В процессе работы над индивидуальным проектом по физике "Реальность-иллюзия" ученица 9 класса школы определила, что принято считать иллюзией и каким образом она проявляется в нашей повседневной жизни, рассмотрела противоположные ей явления в природе.

Подробнее о проекте:

В учебной исследовательской работе по физике "Реальность-иллюзия" автор изучает теоретический материал по выбранной теме, рассказывает, как определяли иллюзию выдающиеся личности и ученые, дает академическое обоснование понятия "иллюзия", объясняет взаимосвязь иллюзии и реальности, изучает свойства и характеристики материи.

В готовом творческом и исследовательском проекте по физике "Реальность-иллюзия" автор описывает, что такое объективная реальность, рассматривает уникальные теории и эксперименты известнейших ученых, например, парадокс кота Шредингера, парадокс друга Вигнера, а также проводит эксперименты и определяет, насколько реальность и иллюзия зависимые друг от друга явления.

Оглавление

Введение
1. Что такое объективная реальность?
2. Уникальные теории и эксперименты известнейших ученых.
2.1. Парадокс кота Шредингера.
2.2. Парадокс друга Вигнера.
2.3. Эксперимент Массимилиано Пройетти.
2.4. Эксперимент «Мозг в колбе».
Заключение
Список использованной литературы

Что же такое реальный мир и как его познать? Эта загадка мучила не одно поколение. Осмысления того, кто создал мир, что лежит в основе мира всегда волновали человека.

И на сегодняшний день одной из актуальных проблем является «понятие материи» т.к. она является одним из руководящих методологических принципов естественнонаучного исследования.

Главной задачей проектной работы будет являться рассмотрение проблем материи во всех проявлениях квантовой физики.

Квантовая физика поставила ученых во всем мире в тупик, особенно с открытием, что наша физическая материальная реальность — не физическая.

"Все, что мы называем реальным, состоит из вещей, которые нельзя рассматривать как реальные". - Нильс Бор.

По определению, объективная реальность – это весь материальный мир в целом, во всех его формах и проявлениях, существующий независимо от человеческого сознания и первичный по отношению к нему.

Почему я чувствую какой-то предмет: его цвет, объем, вес, температуру? – так я ощущаю силы, воздействующие на мои сенсоры, и рисую себе предмет, согласно своим ощущениям. При этом не задумываюсь над тем, что же на самом деле мой мозг нарисовал.

Ученые доказали, что мозг каждую секунду обрабатывает свыше четырехсот миллиардов бит информации. Из этого астрономического количества мы осознаем лишь около двух тысяч бит! Что же в таком случае мы себе рисуем? Разве можно это считать реальностью?

Это подобно изображению на экране компьютера, которое рисуется электромагнитными силами. С той лишь разницей, что у нас более качественная картинка – трехмерная, живая, ощутимая, но такая же далекая от реальности.

Подобным образом мы воспринимаем всю окружающую нас действительность. Мы так привыкли к этому фильму, что он кажется нам правдивым. Сегодня ученые уже вплотную приблизились к решению труднейшей задачи – отображению окружающей действительности средствами компьютерной техники. Существующая пока еще грань между компьютерным изображением и окружающим нас миром уже начинает быстро стираться.

Научные знания непрерывно меняются на протяжении всей человеческой истории. Старые “знания” постоянно откланяются, когда мы сталкиваемся с новыми. Некоторым новым идеям грозит наше нынешнее понимание физики, но как мы можем иметь представление о физике, когда то, что мы называем «материя» даже, не существует?

Как мы можем понять это, если, когда мы наблюдаем атом на мельчайшим уровне, его поведение меняется? Квантовый мир, безусловно, странный, и можно с уверенностью сказать, что мы его не понимаем, но мы понимаем значимость и потенциал, который у него есть, чтобы помочь изменить наш мир. Мы начинаем признавать, что, возможно, не физические свойства управляют Вселенной, и мы переключаем наше внимание в сторону сознания и той роли, которую оно играет в отношении физических составляющих нашей реальности.

