Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

Вы безучастно и довольно долго рассматриваете магнит на холодильнике. Затем качаете головой и открываете дверцу, чтобы наконец достать молоко, которого вы так сильно хотели, прежде чем магнит обратил ваше внимание на феномен из мира призраков.

Вернувшись к оставленной на столе кружке, вы уже собираетесь влить туда молоко, как вдруг вид лежащего рядом золота заставляет вас остановиться.

Чем именно являются атомы золота, обнаруженные вами ранее, или атомы, шевелящиеся на поверхности магнита? Может быть, они напоминают маленькие круглые шарики? Или кубики? Как именно заряды предпочитают получать виртуальные жемчужины света из электромагнитного поля? И что, черт возьми, я имею в виду, говоря, что все они – выражения некоторых полей?

Как и следовало ожидать, эти вопросы отсылают вас обратно в мини-состояние, и вы оказываетесь плавающим посередине кухни вдали от всех знакомых предметов, с любопытством ожидая ответа, из чего состоит полученный вами атом золота.

Но это не тот самый атом. Скорее, самый маленький атом. Атом, составляющий 74 % всей известной материи Вселенной: водород. Тот самый водород, ядра атомов которого в подобных Солнцу звездах сливаются, создавая более крупные, и побочным продуктом этого слияния является свет.

Говоря откровенно, видно вам не слишком много.

Перед вами точно находится что-то, но вам очень трудно определить, где оно, не говоря уже о том, что это такое. Пристальное разглядывание его мини-глазами не помогает, так что вы решили снова попробовать ощутить его по методике йогов.

Удивительно, но это работает.

Глаза закрыты, но вы можете представить себе картинку.

Что-то наподобие волны, колеблющей окружающее электромагнитное поле… волны, покачивающейся вокруг сферы… полой сферы или, скорее, полого лепестка… и это не совсем волна… но она сферическая, нет, в форме лепестка, пульсирующая, стремительно движущаяся… со скоростью, очень близкой к скорости света, так что мир, кажется, должен быть сильно искажен, не говоря уже об отсчете его времени в сравнению с вашим, но он не сосредоточен в определенном месте… Хорошо, давайте будем откровенны, вы понятия не имеете о том, что воображаете, но вся эта сферическая, в форме лепестка или любой другой форме, стремительно движущаяся[32] вещь действительно переносит электрический заряд. Можно ощутить ее взаимодействие с электромагнитным полем точно таким же образом, как при приближении магнита.

Значит, это и есть атом? Все еще сосредоточенно думая, вы понимаете, что здесь нечто другое… Похороненное глубоко внутри, микроскопическое по сравнению с объемом движущейся волны, но что-то, должно быть, сильное, даже очень сильное, чтобы удерживать ощущаемый вами движущийся заряд от исчезновения.

Вы понимаете, что атом водорода обладает ядром, окруженным движущимся зарядом. Все атомы Вселенной имеют такую структуру: ядра разного размера, окруженные одной или несколькими электрически заряженными волнами.

Ученые назвали такое ядро атомным ядром, а нечеткую, заряженную, покачивающуюся волну – электроном.

И это – сбивающее с толку открытие.

Электрон не имеет ничего общего с воображенной вами крошечной точкой.

Чтобы убедиться в правильности ваших умозаключений, вы оставляете методику йогов в покое и открываете глаза. Совершенно неожиданно покачивающаяся волна исчезает, становясь чем-то другим, гораздо больше напоминающим частицу.

Хорошо.

Электроны, абсолютно идентичные этому, присутствуют в различных количествах во всех атомах Вселенной. Они являются основой всех наших электрических и магнитных устройств, будь то компьютер, стиральная машина, сотовый телефон, электрическая лампочка… и любой вещи. От них зависят все энергетические и коммуникационные средства.

Поэтому вы медленно, очень медленно протягиваете свою крошечную руку вперед, чтобы схватить его и изучить поближе.

Как ни странно, электрон очень трудно поймать. Каждый раз, когда вам удается обнаружить его краем мини-глаза, он начинает двигаться хаотично, как будто сама попытка обнаружить его заставляет электрон изменять свой курс непредсказуемым образом.

Это не игра вашего воображения.

Это реальный феномен. Одно из многих явлений, происходящих в квантовом мире, но не в нашем повседневном мире хрустальных ваз и чашек кофе.

Это – часть фундаментальной неопределенности природы, рассматриваемой с нашей точки зрения.

Вы подробно познакомитесь с тем, что это значит, в шестой части книги, но уже сейчас чувствуете, что происходит что-то сверхъестественное. Нужно поймать этот электрон и заставить его говорить, думаете вы. Точно. Какого бы вы ни были крошечного размера, но вы – чистый разум и можете делать все что угодно. И будь вы прокляты, если какой-то там малюсенький электрон попытается это опровергнуть… хвать! Как только ваш мини-глаз засекает его присутствие, прямо тут, справа от вас, вы быстрее молнии набрасываетесь на него. И вот он здесь, в вашей плотно сжатой правой руке. Электрон шевелится внутри, будто бабочка, практически со скоростью света хлопающая крыльями по ладони. Вы начинаете сжимать пальцы. Электроны – заряженные частицы; они взаимодействуют с другими имеющимися в руке собратьями с помощью виртуальных жемчужин света, вылетающих из электромагнитного поля.

Вы продолжаете все сильнее сжимать кулак, желая, чтобы электрон затих в своей крошечной тюрьме, и… внезапно вы его больше не ощущаете. Он исчез.

Вы разжимаете кулак.

Электрона там нет.

Вы абсолютно уверены, что не оставили ни одной крошечной щелки между пальцами, но все же он выскочил. И вы ничего не почувствовали. Он просочился сквозь ладонь, не коснувшись ее.

Он снова вернулся к невидимому ядру атома водорода, откуда вы его забрали.

Возмутительно!

Но как же ему это удалось? Как мог электрон выскользнуть из цепкой хватки, не задев вас? Честно говоря, он прошел сквозь вашу руку. Выпрыгнул. Рекордный прыжок. Квантовый скачок. Нечто ограниченное субатомным миром, не существующее в повседневной жизни на макроуровне кухонь, ваз и самолетов. Или что-то в таком роде.

Вы еще не успели разобраться с электроном, но уже знакомы с одним из его странных свойств: он может прыгать, как никто другой. Феномен, называющийся квантовым скачком или туннельным эффектом, и так сложилось, что не только электроны, но и все частицы, которые вы обнаружите в квантовом мире, способны на такие квантовые скачки или переходы.