Текст книги "Это всё квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего"

Автор книги: Жереми Харрис

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 13 страниц)

Другое ответвление описывалось бы перечнем все тех же самых частиц, но делали бы они что-то иное. По этой причине идея перемещения человека из одного ответвления в другое не имеет смысла: все атомы, которые сложились в этого человека в одной вселенной, уже существуют в другой, просто заняты иным!

В принципе, ответвление мультивселенной – это список частиц, а не локация, куда можно «телепортироваться» или прибыть с визитом. Если «телепортация» из одного ответвления в другое что-то и означает, то лишь спонтанную перестановку ваших атомов в другую конфигурацию – в ту, которая соответствует ответвлению, куда вы хотите «телепортироваться».

Чем сильнее отличается от вашего то ответвление, в которое вы рассчитываете попасть, тем безумнее количество совпадений в атомных перетасовках, которые для этого нужны. Число частиц, которые нужно перетасовать, чтобы удовлетворить поклонников эффекта Манделы на Reddit, абсолютно невообразимо, поэтому шансы на то, что за их воспоминания отвечают параллельные вселенные, фактически нулевые.

И то же самое относится ко вселенным, содержащим миллионы книжек, футболок, игрушек «Хэппи Мил», тряпичных игрушек, которые изображают мишек с неправильной фамилией… Ну вот, теперь гугл решит, что мне пять лет.

Это не значит, что эффекта Манделы не существует. Действительно, миллионы людей помнят то, чего никогда не происходило. Однако несопоставимо вероятнее, что эти воспоминания объясняются причудами психологии, а не физики, затеявшей какой-то заговор вселенского масштаба.

Если, конечно, я сам в нем не состою…

Вернемся к «норме»

Параллельные временные линии, инопланетяне, квантовое бессмертие, неустановленные личности, невозможность свободы воли. Вот куда нас занесло. К счастью, нам не нужно тревожиться из-за президентства Манделы или расцветки упаковок с чипсами, но думаю, все мы согласны, что теория Эверетта – это, пожалуй, самая странная из имеющихся на сегодня опций.

Однако и остальные наши варианты не лишены странности.

Оригинальная теория Бора решает проблему зомбокота, предполагая, что существует некий магический процесс коллапса, вычеркивающий из действительности некоторые версии кота, стоит нам на него поглядеть. Коллапс расщепляет вселенную на две части – на мир «больших» объектов, которые не подчиняются законам квантовой механики, и мир «маленьких», которые этим законам подчиняются, – и никто даже не объясняет, где и почему происходит это расщепление.

Фон Нейман, отчаянно стремясь разобраться, в чем тут дело, попытался пропихнуть в квантовую механику сознание. Однако Госвами рассудил, что фон Нейман зашел недостаточно далеко, и высказал собственное предположение: что существует вселенское сознание, мир потенций и картина истории вселенной, строящаяся на жизни и субъективном восприятии.

Теория «просто так» призывает смириться с тем, что коллапс необъясним в принципе. Госвами пытался вписать коллапс в более общую картину, которую когда-нибудь, вероятно, можно будет экспериментально проверить, а теория «просто так» гласит, что коллапс происходит без всяких причин, то есть она не оставляет нам никаких зацепок. Кроме того, эта теория, как и теория Эверетта, чревата тем, что нам придется отправить свободу воли на свалку научной истории.

Если вы уже чувствуете подавленность, я пойму. Так неужели у нас нет никакого нормального способа думать о вселенной – без всяких там параллельных миров, волшебных коллапсов и суперсознания?

Если у вас появились такие мысли, вы не одиноки. Поиск более нормального способа размышлять о квантовой механике стал одержимостью и последним желанием одного вечно растрепанного бывшего служащего патентного бюро. Возможно, вы о нем слышали – его звали Альберт Эйнштейн, и он до самой смерти искал способ заменить квантовые странности более «нормальной» теорией. Но была одна загвоздка.

Как мы вскоре убедимся, «норма» – едва ли не самая странная странность на всем белом свете.

Глава 9

Скрытые переменные и беда с физикой

Вплоть до начала ХХ века существовало неписаное правило, что прогресс науки позволит осуществить две вещи.

