За гранью реальности. Объяснение необъяснимого - Александр Никонов

«Старое представление о рациональном и механистическом мире, которым управляют причинно-следственные связи, кануло в Лету, уступив место таинственному миру парадоксов и „потусторонней“ реальности» — напишет об этом через полвека в книге «Суперсила» английский физик Пол Девис. «Потусторонняя реальность» — лучше о современной физике не скажешь.

Когда родилась квантовая механика — физика удивительная, непохожая на прежнюю, то даже ее создатель Макс Планк так и не принял в глубине души всей причудливости этой науки. А Эйнштейн попросту считал квантовую механику абсурдной теорией, называл ее «безумием». Кризис восприятия был так велик, потому что с появлением квантовой механики (и последующих теорий микромира) под ногами физиков полностью пропала опора в виде наглядных схем и понятных интерпретаций. Физика чем дальше, тем больше становилась математикой, то есть формульной абстракцией, которую иногда даже невозможно проверить опытным путем! Причем формулы порой выдавали попросту абсурдные решения. Тогда физики над формулами немножко изгалялись — проводили так называемую «перенормировку», а попросту говоря — подгоняли теорию под ответ. Но это было уже потом, а тогда, в Копенгагене все только начиналось.

Нильс Бор, возглавлявший в 1920-е годы XX века Физический институт в Копенгагене, был лидером «Темных сил», наступавших на привычную реальность. Эйнштейн был лидером «Светлых сил» — защитников традиционной реальности. По правую руку от него сражался Вернер Гейзенберг. Этот рыцарь печального образа практически повторил путь Эйнштейна: он был в числе тех из молодого поколения физиков, кто своими славными деяниями громил фундамент Классики. Именно он открыл знаменитый принцип неопределенности — основу основ квантовой механики! А потом поднял меч в защиту старого мира.

Да если бы не «предательство» такими, как Эйнштейн и Гейзенберг, светлого и ясного ньютоновского мира, не пришлось бы потом его и защищать! Так всегда бывает — революции поедают своих героев. Вот что написал храбрый Гейзенберг позже в своей книге «Физика и философия» (характерное, кстати, названьице, не правда ли?!..):

«Я вспоминаю дискуссии с Бором, длившиеся за полночь, которые приводили меня почти в отчаяние. И когда я после таких обсуждений отправлялся на прогулку в соседний парк, передо мной снова и снова возникал вопрос: действительно ли природа может быть столь абсурдной, какой она предстает перед нами в этих атомных экспериментах?»

…Ах, Эйнштейн и Гейзенберг, не надо было вам открывать ящик Пандоры!..

Раз за разом, день за днем сходились в великой битве титаны. Эйнштейн, блестящий гений которого позволил ему когда-то раскачать и опрокинуть элегантное и совершенное здание прежней физики, наносил Бору удар за ударом. Каждый раз он выбрасывал противнику очередную мысленную задачу, которая логически разбивала внутренне противоречивый и потому неверный (как полагал Эйнштейн) Мордор квантовой теории. Но Бор был тоже не пальцем деланный. Каждый раз он не без труда, но отражал выпады Эйнштейна.

Вот пример одного из таких поединков той серии битв, на которых, без всякого сомнения, решалась судьба нашего мира… Да-да! Дело в том, что главное отличие старого, Традиционного мира — его принципиальная предсказуемость, фатальность, тотальная причинность. Суть этого мира в том, что, если бы мы знали все координаты и импульсы всех частиц во Вселенной, мы могли бы со стопроцентной точностью предсказать будущее. В светлом, ясном мире все частицы движутся по своим траекториям, в определенных направлениях, каждая имеет вполне определенную массу и скорость, каждая частица существует в реальности и «действует» сама по себе, вне зависимости от того, смотрит на нее кто-то или не смотрит. Если умрут все ученые в мире, все наблюдатели, смотрящие за миром, мир не изменится. Он объективен. Он существует сам по себе. Он Абсолютен. В нем можно физически различить Добро и Зло. Одна причина порождает в нем одно конкретное следствие. В этом мире есть Истина.

Новый, квантовый мир совсем другой. В нем нет ничего Абсолютного. Он принципиально Относителен. В нем нет точных местоположений. В нем нет траекторий. В нем нет направлений. Этот мир принципиально непредсказуем. Неопределенен. В нем нет четких ответов. Одна причина в нем может породить тысячи разных следствий. Одно следствие в нем может быть вызвано тысячью разных причин. А главное — в этом мире нет реальности в том ее понимании, которое существовало в ньютоновском мире. В нем действуют нереальные (виртуальные) частицы. То есть этот мир отчасти нереален. Больше того — облик этого мира зависит от сознания. От того, смотрит кто-то на этот мир или нет. Этот мир требует введения в физические формулы наблюдателя. В этом смысле он един — в него на равных входят мертвая материя и Наблюдатель.