Понятие, что атом — это мельчайшая частица во Вселенной пошатнулось с открытием, что сам атом состоит из еще более мелких, субатомных элементов. Что было еще более шокирующим — было открытием, что эти субатомные частицы излучают различные “странные энергии”. Некоторые ученые утверждают, что выводы в рамках квантовой физики применимы и значимы только на субатомном уровне, но не все ли мы существуем на субатомном уровне? Когда мы наблюдаем за собой и своей внешней средой на минимальном уровне, мы не состоим из атомов? Мы не состоим из субатомных частиц? Мы не то, что мы наблюдаем?

Квантовые физики обнаружили, что физические атомы состоят из вихрей энергии, которые постоянно вращаются и вибрирует, каждый излучает свою собственную уникальную энергетическую подпись. Поэтому, если мы действительно хотим наблюдать за собой и понять кто мы, то должны принять тот факт, что мы действительно существа из энергии и вибрации, излучающие свою уникальную энергетическую подпись, что квантовая физика показала нам снова и снова.

Мы гораздо больше, чем то, как мы воспринимаем себя. Если бы вы наблюдали состав атома в микроскоп, то увидели бы, небольшой, невидимый торнадо, как вихрь, с бесконечно малыми энергетическими вихрями кварков и фотонов.

Та еще загадка, не так ли? Наш опыт говорит нам, что наша реальность состоит из физических материальных вещей, и что наш мир является самостоятельно существующим объективным. В то же время квантовая механика показывает, что нет никакой истинной “телесности” во Вселенной, что атомы состоят из сфокусированных вихрей энергии — миниатюрных торнадо, которые постоянно появляются и исчезают.

Откровение, что Вселенная не является конструкцией из физических частей, предложенных Ньютоновской физикой, и вместо этого исходит из целостной запутанности несущественных энергетических волн, основывается на работе Альберта Эйнштейна, Макса Планка и Вернера Гейзенберга, в том числе.

«Фундаментальное заключение новой физики также признает, что наблюдатель создает реальность. Как наблюдатели, мы лично вовлечены в создание нашей собственной реальности. Физики были вынуждены признать, что Вселенная — это “умственная” конструкция.

Физик-новатор сэр Джеймс Джинс написал: “Поток знания направляется к немеханической реальности; Вселенная начинает выглядеть более как великая мысль, чем как большая машина. Разум больше не кажется случайным нарушителем в царстве материи, мы должны приветствовать его как Творца и управляющего области материи.» — С. Р. Генри, “Ментальная Вселенная”

Мы больше не можем игнорировать тот факт, что наши убеждения, восприятие и отношение (сознание) создают мир.

Мы — атомы, состоящие из субатомных частиц, которые являются на самом деле связкой энергии, вибрирующей на определенной частоте. Эти колебательные энергетические существа проявляют сознание, которое создает и взаимодействует с нашим физическим материальным миром.

Исследования показали, что положительные эмоции и мир внутри себя может привести к совершенно разному опыту для человека, излучающего эти эмоции, а также для окружающих. На нашем субатомном уровне, колебательные изменения частоты проявляют физическую реальность? Если да, то каким образом? Мы знаем, что, когда атом изменяет свое состояние, он поглощает или излучает электромагнитные частоты, которые отвечают за изменение его состояния. Разные состояния эмоций, восприятия и чувств — результат различных электромагнитных частот? Да! Это было доказано.

Нематериальный мир странный, не так ли? Тот факт, что материальная субстанция (материя) появляется из воздуха, с большим количеством доказательств, указывающих на сознание, как то, что его создает, — это очень интригующе. В одну минуту мы чувствуем физический объект в наших руках, например, монету, и затем в следующую минуту мы понимаем, что, если мы рассмотрим эту монету под атомным микроскопом, мы увидим, что мы на самом деле ничего не держим.

