Это всё квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего - Жереми Харрис

Однако нет такого закона, по которому реальность обязана быть поэтичной.

Ньютоновское мировоззрение развалилось, словно карточный домик на гладкой поверхности, – сначала потихоньку расползалось, а потом рухнуло все разом.

Ньютоновская механика впечатляла. Она давала поразительно точные прогнозы и позволяла сотворить невероятно полезные штуки, с помощью которых мы строили железные дороги, лечили болезни, изобретали целые отрасли промышленности и создавали глобальные империи.

Оставалось лишь несколько неприятных помех, которые никак не удавалось устранить.

Например, помните, я упомянул об эллиптической орбите Меркурия и о том, что ньютоновская механика позволяла рассчитывать ее с точностью до 0,01 градуса?

Так вот, люди делятся на два типа:

1. «Ничего себе, как круто! Ньютон – красавчик! Давайте скорее соберем паровой двигатель, изобретем лампочку или еще что-нибудь».

2. «А почему это наши лучшие расчеты дают такую здоровенную погрешность – 0,01 градуса? Что-то тут неладно!»

Первый тип называется «инженеры», второй – «физики».

С одной-двумя капризными орбитами физики еще смирились бы, но астрономией вопросы не ограничивались. Была еще проблемка под названием «ультрафиолетовая катастрофа».

Вы же замечали, что спираль в электроплитке при нагревании светится красным? Так вот, физики XIX века обожали наблюдать за подобной ерундой и потратили кучу времени на изучение связи между температурой горячего предмета и цветом его излучения. Но беда в том, что предсказывать цвет раскаленного металла им удавалось из рук вон плохо, особенно ближе к ультрафиолетовому (самому горячему) концу цветового спектра. Настолько плохо, что ситуация вполне заслуживала названия катастрофической.

Меркурий, раскаленный металл и еще кое-какие экспериментальные данные, которые почему-то не вписывались в ньютоновскую картину мира, натолкнули ученых на мысль, что с современной физикой что-то капитально не так.

И ученые стали думать. Думали они, думали, и в конце концов усатому скалолазу-пианисту Максу Планку пришла в голову блестящая мысль.

И разразилась квантовая революция.

Максу Планку хотелось всего-навсего понять, как побороть эту самую ультрафиолетовую катастрофу. «Дерзновеннейшая цель моей жизни, – должно быть, думал он, – научиться точнее предсказывать цвет раскаленной спирали. Вот за что меня будут помнить благодарные потомки!»

Тогда ему было невдомек, что решение задачи о цвете горячего металла станет ящиком Пандоры. Чтобы разобраться почему, поговорим немного о воде.

При комнатной температуре вода ощущается непрерывным веществом. Не чувствуется, что она состоит из частичек воды, это единая текучая субстанция. Но на самом-то деле она совершенно точно состоит из частичек воды, и эти частички называются молекулами воды. Мы их не замечаем лишь потому, что они очень маленькие, вот у нас и возникает иллюзия непрерывного вещества.

Планк осознал, что энергия, которую мы подаем на спираль для разогрева, подобна воде: она не течет непрерывно, а поступает в виде отдельных порций – своего рода «молекул» энергии. Как и молекулы воды, эти дискретные порции энергии так малы, что их столетиями никто не замечал!

Достижение было крайне важным, поскольку тогда все считали, что энергия как раз и представляет собой непрерывную текучую субстанцию, которая пронизывает пространство, словно волна. Планк поставил под сомнение многовековую научную догму – и все ради задачки о предсказании цвета раскаленной спирали, что не давала ему покоя.

И он будет не последним – вскоре на сцену вышла целая плеяда зануд (самым знаменитым был Эйнштейн), решившая доказать: то, что мы считали волной, на самом деле состоит из отдельных частиц.

Хуже того, появилась другая плеяда зануд и показала: то, что мы считали частицами, при определенных условиях ведет себя как волна. Возникла математическая неразбериха, поскольку все кинулись выверять, что есть «частицы», а что «волны».

Ситуация была ужасно запутанной, и ушло добрых два-три десятилетия, прежде чем пыль осела и над пестрым коллажем великих идей и нелепых предположений, который мы могли бы назвать «квантовая механика 1.0», взошло солнце.

Подобно разрекламированной марке сиропа от кашля, квантовая механика 1.0 оставляла у многих противное послевкусие, зато работала довольно хорошо – объясняла ультрафиолетовую катастрофу и позволяла рассчитывать отношение массы к заряду у элементарных частиц с поразительной точностью.

Но все равно что-то не сходилось.

Квантовая механика 1.0 ставила под удар фундаментальное допущение ньютоновского подхода – идею, что можно сказать что-то о системах, за которыми мы не наблюдаем.

В ньютоновском мире, если положить атом в уголок и уйти, можно быть совершенно уверенным, что по возвращении найдешь его в точности на том же месте. А следовательно, можно рассказать связную (хотя довольно скучную) историю о том, чем занимался этот атом, пока тебя не было.

Квантовая механика 1.0 намекала, что истории, которые мы рассказываем себе о ненаблюдаемых атомах, – не более чем утешительная выдумка. В реальности же, как она показывала, физически невозможно, чтобы твой атом сидел смирно, пока тебя не было. Хуже того, невозможно рассказать и единственную историю о том, чем занимался этот атом между моментом, когда ты оставил его в уголке, и моментом, когда вернулся на него посмотреть. С такой точки зрения момент «наблюдения» был редким проблеском согласованности в истории вселенной, поскольку в остальном эта история непоследовательна и запутанна.

Мысль, что атомы могут вести себя по-разному, когда за ними наблюдают и когда не наблюдают, вызывала некоторые вопросы. Откуда арахис или частица вообще знают, что за ними наблюдают? Кто считается «наблюдателем»? Что считается «наблюдением»? Можно ли сказать, будто что-то обладает способностью наблюдать, а что-то нет? Имеет ли наблюдение какое-то отношение к сознанию?

Одни ученые восприняли эти вопросы всерьез, а другие решили, что квантовая механика 1.0 – лютый бред, который срочно необходимо пересмотреть.

Так или иначе, приход квантовой механики перечеркнул тысячелетия растущей философской уверенности в себе. Нам понадобились столетия, чтобы отказаться от анимизма и политеизма, а затем оттеснить на задний план то единственное божество, которое нам осталось. Сначала мы считали себя едиными с природой, затем – едиными с Богом, а потом перешли к представлению о себе как о лишенных души скоплениях атомов, сцепленных законами природы, коим на нас абсолютно плевать.

Квантовая революция вынудила нас взглянуть на мир по-новому. Все от анимизма до бездушного детерминизма снова приобрело актуальность – наряду с совершенно новыми перспективами, о которых мы раньше и не задумывались. Параллельные вселенные, вселенское сознание, дуализм разума и тела – все это вернулось в меню.

Моя книга – об этом самом меню и о том, что оно значит для нас: для меня, для вас и остального человечества. Но еще она об исследователях, шарлатанах и академической индустрии, которая формирует это меню и определяет, что мы с вами думаем о себе и о своем месте во вселенной.

Мне бы хотелось избежать излишнего пафоса, но ставки очень высоки, так что давайте постараемся разложить все