Тайны квантового мира. О парадоксальности пространства и времени - Олег Фейгин

В современной физике элементарных частиц все больше нареканий вызывает… сама фигура ученого-наблюдателя. Правомернее было бы называть его «участником».

Наблюдатель-участник необходим не только для измерения свойств субатомной частицы, но и для того, чтобы определить эти самые свойства, ведь и о них можно говорить лишь в контексте взаимодействия с наблюдателем. Стоит ему выбрать способ, каким он будет проводить измерения, и в зависимости от этого реализуются возможные свойства частицы. Стоит сменить наблюдающую систему, и свойства наблюдаемого объекта также изменятся.

Вот каким образом автор «Квантовой сутры» раскрывает глубинное единство всех вещей и явлений:

«Сами частицы, непрерывно переходя одна в другую и в иные формы энергии, не имеют постоянных или точных характеристик — эти характеристики зависят от способа, каким мы решили их видеть. Если понадобится измерить одно свойство частицы, другое непременно изменится. Такое ограничение не связано с несовершенством приборов или другими вполне исправимыми вещами. Это характеристика действительности. Попробуйте точно измерить положение частицы, и вы ничего не сможете сказать о направлении и скорости ее движения — просто потому, что у нее их не будет. Опишите точно движение частицы — вы не найдете ее в пространстве. Так современная физика ставит перед нами проблемы уже совершенно метафизического свойства.

Мы уже говорили, что разговор о субатомных частицах нельзя вести в привычных нам точных терминах, в квантовом мире нам остается лишь вероятность. Это, конечно, не та вероятность, о которой говорят, делая ставки на скачках, а фундаментальное свойство элементарных частиц. Они не то чтобы существуют, но скорее — могут существовать. Они не то чтобы обладают характеристиками, а скорее — могут ими обладать. Научно выражаясь, частица является динамической вероятностной схемой, и все ее свойства находятся в постоянном подвижном равновесии, балансируют, как Инь и Ян на древнем китайском символе тайцзи. Недаром нобелевский лауреат Нильс Бор, возведенный в дворянское звание, для своего герба выбрал именно этот знак и девиз: „Противоположности дополняют друг друга“. Математически распределение вероятности представляет собой неравномерные волновые колебания. Чем больше амплитуда волны в определенном месте, тем выше вероятность существования частицы в нем. При этом длина ее непостоянна — расстояния между соседними гребнями неодинаковы, и чем выше амплитуда волны, тем сильнее разница между ними. В то время как амплитуда соответствует положению частицы в пространстве, длина волны связана с импульсом частицы, то есть с направлением и скоростью ее движения. Чем больше амплитуда (чем точнее можно локализовать частицу в пространстве), тем более неопределенной становится длина волны (тем меньше можно сказать об импульсе частицы). Если мы сможем установить положение частицы с предельной точностью, у нее вообще не будет никакого определенного импульса.

Это фундаментальное свойство математически выводится из свойств волны и называется принципом неопределенности. Принцип касается и других характеристик элементарных частиц. Еще одна такая взаимосвязанная пара — это энергия и время протекания квантовых процессов. Чем быстрее проходит процесс, тем более неопределенно количество энергии, задействованной в нем, и наоборот — точно охарактеризовать энергию можно только для процесса достаточной продолжительности».

Итак, вместе с Романом Фишманом мы наконец-то поняли: о частице нельзя сказать ничего определенного. Она движется туда или не туда, а верней, ни туда и ни сюда. Ее характеристики такие или сякие, а точнее — и не такие, и не сякие. Она находится здесь, но может быть и там, а может и не быть нигде. Тут уж в самую пору вообще задать вопрос: а существует ли она вообще?

Конечно, подвергать объективность материального квантового мира сомнению, как это одиозно попытался сделать метафизик Фритьоф Капра в своей нашумевшей книге «Дао физики», у нас нет никакого желания. Более того, если задуматься, то квантовая сущность постоянно меняющихся и «перетекающих» друг в друга микрообъектов лишь в очередной раз блестяще подтверждает правильность диалектико-материалистического метода исследования природы. И здесь ни мистические благоглупости Капры, ни идеалистические выкрутасы некоторых отечественных «исследователей», связывающих реальность квантового мира с сознанием наблюдателя, не имеют абсолютно никакого значения.

Еще без малого полстолетия назад академик Александр Соломонович Компанеец в уже упоминавшейся книге «Квантование в науке настоящего и будущего» попытался уточнить вопрос — каким образом представления квантовой физики могут оказаться полезными для математики, психологии и физиологии. По мнению Александра Самойловича, связать воедино эти довольно «разношерстные» научные дисциплины могла бы некая мера квантовой информации, опираясь на которую «квантовые» биофизики наконец-то смогли бы не только объяснить работу человеческого мозга, но и приступить к моделированию «искусственного квантового сознания»:

«С незапамятных времен человека волнует вопрос о свободе его воли и мысли: почему в известных обстоятельствах он подумал или поступил именно так, а не иначе. Всегда ли можно предвидеть его собственные поступки, поведение врага или друга заранее?

В древнегреческих трагедиях людьми правил неотвратимый рок. Не только то, что случилось с героями под влиянием внешних причин, но и сами их действия были заранее предопределены.

Однако человеческая мысль искала и других решений вопроса. О свободе воли немало спорили богословы. Не все их споры были совсем бессодержательны: дело ведь отчасти шло об ответственности людей за свои поступки.

Мыслители нерелигиозного толка тоже раздумывали над смыслом предопределения. Крайнюю точку зрения выразил Лаплас. Он утверждал, что в принципе все происходящее во Вселенной может быть записано в виде единого уравнения. То, что решение мирового уравнения неизвестно, связано только с ограниченностью наших измерительных и математических средств. Но Лаплас едва ли сомневался в объективной действительности всего существующего. Следовательно, он верил в непреложный закон, управляющий человеком. Непознанный закон оставался столь же неотвратимым, как „рок“ у греков. С этим не может примириться сознание современного человека, как бы ни был велик научный авторитет Лапласа или любого другого крайнего выразителя идеи механического детерминизма».