«Иллюзия – вот единственная реальность» - Гюстав Флобер

«Свойственная физическим и ментальным объектам бесформенность называется реальностью» - Аватамсака – сутра

«Реальность – это волны, распространяющиеся во времени как назад, так и вперёд»
- Джон Л. Кастри

Немецкими учеными из института Фраунгофера совсем недавно был создан 3D-дисплей, который при помощи двух камер отслеживает положение глаз зрителя и соответствующим образом подстраивает изображение.

А японские физики из национального института передовых прикладных наук и технологий (AIST) в своих разработках продвинулись еще дальше, создав возможность зрителю также пощупать объемное изображение, испытать чувство осязания. Эффект достигается посредством миниатюрных приборчиков, надеваемых на пальцы. Они снабжены рисунками – маркерами, которые распознает набор камер.

В данной новинке компьютер вычисляет положение пальцев и может двигать виртуальный объект. Но иллюзия была бы неполной без обратной тактильной связи. За этот эффект тоже отвечают "наперстки", в работе которых задействованы небольшие вибрации.

Главное же в создании иллюзии – это синхронизация взаимодействия всех сторон процесса. С этой целью при перемещении пальцев пользователя компьютер вычисляет силу, приложенную к наблюдаемому объекту, и заставляет этот объект деформироваться с той степенью и в том направлении, которое согласуется с положением пальцев.

Одновременно система создает тактильный и кинестетический, связанный с движением в пространстве, отклик нужной силы. При этом можно испытывать ощущение абсолютно реального физического контакта.

Ученые полагают, что на основе этой технологии можно создавать даже виртуальные музеи. Компьютер позволяет не только увидеть скульптуры, но и потрогать их.

Это бесспорно яркое открытие в сфере тактильных ощущений. Сегодня уже возможно создание иллюзий, по своим законам удивительно сходных с иллюзиями зрительными. Каков механизм таких "фокусов"? Ученые только приоткрывают завесу тайны.

Таким образом, новейшие технологии позволяют видеть, слышать и даже трогать объемные компьютерные изображения. Более того, американские ученые предприняли попытку создания у пользователей компьютеров также иллюзии запахов и вкусов. Они снабдили компьютер сменным картриджем, содержащим более 100 различных ароматических веществ, которые по команде компьютера смешиваются, образуя нужный запах.

Основой технологии (подобно тому, как это происходит в струйном принтере) является тот факт, что "сложный запах может быть воссоздан путем смешения ограниченного числа "элементарных" составляющих.

По свидетельству разработчиков, устройство уже сегодня дает возможность более чем на половину решить задачу обеспечения полного спектра различимых человеком запахов.

Принципиальная схема технологии состоит из трех этапов: оцифровка запахов, передача информации и синтез запахов. При этом интенсивность определяется специальным регулятором.

А вот французским ученым удалось создать робота, который моделирует основные процессы, происходящие при поедании пищи человеком. Остается только оцифровать эти процессы, передать информацию и воспроизвести вкусовые ощущения посредством разработанной матрицы датчиков, накладываемой на язык пользователя персонального компьютера.

Однако до сих пор даже в самых дорогих устройствах не делалось попыток воздействовать на способность человека воспринимать запах и вкус одновременно. При этом стоит заметить, что обонятельные и вкусовые рецепторы человека неразрывно связаны между собой. По некоторым данным, около 70% "вкусовых" свойств пищи определяется именно ее запахом.

И хотя, несомненно, главным источником восприятия окружающей среды для человека являются зрение и слух (около 95% воспринимаемой информации определяется зрением и слухом), тактильные ощущения, запахи и вкус достаточно сильно влияют на наше состояние. Поэтому для полноты картины создаваемой иллюзии важно смоделировать все пять органов ощущений.

Исходя из того, что любой объект в окружающей нас среде, является одновременно приемником и излучателем физических колебательных процессов, функционируя строго в настройке своего диапазона – получаем возможность выделить из всего спектра нужные частоты для того или иного органа наших чувств.