Подобная позиция выглядела слишком непривычно для позитивистского научного мышления. Поэтому, борясь с принципом неопределенности, Эйнштейн предложил остроумную схему. Вы говорите, ваш мир принципиально неопределенен? Что в нем нельзя одновременно точно узнать энергию частицы и момент времени, в который эта частица данной энергией обладает? Хм, это уже лазеечка для нарушения главнейшего закона Вселенной — закона сохранения массы-энергии, что уже само по себе — немалое преступление! Мы сейчас эту лазеечку в законе перекроем!.. Смотрите, в чем ваш прокол, господин рыцарь Хаоса: время я измерю непосредственно, а энергию определю взвешиванием! Я взвешиваю частицу и таким образом узнаю ее массу — по моей же формуле E = mc2! Вот и хана вашей неопределенности!.. Так сказал Эйнштейн.

Удар был силен. «На этот раз Бор был обеспокоен, и те, кто видел, как он провожал Эйнштейна в гостиницу, заметили, что Бор был сильно взволнован», — пишет Девис.

Однако, проведя бессонную ночь, на следующий день Бор нашел эйнштейновскую ошибку: согласно эйнштейновской же теории относительности, гравитация замедляет течение времени. А при взвешивании частицы без гравитации не обойтись, и эффект замедления времени внесет в эти измерения свои коррективы. В пользу неопределенности. Победа опять осталась за Бором.

Однако самый тяжелый и решающий бой между Тьмой кванта и Светом классики закончился все же вничью. Эйнштейн, как показалось тогда ему и многим, нанес почти смертельный удар Бору. Но могучий Бор выстоял. Он отразил удар. Не так успешно, как прежние выпады. И потому вопрос о победителе той битвы остался неразрешенным. До поры.

Что же сказал Бору Эйнштейн в той схватке, когда Мироздание зависло в точке равнодействия между Ночным и Дневным дозором?

Это случилось в 1935 году. И Эйнштейн был в той схватке не один. На его стороне сражались еще два рыцаря Истины — Борис Подольский и Натан Розен. Три простых еврейских рыцаря. Они предложили мысленный эксперимент, который с тех пор получил название «эффект Эйнштейна — Подольского — Розена» или попросту ЭПР-эффект.

Хитроумная схема трех рыцарей, общей дамой сердца коих была Объективная Истина, нацеливалась на основу основ теории неопределенности — может ли частица одновременно обладать определенным положением и определенным импульсом. То есть существовать в классическом смысле этого слова. Мир Тьмы, мир неопределенности, ставящий под сомнение самою физическую реальность, гласил: знать все невозможно! Потому что ничего определенного не существует! Все размыто, искажено. В частности, мы не можем совершенно точно одновременно узнать координаты и импульс элементарной частицы. Либо вы меряете с точностью, где находится частица, и тогда вы не знаете ничего об ее характеристиках (импульсе), либо вы точно узнаете свойство частицы, но не знаете, где она находится.

Это непредставимо для обычного мира. Если летит пуля, мы в любой момент знаем, где она находится и какова ее скорость. Странно, если бы узнав, где пуля, мы тем самым автоматически закрывали себе знание о ее скорости. И наоборот, узнав скорость, мы полностью теряли бы информацию о ее местоположении. Где ружейная пуля, чья скорость 800 м/с? Как где? На траектории полета!.. А вот и нет, а вот и нет! Нет у нее никакой траектории! И координаты нет. Теперь пуля вполне может оказаться в Антарктиде или на Луне. Возможен вариант: есть точная координата пули на траектории (в 30 см от ружейного ствола), но тогда нет точной скорости. То есть скорость может быть нулевой. Или бесконечной.

Запускаем ракету. Какова ее скорость через секунду после старта? — Десять метров в секунду, товарищ полковник!.. — А где она? — А хрен ее знает! Квантовая механика, товарищ полковник. Теперь уже непонятно.

И прав ведь товарищ полковник в своем справедливом возмущении! Действительно, что это за дурь такая? Не может Родина стрелять вслепую. А как же баллистика? Есть же такая наука — баллистика! И этой науке все равно, какой массы пуля — хоть 9 граммов, хоть тонна, хоть с электрон размером. Подставь в формулы, получишь результат — где пуля и что с ней в данный момент происходит. Увы! В микромире баллистика работать перестает. Как же тогда рассчитывать прицел?