

01:55:16

но нам придется немного подождать,

01:55:19

прежде чем мы будем уверены, что

01:55:22

окончательное доказательство будет в будущем,

01:55:25

даже если мы правы. Квантовое туннелирование -

01:55:29

редкое явление. форма мутации,

01:55:32

но наши результаты обещают веские доказательства

01:55:34

для нового объяснения одного из наиболее

01:55:37

фундаментальных процессов жизни,

01:55:41

даже ближайшая возможность нового

01:55:44

квантового механизма эволюции сама по себе

01:55:46

чрезвычайно захватывающая, на самом деле

01:55:50

история квантовой биологии только

01:55:52

начинается, что лягушка, малиновка,

01:55:55

плодовая мушка и дерево показали нам,

01:55:57

что настоящие квантовые эффекты происходят

01:56:00

в природе постоянно,

01:56:02

и если мы что-то и узнали

01:56:04

из истории квантовой механики,

01:56:05

так это то, что мы никогда не можем быть уверены, где

01:56:08

будут новые открытия. возьми нас дальше

01:56:11

[Музыка]

01:56:19

Квантовая биология — это революция в

01:56:22

науке,

01:56:24

но мне пора вернуться на физический

01:56:27

факультет.

01:56:33

[Музыка]

Описание:

Join Professor Jim Al-Khalili on an intriguing journey through the enigmatic realm of quantum physics, a scientific theory that has baffled and fascinated minds since the early 20th century. It all began with a seemingly innocuous question about the functioning of light bulbs, leading scientists on a profound exploration into the sub-atomic universe, where the ordinary rules of reality are flipped upside down. Welcome to Progress -- the home of history's greatest leaps forward. From the seismic invention of the world's first printing press to the great rocket-powered marvels that took us to the stars, we'll be bringing you world-class documentaries celebrating history's greatest inventions and technological breakthroughs. Discover the past on History Hit with ad-free exclusive podcasts and documentaries released weekly presented by world renowned historians Dan Snow, Suzannah Lipscomb, Matt Lewis and more. Get 50% off your first 3 months with code PROGRESS 👉 https://www.historyhit.com/subscription/ Progress is part of the History Hit Network.

Готовим варианты загрузки

Популярные

HD видео

Только звук

Все форматы

* — Если видео проигрывается в новой вкладке, перейдите в неё, а затем кликните по видео правой кнопкой мыши и выберите пункт "Сохранить видео как..."

** — Ссылка предназначенная для онлайн воспроизведения в специализированных плеерах

Вопросы о скачивании видео

Как можно скачать видео "Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress"?

Сайт http://unidownloader.com/ — лучший способ скачать видео или отдельно аудиодорожку, если хочется обойтись без установки программ и расширений. Расширение UDL Helper — удобная кнопка, которая органично встраивается на сайты YouTube, Instagram и OK.ru для быстрого скачивания контента.
Программа UDL Client (для Windows) — самое мощное решение, поддерживающее более 900 сайтов, социальных сетей и видеохостингов, а также любое качество видео, которое доступно в источнике.
UDL Lite — представляет собой удобный доступ к сайту с мобильного устройства. С его помощью вы можете легко скачивать видео прямо на смартфон.

Какой формат видео "Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress" выбрать?

Наилучшее качество имеют форматы FullHD (1080p), 2K (1440p), 4K (2160p) и 8K (4320p). Чем больше разрешение вашего экрана, тем выше должно быть качество видео. Однако следует учесть и другие факторы: скорость скачивания, количество свободного места, а также производительность устройства при воспроизведении.

Почему компьютер зависает при загрузке видео "Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress"?

Полностью зависать браузер/компьютер не должен! Если это произошло, просьба сообщить об этом, указав ссылку на видео. Иногда видео нельзя скачать напрямую в подходящем формате, поэтому мы добавили возможность конвертации файла в нужный формат. В отдельных случаях этот процесс может активно использовать ресурсы компьютера.

Как скачать видео "Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress" на телефон?

Вы можете скачать видео на свой смартфон с помощью сайта или pwa-приложения UDL Lite. Также есть возможность отправить ссылку на скачивание через QR-код с помощью расширения UDL Helper.

Как скачать аудиодорожку (музыку) в MP3 "Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress"?

Самый удобный способ — воспользоваться программой UDL Client, которая поддерживает конвертацию видео в формат MP3. В некоторых случаях MP3 можно скачать и через расширение UDL Helper.

Как сохранить кадр из видео "Quantum Physics: The Science That Defies All Logic | Secrets Of Quantum Physics | Progress"?

Эта функция доступна в расширении UDL Helper. Убедитесь, что в настройках отмечен пункт «Отображать кнопку сохранения скриншота из видео». В правом нижнем углу плеера левее иконки «Настройки» должна появиться иконка камеры, по нажатию на которую текущий кадр из видео будет сохранён на ваш компьютер в формате JPEG.

Сколько это всё стоит?

Нисколько. Наши сервисы абсолютно бесплатны для всех пользователей. Здесь нет PRO подписок, нет ограничений на количество или максимальную длину скачиваемого видео.