При этом основная трудность, безусловно, состоит в синхронизации принимаемых сигналов. В связи с этим и моделирование всех пяти органов ощущений и тем более построение виртуальной действительности является архисложной, но очень почетной задачей

Несомненно, что ученые еще только в начале этого трудного пути. Однако если вспомнить первые радио и телеприемники, а также компьютеры и сравнить их с современными устройствами, то сомневаться в преодолении этих сложностей нет оснований.

Но даже первые шаги, проделанные учеными в направлении компьютерного моделирования окружающей действительности, дают веские основания заявить, что взаимодействие сущностей, отражающих свойства физического объекта и согласованных между собой - рождает иллюзию физической реальности.

Таким образом, объективная реальность растворяется, превращаясь в виртуальную, а грань между реальной и виртуальной действительностью исчезает.

«Несмотря на непревзойденный эмпирический успех квантовой теории, само предположение, что это может быть буквально истинным описанием природы, все еще сталкивается с цинизмом, непониманием и даже злобой.» -Т. Фолджер, “Quantum shmantum”, 2001

Парадокс кота Шредингера связан с квантовой механикой и был впервые предложен физиком Эрвином Шредингером. Эксперимент состоит в том, что кот, заперт внутри коробки вместе с радиоактивным элементом и пузырьком смертельного яда. Шанс того, что радиоактивный элемент распадется в течение часа, составляет 50/50. Если это произойдет, молот, прикрепленный к счетчику Гейгера, разобьет пузырек, выпустит яд и убьет кота.

Так как существуют равные шансы того, что это случится, или не случится, то до того, как коробку откроют, кот может быть одновременной жив и мертв.

Суть состоит в том, что, так как никто не наблюдает за тем, что происходит, кот может существовать в разных состояниях. Это похоже на известную загадку, которая звучит так: “Если дерево упало в лесу; и никто этого не слышит, издает ли оно звук?"

Кот Шредингера показывает необычную природу квантовой механики, согласно, которой некоторые частицы настолько малы, что мы не можем их измерить, не изменив их. До того, как мы их измерим, они существуют в суперпозиции — то есть в‚ любом состоянии одновременно.

«В парадоксе друга Вигнера, сформулированном физиком Юджином Вигнером, происходит следующее: предположим, что вместо того чтобы самому наблюдать кошку, Вигнер просит это сделать своего друга. Его друг открывает ящик, видит кошку и затем сообщает результаты своего наблюдения Вигнеру. На этом этапе мы можем говорить, что Вигнер только что актуализировал реальность, которая включает в себя его друга и кошку.

Здесь есть парадокс: была ли кошка жива или мертва, когда друг Вигнера ее наблюдал, но до того, как он сообщил результат наблюдения? Говорить, что, когда друг Вигнера наблюдал кошку, ее состояние не коллапсировало, значит утверждать, что его друг пребывал в бессознательном состоянии, пока Вигнер его не спросил — что сознание его друга не могло решить, жива кошка или мертва, без побуждения со стороны Вигнера».

Парадокс стал важным, потому что ученые проводят эксперименты, чтобы установить объективные факты. Но если они сталкиваются с разными реальностями, как им договориться о том, какими могут быть эти факты? Мысленный эксперимент Вигнера никогда не был чем-то большим — просто мысленным экспериментом.

Массимилиано Пройетти из Университета Хериот-Ватт в Эдинбурге и несколько его коллег заявили, что впервые провели этот эксперимент (усложнённый вариант Друга Вигнера): создали разные реальности и сравнили их. И пришли к выводу, что Вигнер был прав: эти реальности могут быть непримиримыми насколько, что невозможно прийти к единому мнению об объективных фактах в эксперименте.

Они реализовали расширенный сценарий «друга Вигнера» в современном эксперименте с шестью фотонами.

