Наука Плоского мира - Йен Стюарт

Однако Шредингер считал ее глупой и, чтобы продемонстрировать это, предложил свой мысленный эксперимент, получивший название «Кот Шредингера». Представьте коробку, закрытую настолько плотно, что ничто, ни единый самый слабый квантовый выброс, не может в нее проникнуть. В коробку помещен радиоактивный атом, который в некий неопределенный момент должен испустить частицу. Там же имеется и детектор, который при обнаружении этой частицы выпустит ядовитый газ. Теперь посадите в коробку кота и закройте крышку. Немного подождите и ответьте на простой вопрос, жив кот или нет?

Если атом расщепился, то кот мертв. А если нет – жив. Но поскольку коробка закрыта, вы не можете заглянуть внутрь. И раз никем не наблюдаемая квантовая система представляет собой волны, законы квантовой механики утверждают, что наш атом находится в «смешанном» состоянии, то есть как бы наполовину распался и наполовину нет. И сам кот, состоящий, между прочим, из множества атомов и являющийся поэтому в каком-то смысле гигантской квантовой системой, тоже должен находиться в смешанном состоянии: наполовину живым и наполовину мертвым. В 1935 году Шредингер отметил, что кошки на самом деле так себя не ведут. Коты – это макросистемы с классической физикой и ее четкими ответами да/нет. С его точки зрения, копенгагенская интерпретация не объясняет и даже не пытается объяснить связь между микроскопической квантовой физикой и макроскопической классической. Копенгагенская интерпретация попросту заменяет сложный и непонятный физический процесс элементарной магией: как только вы взглянете на волну, она коллапсирует.

Все то время, которое физики обсуждают эту животрепещущую проблему, они упорно пытаются вывернуть слова Шредингера про кота наизнанку. «Нет, на самом деле квантовая волна именно такая!» – говорят они. Чтобы доказать свою идею, они провели множество экспериментов, за исключением одного… Да-да, эксперимента с коробкой, ядовитым газом и котом, ни живым ни мертвым. Вместо этого они просто предлагают аналоги на квантовом уровне: электрон вместо кота, положительный спин вместо живого, отрицательный вместо мертвого и коробка с непроницаемыми стенками, сквозь которые можно все наблюдать. Но они делают вид, что совершенно не замечают разницы.

Так что все их дискуссии и эксперименты всего-навсего «враки детям»: они пытаются убедить следующее поколение физиков, что на квантовом уровне системы действительно ведут себя таким идиотским способом. Хорошо хоть, что к котам все это никакого отношения не имеет. Волшебники Незримого университета, знать ничего не знающие ни о каких электронах, но не понаслышке знакомые с котами, никогда не повелись бы на такой дешевый финт. На него не поддалась бы и знаменитая ланкрская ведьма Гита Ягг, чей кот Грибо оказался заперт в коробке (см. историю «Дамы и господа»). Грибо – это такой кот, который с легкостью изловит волка, сожрет его и не подавится, хотя нянюшка Ягг и утверждает, что он «маленький пушистый котеночек». В истории о «Ведьмах за границей» этот котеночек случайно задрал вампира, а наши уважаемые ведьмы никак не могли понять, с чего это местные обыватели так обрадовались.

У Грибо свои методы разборки с квантовыми парадоксами: «Грибо провел в заточении не самые приятные минуты. С формальной точки зрения кот, закрытый в ящике, может быть либо живым, либо мертвым. Но определить это можно, только открыв крышку. Именно это действие, связанное с открыванием ящика, определяет состояние кота, хотя ученые ошибаются – на самом деле состояний у кота может быть три, а именно: Живой, Мертвый и Вне Себя От Бешенства»[32].

Шредингеру наверняка бы это понравилось, поскольку он говорил не о квантовых состояниях, он хотел лишь знать, как они связаны с обычной классической физикой в широком смысле, и прекрасно видел, что копенгагенская интерпретация не в состоянии дать ответ. Так как же в квантовой Муравьиной Стране возникают классические ответы типа «да/нет»? Лучший ответ, который у нас есть, – это так называемая декогеренция, изучавшаяся множеством физиков, среди которых Энтони Леггетт, Ролан Омнес, Серж Арош и Луис Давидович. Если у вас имеется хорошенькая коллекция квантовых волн и вы оставите ее без присмотра, то компоненты волн станут беспорядочными и расплывутся. Иначе говоря, станут тем, что с точки зрения квантовой физики называют действительно классическим объектом, а это означает, что кошки будут вести себя так, как положено кошкам. Эксперименты показывают, что то же самое происходит и тогда, когда в роли детектора выступает квантовый микрообъект: волновая функция фотона может коллапсировать, даже если на нее вообще никто не смотрит, причем в любое время. И в случае квантового кота смерть наступает в тот момент, когда детектор засекает распад атома, без участия какого бы то ни было разума.

