Литературная Газета 6440 ( № 47 2013)
Шрифт:
Бор ответил Эйнштейну своей статьёй с точно таким же названием, но противоположной по смыслу.
С тех пор много раз ставились натурные эксперименты, моделирующие ЭПР-парадокс, которые были должны или подтвердить, что законы квантового мира вероятностны, или опровергнуть Бора и доказать их детерминированность, то есть подтвердить правоту Эйнштейна. И каждый новый эксперимент, всё более и более точный, то опровергал, то подтверждал правоту одной из сторон.
Молодой французский учёный-оптик Алан Аспе поставил удивительный эксперимент, результаты которого просто невероятны.
Представьте себе, что вы посылаете из Москвы две телеграммы. Одну в Копенгаген, Нильсу Бору, другую
В эксперименте Аспе роль телеграмм играли фотоны, которые принимались и анализировались фотодетекторами. И хотя их разделяло очень большое расстояние, каждый детектор каким-то таинственным образом узнавал о том, что происходит с другим.
Эксперимент Аспе всколыхнул интерес к парадоксам квантовой механики. Физики вспомнили о квантовой нелокальности мира, то есть идее ученика Эйнштейна Дэвида Бома о том, что на квантовом уровне всё едино. Таким образом, Бом ушёл от «обмана трудящихся», пресловутого дуализма. В его трактовке свойства частицы у электрона отражают конкретный местный «пейзаж», а волновые показывают его принадлежность к некоей вселенской… так и просится слово «Матрица». Именно его и произнёс Макс Планк, но только с эпитетом «Божественная». Лейбниц употреблял другой термин – «монада», а буддистская теория мироустройства выражается ещё более мудрёно. Но смысл один – глубинное единство всех объектов во Вселенной.
Спасти «котэ» Шрёдингера!
Очень упорным человеком был Эйнштейн. Он спорил не только с Бором и Ландау, но ещё с одним великим учёным, австрийцем Эрвином Шрёдингером. Шрёдингер написал самое главное уравнение квантовой механики, носящее его имя. Написал, а не вывел – именно так и было. Потому что Шрёдингер просто подогнал свою формулу под результаты экспериментов, без каких-либо дедукций. Переменную величину в этом уравнении назвали «пси-функцией». После этого уже нельзя говорить «электрон». Он не электрон, а волновая функция.
Переписка Эйнштейна и Шрёдингера наполнена забавными образными ориентирами. Эйнштейн доказывал своё, приводя аналогию некоей квантовой системы с бочкой с порохом. Он пишет Шрёдингеру, что пси-функция будет описывать своего рода смесь взорвавшейся и невзорвавшейся систем и никакая интерпретация не позволит «преобразовать эту функцию в адекватное отражение реального положения вещей».
Шрёдингер ответил ему в том же духе, но более «кровожадно». Он описал комнату, в которой находится атом урана в состоянии деления, помещённый в «склянку с синильной кислотой». «Эта склянка – и ещё прискорбное обстоятельство – некий кот также находится внутри комнаты».
И дальше жестокосердный физик рисует жуткую картину, когда атом взорвётся, склянка разобьётся и яд распространится по комнате: «По прошествии часа пси-функция всей системы будет содержать смесь в равных долях кота мёртвого и кота живого, sit venia verbo (с позволения сказать)».
Шрёдингер спорил и с Эйнштейном, и с Бором. Но лучше бы он не писал про несчастного кота. Весь учёный мир ринулся спасать обречённого «котэ». Чтобы это сделать, нужно было решить проблему квантового изменения. Суть в том, что пока имеет место квантовая суперпозиция, то шансы на спасение ещё есть. Никто не знает, жив «котэ» или нет. Как только мы измеряем, то есть открываем пресловутую комнату, то происходит
Копенгагенская трактовка, которой придерживался Нильс Бор и ещё один великий физик Вернер Гейзенберг, утверждала, что любое измерение или просто наблюдение влияет на измеряемый процесс. Летит себе электрон или фотон, вполне счастливый, находясь в квантовой суперпозиции, которая содержит в себе все возможные его состояния, и лиха не ведает, но стоит лишь взглянуть в его сторону или попытаться измерить, как происходит редукция волновой функции и … «котэ» погибает!
Чтобы не терзать читателя, скажу, что совсем недавно физики из американского университета в Беркли ухитрились провести такой тончайший эксперимент, который позволил подглядеть, что происходит в квантовой системе, не влияя на неё. Эти благородные защитники животных спасли наконец кота Шрёдингера!
Такой Мультиверс нам не нужен!
Если ты, читатель, думаешь, что на этом парадоксы и загадки квантового мира исчерпаны, то глубоко заблуждаешься. Вероятностное толкование квантовых законов в рамках копенгагенской трактовки не нравилось не одному лишь Эйнштейну. Американский учёный Хью Эверетт предложил по-иному взглянуть на процесс коллапса (редукции) волновой функции. Похоже, он попал под влияние знаменитого физика Ричарда Фейнмана, который предложил решать уравнение волновой функции таким образом, чтобы измеряемый фотон летел не по какой-либо одной возможной траектории, а по всем сразу. Эверетт обобщил идею Фейнмана и предложил считать, что каждой такой траектории соответствует своя параллельная вселенная. Честно говоря, не хочется верить в такую возможность. Это уже чересчур, на мой взгляд. Создатели теории Мультиверса (Многомирия), как бы чувствуя запредельную фантастичность своей трактовки, поясняют, что они вовсе не имеют в виду реальное существование параллельных вселенных. Просто в их интерпретации наблюдатель, производящий измерение, при расчёте каждой траектории фотона как бы расщепляется… Час от часу не легче!
Однако и теория Мультиверса не самое невероятное, о чём можно рассказать применительно к квантовым парадоксам и загадкам. Чего стоит квантовая телепортация или квантовая сцепленность!
Самое удивительное всё же состоит в том, что современные учёные преодолевают все эти интеллектуальные ловушки и всё ближе подходят к созданию квантовых компьютеров, которые настолько изменят наш мир, что ни в сказке сказать ни пером описать!.. Но это – тема для отдельного разговора.
Не стоит разочаровываться в науке и научном методе из-за странностей квантового мира. Ведь когда-нибудь кажущиеся нам непонятными парадоксы и загадки прояснятся и станут понятными даже ребёнку. Ну а пока можно перефразировать Аристотеля: «Электроны и фотоны так себя ведут, потому что им это свойственно!»
Могущество России прирастать будет Арктикой
Арктика
На сегодняшний день необходимость освоения природных ресурсов Арктики не вызывает сомнения у мировых экспертов. По данным геологической службы США, на территории к северу от полярного круга может находиться около 22% не открытых технически извлекаемых мировых запасов нефти и газа.