Шесть фотонов были запутаны, чтобы создать две альтернативные реальности — одну, представляющую Вигнера, а вторую — Вигнеровского друга. Друга Вигнера измеряет поляризацию фотона и сохраняет результат. Затем Вигнер выполняет измерение интерференции, чтобы понять, находятся ли измерение и фотон в суперпозиции.

Эксперимент дал неоднозначный результат. Оказывает, обе реальности могут сосуществовать, даже если они дают непримиримые результаты, как и предсказывал Вигнер. Это поднимает ряд интересных вопросов, побуждающих физиков пересмотреть природу реальности.

Идея того, что наблюдатели могут в конечном итоге согласовать свои измерения в какой-нибудь фундаментальной реальности, основана на нескольких предположениях. Во-первых, универсальные факты действительно существуют, и наблюдатели могут о них договориться.

Но есть и другие предположения. Одно из них заключается в том, что наблюдатели вольны делать любые наблюдения, какие захотят. И еще одно: выбор, который делает один наблюдатель, не влияет на выбор других наблюдателей. Это предположение физики называют локальностью.

Если существует объективная реальность, с которой все могут согласиться, все эти допущения будут верными.

Но результат Пройетти и его коллег предполагает, что объективной реальности не существует. Другими словами, эксперимент предполагает, что одно или больше допущений — о том, что существует реальность, с которой мы согласимся; что есть свобода выбора; или о локальности — должно быть неверным.

Конечно, есть и другой вариант. Вариант того, что существует лазейка, которую экспериментаторы пропустили. В действительности, физики пытались закрыть лазейки в подобных экспериментах много лет, однако они признают, что, возможно, никогда не смогут закрыть их все.

Тем не менее, работа имеет важные последствия для науки. Следующий шаг — пойти дальше: создать эксперименты, создающие все более причудливые альтернативные реальности, которые невозможно примирить. Куда это приведет нас, никто не знает.

В философии скептицизма существует один любопытный мысленный

эксперимент, так называемый «мозг в колбе». Смысл этой модели заключается в аналогии принципа восприятия мозга человека, находящегося в черепной коробке, и мозга, подключенного к датчикам восприятия, имитирующих работу органов чувств человека. Сигналы, поступающие от нейронов тела и сигналы датчиков в этом случае выполняют аналоговую функцию, и возникает парадокс – невозможно отличить, в каком случае будет восприятие истинной реальности, а в каком - лишь ее имитация.

Этот парадокс ставит под вопрос истинность субъективного идеального

восприятия человека, если предположить возможность «мозга в колбе»,

существующего отдельно от самого человека и от реальности, воспринимаемой им как истинная. Из этого следует, что реальность каждого отдельного человека отличается от реальности другого. Она просто проецируется как по заданной программе видеоигры на подкорки мозга. Отсюда возникает вопрос:

• насколько истинна та реальность, которую мы воспринимаем? Что из себя представляет реальность, существующая только в одной-единственной вариации как некий абсолют, согласно философии дуализма Платона?
• каждый из нас одновременно воспринимает свою
• собственную идеальную реальность и не воспринимает ее как материальную, а также - особенности соотношения сознания (идеального) к реальному миру (материальному).

Пока мозг испытуемого подключен к датчикам, он не осознает того, что происходит на самом деле. Многие люди так и живут, не выходя за пределы своего субъективного идеального мира, который для них существует один, если сослаться на философию субъективного идеализма Беркли.

В этом случае все происходящее вокруг будет лишь плодом восприятия, и будет существовать только в сознании воспринимающего. Так можно прожить всю жизнь, пока она не подкинет сюрпризы и не заставит человека поменять свое отношение к типу восприятия реальности и начать корректировать свои мысли и поступки в соответствии с возникающей конъюнктурой.

