Остров знаний. Пределы досягаемости большой науки - Марсело Глейзер

В своем юношеском энтузиазме я был уверен, что я не одинок в своих попытках связать физику с потусторонним миром. Многие великие викторианские ученые переживали увлечение мистикой, включая даже некоторых нобелевских лауреатов: лорд Рэлей, объяснивший голубой цвет неба, Дж. Дж. Томсон, открывший существование электронов, Уильям Рэмзи, первооткрыватель благородных газов, сэр Уильям Крукс и сэр Оливер Лодж, выдающиеся физики своего времени. Все они, как и многие другие, практиковали оккультизм и искали доказательства существования телепатии, общения с мертвыми, психокинеза и иных чудесных и сверхъестественных явлений.[151] Они считали пространство пронизанным невидимыми электромагнитными волнами, эфирными вибрациями, излучаемыми живой и мертвой материей. Гильермо Маркони довел до совершенства прием и передачу радиоволн – звуков и голосов из воздуха. Что еще могло скрываться незамеченным в этом зыбком мире?

Новая наука постоянно играет с границами возможного. Если наши ограниченные органы чувств не замечают столь многого, почему не предположить, что от них скрыто гораздо больше? Что, если существует душа, способная пережить материальное разложение тела? Современная наука в сочетании с исконным человеческим стремлением к вечной жизни могла бы открыть мир, населенный духами, а если бы нам были доступны правильные каналы коммуникации, духи могли бы ответить на наши отчаянные призывы. Крукс, Лодж и Томсон принимали участие в сотнях спиритических сеансов, каждый раз ожидая, что произойдет что-то невероятное. Еще недавно наука была настолько гибкой, что прощала даже самым блестящим своим представителям подобные устремления. Неудивительно, что я решил отправиться для написания своей докторской диссертации в Англию. Я втайне надеялся найти связь между нашим миром и волшебной невидимой реальностью, которая иногда показывалась из тени возможного.

Викторианские джентльмены от науки пытались найти мост между миром материи и миром духа. Эту же попытку, хотя и в более формальном выражении, предприняли и основатели квантовой механики, изучавшие связь между квантовой физикой и ролью наблюдателя. Квантовая физика образовалась на месте столкновения реального и невозможного, рутинного повседневного опыта и альтернативного мира, в котором необычность является нормой. Какую позицию нам занять? Нужно ли бороться со странностями и вслед за Эйнштейном настаивать, что реальность должна быть рациональна по своей сути? Или нам следует сойти со старого пути реалистичности и углубиться в новый мир квантовых эффектов, приняв его отклонение от нормы за новый мировой порядок?

Если мы выбираем второй вариант, возникает следующий вопрос: как далеко мы готовы зайти? Так как различные интерпретации квантовой механики не так-то легко поддаются экспериментальному подтверждению, большинство физиков предпочитает не иметь с ними дела. Неважно, что, по-вашему, квантовая механика говорит нам о мире – значение имеют лишь данные на наших детекторах. Давайте исследовать реальность, не поддаваясь на субъективные интерпретации. В конце концов, разве суть науки не состоит в независимости от субъективного выбора?

Подобная слепота к тайнам и загадкам квантовой физики шокирует ученых из другого лагеря. «Как вы можете спокойно спать по ночам, зная, что мы ничего не понимаем в самой сути реальности? – вопрошают они. – Нелокальность уничтожает пространственное разделение между классическими (большими) и квантовыми (малыми) явлениями. Закрывать глаза на это – значит быть подобными церковникам, которые отказывались посмотреть в телескоп Галилея».

Из этого тупика нет выхода. Вот как Максимиллиан Шлоссхауэр, Йоханн Кофлер и Антон Цайлингер резюмировали ситуацию после проведения опроса среди участников конференции «Квантовая физика и природа реальности», прошедшей в июле 2011 года в Австрии:

Существуют различные подходы к ситуации – от умеренных до радикальных. Начнем с первых. Старая добрая копенгагенская интерпретация задает правила игры: между квантовой системой и классическим измерительным устройством существует четкое разделение. Мы, наблюдатели, никогда не вступаем в прямой контакт с квантовой системой – за нас это делают детекторы. Мы лишь интерпретируем результаты взаимодействия между системой и измерительными приборами после того, как в результате усиления воздействия видим вспышки или следы или слышим щелчки на фотографическом или цифровом регистраторе. Волновая функция, фундаментальная единица квантовой физики, представляет собой математическое выражение возможностей – потенциальных результатов измерения. Это не физическая величина, так как она не имеет связи с физической реальностью. В отличие от классической физики, в которой уравнения движения напрямую ссылаются на конкретный движущийся объект (шар, волну или автомобиль), в квантовой физике уравнение описывает амплитуду вероятностей. Предположим, что мы хотим измерить местоположение частицы. До измерения ее волновая функция распространяется по всему пространству (или области движения частицы, если она ограничена), отражая различные вероятности ее нахождения здесь или там. Уравнение Шрёдингера описывает, как волновая функция развивается во времени с учетом всех возможных сил, влияющих на частицу. Когда мы проводим измерение и обнаруживаем частицу в определенном месте, волновая функция коллапсирует. Она перестает быть возможностью и превращается в реальность, мгновенно переходя от распространенности во всем пространстве к концентрации в одной точке. Строго говоря, акт измерения делает измеряемое реальностью, перенося его из зыбкого мира квантовых вероятностей в конкретный мир обнаружения и чувственного восприятия. Если говорить коротко, измерять – значит создавать.

Но если начать задавать вопросы об этом сценарии, он оказывается гораздо сложнее, чем на первый взгляд. Когда мы говорим: «Измерять – значит создавать» (как делал Паскуаль Йордан), кто или что создает реальность? Согласны ли мы наделять способностью к творению механическое измерительное устройство? Убивает ли счетчик Гейгера кота Шрёдингера, когда регистрирует частицу и выпускает яд? Или же для наблюдения нужен мыслящий наблюдатель, обладающий сознанием, намерением провести измерение и рациональной способностью интерпретировать его результаты? Если для создания реальности требуется мыслящий наблюдатель, как объяснить, что Вселенная существовала без него миллиарды лет? Означает ли это, что существует вездесущий Бог, как предполагал Джордж Беркли в XVIII веке? Возможно ли, что Вселенная «схлопнула» свою собственную волновую функцию при переходе из квантового состояния в начале времен к классической расширяющейся модели? Если да и если нелокальность существовала в течение всей истории космоса, значит ли это, что все может до сих пор оставаться связанным?