Во-первых, он должен был позволить нам делать более точные предсказания и изобретать более крутые штуки. Тут все получилось: может, у нас и нет летающих автомобилей и радиоактивных каминов^[9], зато их с успехом заменяют ракеты многократного применения, вакцины на основе матричной РНК и видео с котиками.

Во-вторых, все ждали, что научный прогресс позволит нарисовать более ясную и подробную картину реальности. И нетрудно понять почему – ведь именно к этому вели все основные отрасли науки вплоть до начала прошлого века.

В биологии еще недавно царили сомнения, статичны отдельные виды или все же меняются со временем (середина XVIII века), затем мы пришли к мысли о существовании эволюции (семидесятые годы XIX века), а потом даже установили кое-какие математические закономерности передачи генетического материала (1905 год).

Химия не подозревала о существовании атомов (XVIII век), затем мы убедились, что атомы есть (начало XIX века), потом поняли, что у атомов разной массы разные химические свойства (семидесятые годы XIX века), обнаружили, что состоят атомы из более мелких компонентов, в том числе электронов (девяностые годы XIX века), и даже открыли, что электроны вращаются вокруг атомного ядра (1904 год).

Точность, ясность, уверенность. Наверное, всем тогда казалось, что мир наконец-то обретает четкие очертания. Мы выжимали из своих теорий все новые и новые знаки после запятой, и постепенно выкристаллизовывалась цельная, непротиворечивая картина реальности. Вселенная была полностью предсказуема: частицы находились каждая только в одном месте, а неопрятные усы гарантированно повышали IQ на десять баллов.

Если бы вы остановили часы в 1905 году и попросили меня предсказать, что будет дальше, я бы, скорее всего, предположил, что «примерно то же самое, только, надеюсь, чуть меньше героина в микстуре от кашля». Но все вышло иначе. Хотя квантовая революция действительно повысила точность научных прогнозов и крутизну всяких изобретений, картина реальности стала вызывать больше недоумения, а не меньше.

Внезапно на нас обрушилась куча взаимоисключающих способов смотреть на мир, и все до единого были совместимы с любыми мыслимыми экспериментами. Одни картины мира требовали отвести в законах физики особое место сознанию, другие предполагали наличие странных сверхсветовых эффектов.

Но по обычаям того времени самым скверным считалось то, что многие из этих новомодных квантовых теорий подразумевали случайность. Омерзительную, непристойную случайность, которая превращает любые расчеты в жалкое подбрасывание монетки и которую не смоешь под душем.

Картина Бора была одним из главных возмутителей спокойствия. Она говорила о случайных коллапсах, что вынуждают электроны переходить в какое-то одно состояние, и о взаимодействиях ладно бы только со сверхсветовой скоростью – попросту о мгновенных! Например, мы уже видели, что, как только в ходе эксперимента с зомбокотом мы открыли коробку и пронаблюдали кота, это вызывает мгновенный коллапс и кота, и пистолета, даже если пистолет находится в нескольких световых годах от нас, на другой планете.

Сильнее всех это раздражало Альберта Эйнштейна, титана физики ХХ века (хоть он и женился на двоюродной сестре). От мысли о случайности ему становилось плохо, он не мог с ней мириться. «Нормальность. Надо вернуться к нормальности», – бормотал он, должно быть, себе под нос, натирая шевелюру, мне кажется, воздушным шариком, который принимал за расческу.

Я отнесусь с полным пониманием, если вы сейчас думаете: «Так, а что, собственно, Эйнштейн понимал под нормальностью и кто он вообще такой, чтобы судить, что нормально, а что нет? С чего он взял, что случайность – это плохо? Разве это не просто эстетические предпочтения, взятые с потолка?»

Ну, в принципе да. Но вот в чем неприглядная правда: эстетические предпочтения служили основой для создания всех интерпретаций квантовой механики, которые мы до сих пор разбирали, от вселенского сознания по Госвами до мультивселенной Эверетта. Когда нет никаких надежных данных, которые могли бы подсказать, какая теория верна, а какая нет, люди склонны считать «красоту» теории мерилом ее истинности. Однако красота субъективна: что для одного физика элегантная мультивселенная, для другого – уродливая ересь.

Кто-то считает, что параллельные вселенные симпатичнее спонтанного коллапса, а кто-то – нет. Одни не против теории Бора с ее случайностью и сверхсветовыми эффектами, другим она претит настолько, что они решают создать совершенно новые теории.

