Потрясение № 4 – принцип неопределенности

В классической физике все параметры объекта, включая его пространственные координаты и скорость, могут быть измерены с точностью, ограниченной только возможностями экспериментальных технологий. Но на квантовом уровне всякий раз, когда вы определяете одну количественную характеристику объекта, например скорость, вы не можете получить точных значений других его параметров, например координат. Другими словами: если вы знаете, как быстро объект движется, вы не можете знать, где он находится. И наоборот: если вы знаете, где он находится, не можете знать, с какой скоростью он движется.

Как бы ни изощрялись экспериментаторы, какие бы продвинутые технологии измерений ни использовали – заглянуть за эту завесу им не удается.

Вернер Гейзенберг, один из пионеров квантовой физики, сформулировал принцип неопределенности. Суть его в следующем: как ни бейся, одновременно невозможно получить точные значения координат и скорости квантового объекта. Чем большей точности мы добиваемся в измерении одного параметра, тем более неопределенным становится другой.

Меня занимает не то, «почему квантовая физика настолько интересна?», а вопрос «Почему ТАК МНОГО ЛЮДЕЙ интересуется квантовой физикой?» Эта наука бросает вызов общепринятому представлению о мире; она говорит, что самые очевидные вещи, которые мы ЗНАЕМ, таковыми не являются. И все же она очаровывает миллионы людей – даже тех, кто совсем не связан с наукой.

– Уилл —

Потрясение № 5 – нелокальность, ЭПР-парадокс и теорема Белла

Альберт Эйнштейн недолюбливал квантовую физику (и это еще мягко сказано!). Оценивая изложенную в квантовой физике вероятностную природу субатомных процессов, он говорил: «Бог не играет в кости с Вселенной». А вот Нильс Бор ему отвечал: «Перестаньте учить Бога, что ему делать!»

Я, должно быть, свела Марка и Уилла с ума, потому что миллион раз на дню спрашивала: «Какое это имеет отношение ко мне? Зачем мне заниматься этим идиотским квантовым миром – в моем мире и так достаточно идиотизма!» И я до сих пор не уверена, что хотя бы кое-как разобралась в квантовой механике. Фред Алан Вольф мне сказал: «Если ты считаешь, что поняла эти вещи, – значит, вообще не представляешь, о чем идет речь!» Но все-таки во всем этом квантовом безобразии я пришла к твердому убеждению: надо наслаждаться хаосом микромира и восхищаться неведомым – ибо оно дарит великие переживания, преобразующие твое сознание.

– Бетси —

В 1935 году Эйнштейн и его коллеги Подольский и Розен (ЭПР) попытались нанести поражение квантовой теории. Ученые на основании положений квантовой механики провели мысленный эксперимент и пришли к парадоксальному выводу. (Он должен был показать ущербность квантовой теории.) Суть их размышлений такова. Если мы имеем две одновременно возникшие частицы, то это означает, что они взаимосвязаны или находятся в состоянии суперпозиции. Отправим их в разные концы Вселенной. Затем изменим состояние одной из частиц. Тогда, согласно квантовой теории, другая частица мгновенно приходит в то же состояние. Мгновенно! На другом краю мироздания!

Подобная идея была настолько смехотворна, что Эйнштейн саркастически отозвался о ней как о «сверхъестественном дальнодействии». Согласно его теории относительности, ничто не может двигаться быстрее света. А в ЭПР-эксперименте выходило, что скорость обмена информацией между частицами бесконечна! Кроме того, сама мысль, что электрон может «отслеживать» состояние другого электрона на противоположном краю Вселенной, полностью противоречила общепринятым представлениям о реальности, да и вообще здравому смыслу.

Но вот в 1964 году ирландский физик-теоретик Джон Белл сформулировал и доказал теорему, из которой следовало: «смехотворные» выводы из мысленного эксперимента ЭПР – истинны! Частицы тесно связаны на определенном уровне, выходящем за рамки времени и пространства. Поэтому способны мгновенно обмениваться информацией. Представление о том, что любой объект Вселенной локален – т. е. существует в каком-то одном месте (точке) пространства – не верно. Все в этом мире нелокально.

