Это всё квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего
Шрифт:
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,
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 по полочкам. Эти идеи – из тех, что формируют самоощущение, а в конечном итоге определяют, какое общество мы решаем выстроить.
Ну и на тусовках сможете произвести впечатление.
Глава 1
Вниз по кроличьей норе
Как физики поняли, что квантовый мир – такое странное место?
В ответе всего одно слово: эксперименты. Физики провели кучу экспериментов и получили настолько дикие и абсолютно непонятные результаты, что осмыслить их можно было только одним способом – допустить, что сама природа играет на квантовом уровне по очень странным правилам. И когда ученые это наконец сделали, они открыли ящик Пандоры, и это перевернуло наши представления о реальности как таковой. А чтобы выяснить, что же было в этом ящике Пандоры, нужно основательно разобраться в экспериментах, которые нас к нему подвели.
Итак, поговорим об экспериментах. Не стану скрывать: экспериментальная физика скучна до одури. Да, она предполагает изучение фундаментальных вопросов о природе вселенной. Но на самом-то деле почти всегда заранее
А значит, если результат эксперимента тебя удивил, одно из двух:
1. Тысячи ученых, столетиями трудившиеся не покладая рук, неверно понимали, как устроена природа, а ты – аспирант на минимальном окладе – случайно умудрился подковырнуть вселенную именно таким образом, чтобы доказать их неправоту.
2. Ты запорол эксперимент.
Мозг среднестатистического аспиранта работает на дошираке, дешевом пиве и четырехчасовом сне, поэтому обычно второй вариант предпочтительнее первого. В сущности, примерно единственный расклад, при котором может случиться первый вариант, – это если у тебя накоплено столько соответствующих научных знаний, что ты способен поставить под сомнение коллективные представления всех своих коллег-ученых.
В наши дни это стало бы громким заявлением. Однако в начале XIX века такое было в принципе возможно, и по крайней мере одному человеку сие удалось. Звали его Томас Юнг, и он был не только врачом, лингвистом, музыкантом-теоретиком и египтологом, расшифровывавшим Розеттский камень, но и одним из величайших научных умов своего времени. Знания Юнга были настолько широки и глубоки, что его биография, опубликованная в 2006 году, носит название «Последний человек, который знал все», а в его профиле на LinkedIn можно было бы запутаться напрочь.
В 1801 году Томас Юнг провел эксперимент, который впервые продемонстрировал одну из главных загадок квантовой механики, хотя сам Юнг тогда об этом не подозревал. Его простой эксперимент имел колоссальные последствия для понимания мироустройства и противоречил здравому смыслу. И хотя Юнг провел его более двухсот лет назад, он заложил экспериментальную основу для теорий, которые впоследствии послужили физикам для предсказания существования параллельных вселенных, дуализма разума и тела и много чего еще более спорного и до одури увлекательного.
Вот что сделал Юнг.
Как проделать дырочки в классической физике
Для начала Юнг взял непрозрачный экран и проделал в нем две щелочки:
Затем он направил на экран пучок света. Пучок был достаточно широким, чтобы пройти сквозь обе щели:
После этого Юнг закрыл левую щель, так что свет проходил только через правую.
И наконец, он поставил за непрозрачным экраном-ширмой второй экран, проекционный, чтобы посмотреть, как выглядит свет после прохождения через щель (рис. вверху).
Результат отнюдь не поражал: Юнг увидел на проекционном экране одно яркое пятно именно там, куда и должен был попасть свет после прохождения через правую щель. И тот же результат Юнг получил, когда перекрыл, наоборот, правую щель: опять яркое пятно именно там, где его следовало ожидать, раз он прошел через левую щель (рис. внизу).