И по сей день типичный диспут по квантовой механике сводится к тому, что физики швыряют друг другу в лицо свои произвольные эстетические предпочтения, будто они так же весомы и надежны, как и реальные экспериментальные данные. И пусть их крики и ворчание облечены в научно звучащие слова, суть от этого не меняется: «Моя теория красивее вашей, а кому это не очевидно, тот дуболом!»

Имеющиеся данные даже близко не оправдывают тот уровень доверия, с которым большинство физиков относятся к предпочитаемым теориям: еще никому не удалось ни придумать, ни провести эксперимент, который давал бы разные результаты в зависимости от того, какая картина квантовой механики верна. Но зачем вообще данные, когда знаешь, что прав?

Пока у нас не появится больше данных, квантовая механика останется тестом Роршаха. Когда физики выбирают какой-то один способ смотреть на реальность, заявляют, что он единственно правдоподобный, и громко удивляются, как можно всерьез относиться к другим (а такое происходит постоянно), они тем самым рассказывают гораздо больше о своих эстетических предпочтениях, чем о научных суждениях.

Вот она, современная физика во всем своем тщеславии – убежденная, будто эстетика способна заменить данные и будто лишь горстка избранных вправе решать, что «красиво», а что «безобразно».

Это возвращает нас к Эйнштейну – усатому и лохматому любителю вздремнуть днем, который, как гласят легенды, будучи заядлым курильщиком, подбирал на улице окурки и табаком из них набивал потом свою трубку. Сразу ясно, что у человека тонкий вкус и на его эстетическое чутье можно полагаться, если хочешь понять самую значимую физическую теорию нашего времени. (Справедливости ради отметим, что Эверетт тоже был заядлым курильщиком и страдал от лишнего веса, а Госвами, похоже, никогда не выходит из дома без панамки, какое бы время года ни стояло.)

Только что совершив революцию в теории гравитации, Эйнштейн решил проделать то же самое с квантовой механикой, надеясь восстановить картину вселенной без случайности и сверхсветовых выкрутасов.

И вот он пригладил шариком шевелюру и приступил к работе над новой теорией – оказавшейся тупиковой и едва не перевернувшей всю физику с ног на голову.

Надо копнуть глубже

Эйнштейн понимал, что иногда случайное на самом деле не случайно, а только кажется таким, поскольку мы видим лишь часть общей картины.

Например, теоретически мое имя пишется Jérémie, но большинство бариста из «Старбакса» в моей родной Оттаве с этим категорически не согласны. Когда я протягиваю руку за свежесваренным дольче латте с корицей за двадцать баксов (писательство – ремесло затратное, так что, пожалуйста, не скачивайте пиратскую версию этой книги), на стаканчике черным маркером выведено, как правило, банальное Jeremy. Знаю-знаю, мне приходится нелегко.

Иногда мое имя пишут правильно, но какой вариант мне выпадет в конкретный день – дело случайное и непредсказуемое. Или скорее таким кажется.

На самом деле, едва я слышу акцент бариста, я сразу понимаю, родной ли для него французский язык. Если да, я рассчитываю увидеть на стаканчике французское написание своего имени. Так что акцент бариста – единственная переменная, которая позволяет мне предсказать то, что иначе предсказать бы не получилось.

Однако уловить акцент мне удается не всегда. Иногда бариста далеко и его плохо слышно, а подбираться ближе как-то неловко. В таких случаях «акцентная переменная» от меня скрыта – и я лишаюсь единственной возможности предсказать написание имени на стаканчике. Оно снова кажется мне случайным, но не потому, что действительно случайно, а потому, что я не вижу переменную, которая за него отвечает.

Эйнштейн считал, что квантовые частицы – как мой стакан: может казаться, что они ведут себя случайным образом, но эта случайность – иллюзия. В реальности поведение квантовых частиц полностью детерминировано, однако им управляют скрытые переменные, которых мы не можем увидеть, поскольку они для нас недосягаемы.

Поэтому, согласно картине Эйнштейна, электроны не вращаются одновременно и по часовой стрелке, и против, чтобы коллапсировать в одно случайное состояние, только когда мы их пронаблюдаем. Нет, они вращаются в одном направлении – но определяют это направление скрытые от нас переменные, одна или несколько.