Пытливый человек из века в век ищет истину в продуктах деятельности своего мозга и деятельности мозга других людей. Примером тому служит популярность афоризмов и крылатых высказываний выдающихся людей разных времен. Иначе говоря, анализируя происходящее с ним и вокруг него, либо считываясь с анализом других людей, сомневающийся пытается приблизиться к единственно верной мысли, не допуская, что в случае нахождения его мозга в колбе, любые его домыслы могут быть истинными для идеальной реальности, спроецированной его же мозгом, но для материальной же реальности окажутся ложными.

И, понимая, что может быть не прав, он создает себе некий образ истинной реальности, называя ее Богом. Но проблема заключается в том, что пока датчики присоединены к мозгу, он никогда не узнает «настоящей» реальности, то есть человек никогда не сможет познать Бога, он может лишь предполагать. В случае же отсоединения датчиков от мозга, все происходящее вокруг будет знаменовано как отображение материальной реальности, самого Бога в абсолютном проявлении.

А так как восприятие этой реальности было бы единственно верным, отсюда следует, что все люди воспринимали бы все одинаково и не было бы разницы в их деятельности и поведении. Образовавшаяся объективная идеальная реальность стала бы прямой проекцией материального мира без искажений субъективного. Мир предстал бы идеальным, с точки зрения совершенства. А совершенство может проявляться как в традиционно понимаемом добре, так и в зле.

Учитывая, что доказать вариант существования мозга в колбе либо в черепной коробке невозможно, остается лишь периодически представлять свой мозг отключенным от датчиков восприятия и решать, насколько та («прошлая») реальность была отлична от представшей - истинной. Если никаких искажений нет, то появится вероятность того, что реальность и вправду была истинной, но сомневаться в этом все равно придется при желании не застрять в паутине матрицы на всю жизнь.

Таким образом, модель «мозг в колбе» служит хорошим инструментом для познания человеком материального мира, образования более глубокого восприятия, лучшей способности разбираться в потоке посещающей его восприятие информации, что является важными качествами в наш век высоких технологий и скоростей.

Применяя эту модель на практике, человек обнаружит, что его субъективное идеальное восприятие несовершенно, после чего оно сменится на объективное, наиболее точно отображающее аспекты реалий. Недаром говорят, что мысли материальны. Пользуясь появившейся картиной, человек сможет увидеть прозрачными свои способности в материальном мире, что поможет ему реализоваться, найти себя в интересующей его области, сделать карьеру и тем самым стать полезным для общества.

Безумная мудрость всегда предполагала, что мир совсем не таков, каким он нам представляется, что принимаемое нами обычно за реальность не имеет с ней ничего общего. В течение многих веков святые и мудрецы пытались сказать нам это языком мистики и поэзии. Теперь современные учёные говорят во многом то же самое на языке физики, биологии и астрономии. По мнению учёных, «реальность» гораздо удивительней того, что, когда- либо мог вообразить.

Конечно же, у любой медали всегда есть обратная сторона. Безумная мудрость допускает, что нынешняя научная картина реальности, возможно, так же далека от истинного положения вещей, как и все предыдущие. Помимо всего прочего, Вселенная может вводить мистиков в не меньшее заблуждение, чем физиков и психологов.

Как бы то ни было, постоянное изменение взглядов на реальность и новые прозрения в отношении странной до невозможности природы вещей должны, по крайней мере, подталкивать нас к следующему выводу: возможно мы так никогда не поймём происходящего, а если когда-нибудь и поймём, то может быть, горько об этом пожалеем.

«Когда вы наконец сможете увидеть сквозь все завесы истинную природу вещей, вы будете, не переставая повторять: «Это совсем не то, что мы об этом думали!» - Руми

Лучшее, что мы можем сделать сейчас — это понять, что человечество должно работать сообща, в сотрудничестве и взаимопонимании. Мы должны осознать, что мы все взаимосвязаны, что мы легко можем решить наши проблемы, учитывая тот факт, что у нас есть целый ряд решений. Только так мы сможем реализовать и применить эти решения через сдвиг в сознании.

Для написания данной работы были использованы ресурсы Сети.