Каков звук схлопывания одного электрона?

С той поры, как Белл опубликовал свою теорему, ее теоретическое доказательство снова и снова экспериментально подтверждалось в лабораториях. Но задумайтесь о ее сути хотя бы на минуту. Время и пространство – фундаментальные свойства привычной нам реальности – в квантовом мире неожиданно вытесняются существованием постоянной взаимосвязи между объектами. Неудивительно, что Эйнштейн полагал: вывод об этом – смертельный выстрел по квантовой теории. Ведь это бессмыслица…

Тем не менее этот феномен является действующим законом Вселенной. Шредингер говорил, что взаимосвязь между объектами – не единственный интересный аспект квантовой теории, но важнейший. В 1975 году физик-теоретик Генри Стэпп назвал теорему Белла «самым значительным открытием науки». Обратите внимание, что он говорил о науке, а не только о физике.

Квантовая физика и мистика

В прошлом современного человечества – миллиарды генетических предков, которые дали нам совершенное тело и идеально функционирующий мозг. Понадобились тысячи и тысячи лет эволюции, чтобы сегодня мы могли вести с вами вот такие дискуссии о вечном и абстрактном. И если мы существуем на Земле для того, чтобы стать вершиной эволюционного развития Жизни на планете – значит, мы достойны того, чтобы задавать Великие Вопросы.

– Рамта

Теперь нам несложно понять, где у физики и мистики могут быть точки соприкосновения.

Объекты удалены друг от друга, но при этом взаимосвязаны (так как они нелокальны). Электрон перемещается из точки А в точку В, но при этом между ними не появляется. Материальный микрообъект представляет собой (в математическом описании) волновую функцию, но когда его наблюдают или измеряют его параметры, он коллапсирует и существует в пространстве как твердая частица.

Мистицизм безо всяких проблем принимает все эти идеи. Они пронизывали духовные учения задолго до создания ускорителя элементарных частиц. Кстати, и многие из основателей квантовой физики активно интересовались духовными вопросами. На личном гербе Нильса Бора изображен символ «Инь-Ян»; Дэвид Бом был другом индийского мудреца Кришнамурти; Эрвин Шредингер читал лекции об Упанишадах.

Но доказывает ли квантовая теория истинность духовного мировоззрения? Ну, если задать этот вопрос на вечеринке физиков, а потом занять и жестко отстаивать одну из двух возможных позиций… Может так получиться, т. е. существует вероятность (в конце концов, в квантовой физике понятие вероятности играет большую роль!) того, что вы станете причиной массовой потасовки.

И все-таки большинство ученых (ортодоксальных материалистов мы здесь не учитываем) приходит к выводу: параллели между физикой микромира и духовностью слишком явственны, чтобы их можно было игнорировать. И в квантовой теории, и в дзен используется парадоксальная логика и соответствующий взгляд на мир. Как сказал доктор Радин, которого мы уже цитировали выше, «есть другой способ думать о мире; его определяет квантовая механика».

Вопросы о том, что вызывает «схлопывание» волновой функции и действительно ли случайны квантовые скачки, пока остаются без ответа. Мы очень хотим в конце концов получить единую концепцию реальности. Мы очень хотим, чтобы она не только разрешала проблемы квантовой физики, но и включала в себя ответы на духовные вопросы человечества. И тут стоит прислушаться к предостережению философа Кена Вилбера:

«Работа этих ученых – Бома, Прибрама, Уилера и прочих – очень важна, и ее не должны отягощать спекуляции из области мистики. Сама мистика слишком глубока, чтобы ее можно было привлечь в область научного теоретизирования. Позвольте физикам и мистикам оценить друг друга по достоинству, вести диалог, и пусть взаимный обмен идеями никогда не прекращается…

Я считаю: сомнения в истинности некоторых аспектов новой парадигмы не должны подавлять интерес к ее развитию. Ведь критический подход в данном случае – скорее призыв к точности и ясности в определении проблем, которые – и это надо честно признать, – невероятно сложны».