«Скрытые переменные» коренным образом изменили бы для физики исход игры. У нас появился бы совершенно новый слой реальности, который мы могли бы снять – и тогда перед нами снова оказалась бы идеальная предсказуемость. Вселенная теории скрытых переменных была бы на сто процентов детерминистической, совсем как механистическая вселенная Ньютона. Это придало бы физике могущества – мы смогли бы делать предсказания без неопределенностей, которые, как мы когда-то считали, внутренне присущи квантовой механике. Только представьте, какие щедрые гранты на исследования можно было бы получить!

Но Эйнштейну этого было мало. Он хотел иметь не просто предсказуемую теорию скрытых переменных – ему нужна была теория, которая еще и не допускает сверхсветовых эффектов.

Тогда он еще не мог знать, что через много лет после его смерти знаменитый ирландский физик Джон Белл докажет, что виш-лист Эйнштейна был за гранью возможного. По причинам, которые включают в себя формулы с греческими буквами, выяснилось, что теорию скрытых переменных нельзя заставить работать, не задействовав сверхсветовые грязные делишки, вызывавшие у Эйнштейна такое отвращение. Теория бедного старого Эйнштейна была нежизнеспособна с самого начала.

Но почему вообще Эйнштейн настаивал на том, что все эти сверхсветовые выкрутасы надо запретить? Не хочу показаться заезженной пластинкой, но ответ прежний – эстетические предпочтения. Нет никаких фундаментальных причин, по которым в квантовой теории не могут участвовать определенные сверхсветовые взаимодействия, как они участвуют в интерпретации Бора. Просто Эйнштейн считал, что это мерзость^[10].

Так что даже Альберт Эйнштейн, нобелевский лауреат, создатель теории относительности и первооткрыватель фотона, умудрился пойти на поводу у своих эстетических прихотей и потратил последние годы своей карьеры на продвижение теории, обреченной на провал. Перефразируя цитату из «Звездного пути», заметим, что «эстетика в пустом мешке идет по цене мешка».

К счастью, другие физики оказались не так придирчивы, как Эйнштейн. Один из них, в частности, готов был мириться со сверхсветовыми фокусами и продвигать идею скрытых переменных.

Была только одна проблема – он был чертов коммуняка.

Красная физика

В наши дни среди очень умных людей пошла мода на то, чтобы поправлять бухгалтерские очки в стиле пятидесятых и цедить что-нибудь глубокомысленное вроде «Знаете, в западной науке столько слепых пятен, потому что она порождение западного общества». (Правда, они не скажут просто «общество» – у них сплошная «культурная среда» и прочие умные выражения, которые они выговаривают так, чтобы сразу становилось ясно: они очень, очень умны.)

Вообще-то они правы. И в этом на собственном горьком опыте убедился Дэвид Бом, один из самых авторитетных физиков ХХ века.

Бом нашел способ создать теорию скрытых переменных, которая в целом даже работала, но все равно так и не прижилась. Отчасти потому, что копенгагенская свита Бора держала квантовую механику до того цепко, что большинство людей даже не чувствовало потребности в новых подходах к квантовому миру. С точки зрения копенгагенского кружка Бор все понял правильно – и дело в шляпе.

Но еще теория Бома ушла в песок из-за политики.

Бом тогда был коммунистом, а на дворе, к несчастью для него, были пятидесятые, эпоха антикоммунистической паранойи среди политиков и государственных деятелей, когда всякого, кого подозревали в симпатиях к коммунистам или социалистам, обвиняли в госизмене и подвергали остракизму.

Сходил на митинг коммунистической партии? Коммуняка. Твой любимый цвет – красный? Коммуняка. Предложил соседям по общежитию поровну распределить обязанности по готовке? Коммуняка. В пятидесятые все было просто. К несчастью для Бома, у него в списке признаков коммуняк стояло много галочек: он был активистом Коммунистического союза молодежи США и нескольких других коммунистических и профсоюзных организаций. Поэтому, как и многие другие, он стал мишенью для борцов с «красной угрозой».