Короче говоря, многоуважаемый Аркканцлер, Вселенная постоянно следит за каждым котом, а упавшее в лесу дерево производит шум, даже если вокруг нет ни единой души. Лес-то ведь никуда не девается.

Глава 13

Нет, этого просто не может быть!

АРККАНЦЛЕР ЧУДАКУЛЛИ ОГЛЯДЕЛ СВОИХ КОЛЛЕГ. Все они собрались за столом в Большом холле, поскольку на факультете Высокоэнергетической Магии стало чересчур многолюдно.

– Все тут? Отлично, – сказал Чудакулли. – Приступай, Тупс.

Думминг перелистал бумаги.

– Я… эээ… пригласил вас потому, – начал он, – что мне кажется, мы делаем что-то не так.

– Как это? – удивился Декан. – Это ж наша вселенная! Что хотим, то и делаем.

– Да, Декан. И… эээ… нет. Она развивается по своим собственным законам.

– Вот еще, этого просто не может быть, – поддержал Декана Аркканцлер. – Разумные существа здесь только мы. И мы устанавливаем правила. Никакие кучи камней на это просто не способны.

– Это не совсем верно, сэр, – поправил его Думминг, привычно заменяя этими словами фразу «Полная чушь!». – У Проекта имеются собственные правила.

– Что?! Значит кто-то встрял между нами и Проектом? – вскричал Декан. – Неужели все-таки объявился какой-нибудь вшивый создатель?

– Вопрос, конечно, интересный, сэр. Однако я пока не готов на него ответить. Я всего лишь пытаюсь донести до вас мысль, что ежели мы хотим добиться чего-нибудь конструктивного, нам придется подчиниться внутренним правилам Проекта.

Профессор Современного Руносложения оторвал взгляд от накрытого к обеду стола.

– Не понимаю, зачем? – сказал он. – Нож и вилка не дают мне советов, как есть.

– И тем не менее, сэр, они это делают. Окольными путями.

– Ты хочешь нас убедить, что там, внутри Проекта, заложены правила?

– Да, сэр. Например, большие камни тяжелее маленьких.

– Парень, это никакое не правило, это всего лишь здравый смысл!

– Конечно, сэр. Но чем больше я наблюдаю за Проектом, тем меньше понимаю, что такое здравый смысл. Если мы хотим создать там мир, он обязательно должен быть шаром. Большим шаром.

– Это замшелые религиозные предрассудки, Тупс[33].

– И опять же вы правы, сэр. Но вселенная Проекта, как бы это вам объяснить, она – реальна. Некоторые из ша… в смысле, сфер, изготовленных нашими студентами, получились довольно крупными, просто огромными.

– Да, видел, видел. Как по мне, все это сплошная показуха.

– Ну, я тоже думал о чем-нибудь покомпактнее, сэр. И… И я совершенно уверен, ничего с него падать не будет. Я уже поэкспериментировал.

– Поэкспериментировал? – изумленно переспросил Декан. – А это еще зачем?

Тут дверь с грохотом распахнулась, и в зал вбежал до крайности взволнованный ассистент Думминга, господин Турнепс.

– Господин Тупс! ГЕКС кое-что обнаружил!

Все волшебники дружно уставились на Турнепса. Тот зябко пожал плечами и сказал:

– Он обнаружил золото.

– Да-а‑а, гильдии Алхимиков это не слишком понравится, – протянул Главный Философ, когда вся профессура столпилась вокруг Проекта. – Сами знаете, они настаивают на четком разграничении полномочий.

– Что справедливо, – сказал Чудакулли, глядя в вездескоп. – Подождем минут пять, но если они не объявятся, приступим, где наша не пропадала. Все согласны?

– А как мы его оттуда достанем? – поинтересовался Декан.

Думминг в ужасе посмотрел на него.

– Но сэр! Это же как бы вселенная, а не ваша старая свинья-копилка! Нельзя перевернуть ее вверх дном, поковырять ножиком в щелке и потрясти!

– Почему бы и нет? Не понимаю, – произнес Чудакулли, не отрываясь от вездескопа. – Это как раз то, чем люди занимаются испокон веков. – Он немного подкрутил фокус. – Хотя лично я просто счастлив, что оттуда ничего не удастся вытащить. Назовите меня старомодным, но я не горю желанием находиться в одной комнате с миллионами миль взрывающегося газа. Кстати, как все это случилось?