В 1943 году он не прошел проверку благонадежности для работы над Манхэттенским проектом, сверхсекретной программой США по разработке ядерных вооружений, в 1950-м был арестован за отказ отвечать на вопросы комиссии Конгресса, которая расследовала дела коммунистов, а к тому времени, как обвинение было снято (в 1951-м), лишился профессорской должности в Принстоне и решил покинуть страну и перебраться в Бразилию. Едва он туда прибыл, как американский консул конфисковал у него паспорт и заявил, что Бом получит его, только когда решит вернуться в Штаты. Все это поставило крест на его научной карьере, планах сотрудничества с европейскими коллегами и возможности продвигать свою интерпретацию квантовой механики.

Самое печальное, что Бом честно хотел лучше объяснить квантовую механику и действительно был одним из замечательнейших научных умов своего времени. Он даже работал с самим Эйнштейном, который пытался помочь ему получить должность в исследовательском институте в Англии после скандальной истории с расследованием в Конгрессе. Кто знает, какой вклад сделал бы Бом в квантовую механику, если бы остался в США и имел возможность лично общаться со многими ведущими физиками своей эпохи.

Опыт Бома учит нас, в частности, что государственная политика может играть в формировании научного консенсуса не менее важную роль, чем политика академическая. Конечно, никто в Белом доме не проговорил, сунув в рот сигару: «Бом – чертов коммуняка, и мы не дадим хода его интерпретации квантовой механики». Однако этого и не требовалось. Теория Бома стала просто сопутствующим ущербом – незначительный эпизод в контексте куда более важного геополитического и идеологического противостояния.

Однако и здесь важным фактором была эстетика. Одной из главных причин, по которой западные физики не обратили особого внимания на интерпретацию Бома, было отсутствие у них потребности искать что-то за пределами модели коллапса по Бору. Просто идея, что наблюдатели волшебным образом вызывают коллапс квантовых объектов, не представлялась им настолько уродливой, чтобы оправдывать работу над другой интерпретацией.

В итоге эти два ненаучных фактора – государственная политика и эстетика – и поставили жирный крест на теории Бома. Наука на несколько десятилетий потеряла из виду перспективное направление исследований и продолжала консолидироваться вокруг консенсуса, у которого не было никаких научных оснований превалировать над моделью Бома.

Лично я не сторонник интерпретации Бома, но даже неважно, верна ли она. В то время все понимали, что Бом мог бы стать новым Галилеем, а его теория – одним из прорывов века.

Сказать, конечно, можно что угодно, и уж точно не всякий перспективный исследователь со спорными идеями – Галилей. Но так и не должно быть: одна великая научная идея окупает сотню плохих, а великие научные идеи нестандартны по определению. Поскольку они нестандартны, они неизбежно встречают отпор со стороны научной и политической элиты, стремящейся сохранить свой авторитет и свою нужность. И почти всегда результат одинаков – людям вроде Бома затыкают рот, толком даже не выслушав.

У всех нас возникает естественный порыв что-то с этим сделать, но нужно быть осторожными – этот импульс может далеко завести. Хуже системы, которая неофициально подрывает определенные научные идеи, может быть только система, которую люди обычно создают в противовес.

Итак, американские физики в основном (но неофициально) оттесняли теорию Бома на обочину, отчасти из-за его симпатий к коммунизму. Но вскоре мы убедимся, что еще интереснее источник его теории – система, которая пыталась диктовать ученым, какие теории им официально можно поддерживать, а какие нет.

Младенца выплеснуть, воду оставить

Возможно, вы знаете Владимира Ленина как бесшабашного революционера-марксиста, свергшего последнего русского царя и создавшего Советский Союз как первое в мире коммунистическое государство – государство, которое очень скоро принялось морить голодом, убивать и сводить в могилу непосильным трудом десятки миллионов собственных граждан.

Но и у Ленина были свои недостатки.

В вопросах физики и философии он был узколобым. Нельзя сказать, что его взгляды были очевидно ошибочными или глупыми, но он подходил к научной философии с самонадеянностью пьяного задохлика, который воображает, что сумеет одолеть Мухаммеда Али в боях без правил.

Ленин был убежден, что сознание – это продукт физической активности мозга, а реальность существует независимо от того, есть ли кому ее наблюдать. И свое мнение он при себе не держал: еще в 1908 году он сделал краткую передышку от призывов к вооруженному ограблению почтовых отделений, поездов и банков, чтобы написать объемный труд на четыреста страниц под названием «Материализм и эмпириокритицизм», где обосновал свой подход к физике.

Русские марксисты очень любили Ленина и его четырехсотстраничные книги, и он быстро превратился в помесь кровожадного революционного лидера и псевдорелигиозной иконы. Его сочинения по физике и философии стали в Советском Союзе своего рода священным писанием, и их почитали еще десятки лет после того, как Ленин умер, а его тело – в абсолютно атеистическом государстве – мумифицировали и поместили в мавзолей.

После смерти Ленина власть перешла к Иосифу Сталину, всеми любимому двойнику Саддама Хусейна. Именно во времена сталинского террора советские философы основательно взялись за дело и влезли во все сферы жизни советского человека, в том числе и в физику. Теории Ленина продолжали формировать науку и культуру далеко за пределами его саркофага.

Среди марксистов-ленинистов бытовало мнение, что западная наука находится под влиянием порочного капитализма и доверия не заслуживает, поэтому только при социализме возможно разгадать глубочайшие тайны вселенной и наконец-то дать ответы на фундаментальные научные вопросы вроде того, какого все-таки цвета то платье в интернете – золотое или синее. Поэтому советские философы решили, что им нужна новая наука, не запятнанная капиталистическим упадком.

И они ее создали. Называлась она «социалистическая наука», и ее главной целью было заново интерпретировать научные наблюдения в соответствии с представлениями Ленина. Если какой-то факт причинял неудобства (его слишком трудно было исказить должным образом), его игнорировали или отрицали. Социалистическая наука стала ключевым идеологическим столпом всей советской системы.

Советские философы, кроме всего прочего, настаивали, что социалистическая наука должна описывать мир, существующий независимо от наблюдателей. Церковь Ленина в этом отношении была тверда: всю эту нелепицу Бора с коллапсом из-за наблюдателя долой, а всякий, кто осмеливается говорить или даже думать иначе, – гнусный пособник капитализма и вообще мочится в постель.

Поэтому советская власть сделала то единственное, что могла сделать для гарантированного прогресса науки: объявила «неправильные» мнения нелегальными. Начиная с 1947 года подход Бора к квантовой механике был в Советском Союзе вне закона.

Именно так: в качестве реакции на свое (возможно, даже верное) ощущение предвзятости западной науки советская власть решила не минимизировать собственную предвзятость, а, наоборот, максимизировать ее в противоположном направлении. Произносились речи, обличающие все зло, которое таит в себе интерпретация Бора, и ученых наказывали за то, что они с ней соглашались, – и даже за то, что считали отдельные ее аспекты перспективными. Там, где Запад создавал неофициальные препятствия для спорных теорий, Советы отвечали официальным запретом на государственном уровне.

Вот в каких декорациях Дэвид Бом примкнул к международному сообществу западных ученых-коммунистов, искавших способ придать квантовой механике более марксистскую форму. Поэтому не случайно теория Бома рисовала именно такую картину – квантовый мир, который существует объективно и с сорванными покровами случайности в полном соответствии с изящной марксистской эстетикой (да, опять это слово).

Однако даже марксистско-ленинская теория Бома не нашла всеобщего одобрения среди советских ученых и официальных лиц, многие из которых утверждали, что по целому ряду нюансов его картина все-таки не вполне соответствует ленинизму. Они указывали на пассажи из сочинений Ленина, противоречащие эстетике теории Бома, и на этом основании заявляли, что вся его теория ошибочна.

С их точки зрения, это было вполне естественно: пусть Бом и симпатизирует коммунистам, он все равно пропитан культурой загнивающего капиталистического Запада, а между тем всем известно, что подлинная социалистическая наука не может прийти из страны, где за 2 доллара 40 центов вам продадут чизбургер и картошку фри с жареным луком и сырным соусом.

Что же это за странная новая теория, которая у стольких советских и западных физиков вызывала тревогу? Действительно ли она обеспечивала более «нормальную» альтернативу квантовым странностям Бора, Госвами и Эверетта? И правда ли в некоторых закусочных In-N-Out можно прикупить бургер и картошку за 2 доллара 40 центов (количество товара ограничено)?

Глава 10

Механика Бома

Если вы спросите случайного прохожего, что, по его мнению, самое странное в квантовой механике, он, скорее всего, ответит: «Отвали от меня, извращенец! Ты кто вообще такой? Дети, подождите в машине!»

Но если вам попадется человек, у которого есть настроение поболтать и который читал какую-нибудь книжку по этой теме, он, вероятно, согласится, что самое странное в квантовой механике – то, что согласно ей частицы могут находиться в нескольких местах одновременно.

Поэтому, если на дворе пятидесятые, а вы суперодаренный физик-теоретик, твердо решивший сделать квантовую механику менее странной, вам стоит подумать над разработкой теории, которая заставляет частицы существовать в каждый момент времени только в одном месте.

Но это будет непросто. Эксперименты четко показывают, что частицы могут существовать одновременно в нескольких местах. К счастью для вас, однако, большинство результатов, которые вам придется объяснить, получены в разных вариантах довольно простого опыта – эксперимента Юнга на двух щелях. Если вам удастся в рамках своей новой теории объяснить эти результаты, вы будете свободны.

Может, вам даже дадут нобелевку-другую, и вы наконец сможете позволить себе ту футболку с Че Геварой за двести пятьдесят баксов, о которой всегда мечтали.

Примерно так рассуждал Дэвид Бом, когда взял на себя задачу произвести революцию в квантовой физике, избавив ее от идеи, что частицы могут находиться в нескольких местах одновременно. В чем же заключалась теория Бома и как она объясняла эксперимент на двух щелях?

Вот что ответил бы сам Бом, если бы писал эту книгу.

бом: Поговорим об эксперименте на двух щелях. Пучок света направлен на две небольшие щели. Свет частично проходит сквозь щели и попадает на расположенный невдалеке экран. Звучит знакомо?

вы: Да, я читал первую главу. Но это было уже давно, поэтому я рад, что Жереми придумал такой изощренный способ напомнить обо всем – и мне не придется перелистывать назад.

бом: Да, славный парень этот Жереми. Так или иначе, вы, наверное, помните, что в эксперименте на двух щелях, если закрыть одну щель и оставить открытой другую, вы увидите пятно света с той стороны, где находится открытая щель, как, собственно, и ожидали:

А если открыть обе щели, появятся не два пятна (одно от левой щели, другое от правой), а какая-то странная интерференционная картина:

Объяснить это можно только одним способом: свет от одной щели как-то взаимодействует со светом от другой, и они сложным образом смешиваются, что и дает узор.

Вы, наверное, думаете: «Ладно, с этим можно смириться – вероятно, частицы света от одной щели каким-то затейливым образом сталкиваются с частицами от другой, вот и получается такая интерференционная картина».

Но тут-то и начинаются странности: интерференционная картина получается, даже если частицы света проходят сквозь щели по одной. Но если сквозь щели проходит одномоментно только одна частица света, с чем же она может взаимодействовать? Неужели сама с собой?

Вот это всех и пугает – мысль, что одна-единственная частица каким-то образом проходит сквозь обе щели и интерферирует сама с собой, порождая затейливый узор. Но я считаю это бредом.

вы: А какова альтернатива?

бом: Думаю, все упускают из виду, что частица – лишь часть некоего целого.

Согласно моей теории, каждая частица сопряжена с волной, которая контролирует ее движение.

Задача волны – расходиться от частицы во все стороны и смотреть, что там.

В зависимости от того, что волна видит, она управляет движением частицы, подталкивая ее в ту или иную сторону. Представьте, что волна – это разведчик, который исследует мир вокруг частицы и докладывает ей об увиденном, но одновременно и проводник, который говорит частице, как двигаться в ответ.

вы: На той стороне улицы стоит какой-то дядька в плаще и черном костюме и смотрит на нас.

бом: А знаете, что самое удивительное? Если посмотреть на уравнения квантовой механики под определенным углом и как следует прищуриться, их вполне можно интерпретировать как именно такую картину!

вы: Хорошо, как же эта ваша теория «частица плюс волна» объясняет тот диковинный узор, который мы получаем в эксперименте на двух щелях?

бом: Начнем вот с чего. Я согласен с другими физиками, которые говорят, что свет от одной щели, должно быть, взаимодействует со светом от другой и от этого возникает узор. И я согласен: это может происходить, только если свет каким-то образом проходит через обе щели одновременно. Или, по крайней мере, какая-то часть этого света.