Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

удовлетворительной физической теории “измерение” никогда не может быть термином неопределяемым и измерения никогда не могут подчиняться никаким “окончательным” законам, кроме законов, которым “в окончательном смысле” подчиняются все физические взаимодействия»[471]. Разрешить эту проблему путем проведения раздела между квантовым микромиром и макромиром повседневной классической физики, на чем когда-то настаивал Бор, тоже не получалось. «Этим мы не добьемся ничего, кроме того, что вновь переведем проблему на язык классической физики, где она останется в точности той же проблемой <…>; это предложение совершенно неприемлемо, – говорил Патнэм. – Вряд ли мы можем ссылаться на одну теорию (классическую физику), исходя из основных положений другой (квантовой физики), если первая теория считается неверной, а вторая предназначена для того, чтобы заменить первую <…> Квантовая механика, если она верна, должна быть применима к системам произвольного размера <…> В частности, она должна быть применима и к макросистемам»[472]. Но если это так, продолжал Патнэм, то «как быть с наблюдаемыми макрообъектами, которые на долгое время изолированы от нас, например с системой, состоящей из космического корабля со всем его содержимым, отправленного в межзвездное пространство? Мы же не можем серьезно полагать, что космический корабль начинает существовать, только когда он снова становится наблюдаемым с Земли или другой внешней системы?»[473] Для копенгагенской интерпретации измерения были серьезной проблемой. Смарт признавал это, подвергая уничтожающей критике идею, что измерения должны описываться в классических терминах:

«Сторонники копенгагенской интерпретации микрофизики неразрывно связаны с физикой классической. Они утверждают, что, коль скоро мы интерпретируем наши наблюдения, опираясь на физику макроскопических инструментов, этот подход не должен меняться вне зависимости от любых достижений микрофизики. Что это не так, можно показать (как это сделал Фейерабенд), поставив простой вопрос: почему мы должны руководствоваться классической физикой? Почему, например, не физикой Аристотеля или даже не физикой чернокнижников, которая когда-то считалась просто “научным здравым смыслом”? Подобным же образом мы должны отбросить и представление, что священные и неприкосновенные законы, объясняемые теориями микромира, существуют на [инструментальном] или макроскопическом уровне. Мы должны заключить <…>, что теории микромира могут прямо объяснять наблюдения, такие, например, как исход эксперимента с двумя щелями»[474].

Смарт и Патнэм трезво осознавали, какие трудности встают перед любой альтернативой копенгагенской интерпретации. «Любая реалистическая философия теоретических сущностей не должна быть чересчур наивной. Она должна принимать во внимание весьма значительные трудности, связанные с неинструменталистской интерпретацией физики, – писал Смарт. – Возможным путем ухода от этой дилеммы может быть развитие детерминистической теории микрофизики в направлениях, предвосхищенных такими авторами, как Д. Бом и Ж.-П. Вижье»[475]. Патнэм соглашался с тем, что «с [квантовой] теорией что-то не так»[476]. Но он думал, что доказательство фон Неймана лишило силы предложенную Бомом интерпретацию на основе волн-пилотов – в это время полученное Беллом опровержение этого доказательства все еще лежало в столе у редактора[477], – а о многомировой интерпретации Эверетта он, как Смарт и почти все остальные, вообще ничего не слышал. Поэтому Патнэм заключал, что «на сегодня не существует ни одной удовлетворительной интерпретации квантовой механики»[478]. Но он надеялся, что эта проблема будет решена. «Человеческая любознательность не успокоится, пока на вопрос [о квантовой интерпретации] не будет найден ответ <…> Попытка сделать первый шаг в этом направлении предпринята здесь. Это скромный, но существенный шаг к тому, чтобы ясно представить себе природу и масштаб предстоящих на этом пути трудностей»[479].

Именно это и было по-прежнему неясно физикам. Философы успешно преодолели позитивизм и добились глубокого осознания математических тонкостей квантовой физики, но физики оставались зашоренными, отделенными от философии и ее достижений стеной непонимания. Они не имели ни малейшего представления о том, что в ней происходит. Поколение Эйнштейна и Бора в философии было хорошо подковано, но происшедший после Второй мировой войны сдвиг в сторону узкой специализации наложил свой отпечаток на образование свежей поросли физиков. В эпоху послевоенного образовательного бума академические факультеты фрагментировали, разбивали на изолированные специальности, и физики, соблазняемые щедрыми грантами и погруженные в сложные прикладные вычисления, в целом не проявляли к философии никакого интереса. Физика упорно продвигалась вперед, ничего не зная о революции, которая произошла, по сути, в смежной с ней области. И это философов, вообще говоря, ничуть не удивляло. «Если бы не то, что философские возражения против копенгагенской интерпретации (которые состояли всего лишь в выявлении позитивистских установок) могли помочь в реальных трудностях, с которыми сталкивалась квантовая механика, – писал Смарт, – то эти возражения, конечно, были бы признаны физиками неудовлетворительными»[480]. Если бы физикам пришлось обратить внимание на проблемы, связанные с самими основаниями их науки, на карте оказалось бы нечто гораздо большее, чем просто философия. Тогда появилась бы возможность полностью перевернуть общепринятую физику, найти нечто фундаментально новое, нечто сияющее и восхитительное, нечто, опирающееся по преимуществу на лабораторный эксперимент, – нечто вроде решающей проверки идей Джона Белла.

Часть III

Великая задача

Цель остается той же: понять устройство мира. Ограничить квантовую механику одними только мелкими лабораторными операциями – значит предать великую задачу. Серьезная физическая идея не может не касаться большого мира за пределами лаборатории.

Джон Белл, 1989

9

Подземная реальность

В Нью-Йорке стояло Лето Любви[481], а Джон Клаузер сидел в душном кабинете Годдардовского института космических исследований на 112-й стрит, выпытывая секреты у самого древнего излучения Вселенной. Клаузер, студент-физик Колумбийского университета, пытался измерить параметры недавно открытого космического микроволнового фона, «эха» Большого взрыва. Это была трудная и кропотливая работа на переднем крае науки – CMB[482], реликтовое микроволновое излучение[483], слабый постоянный радиошум, приходящий из всех точек неба, был открыт всего за три года до этого двумя физиками из лабораторий Белла. С тех пор лишь еще одной группе исследователей удалось его повторно зарегистрировать. Клаузер и его научный руководитель, Патрик Таддеус, хотели стать третьими, кто услышал отзвук рождения Вселенной, и сделать это более точно, чем те, кто слышал его до них. Но в один из дней 1967 года Клаузеру досталась находка совершенно иного рода. Разыскивая в библиотеке Годдардовского института последние публикации по своей теме, он наткнулся на журнал с необычным названием Physics Physique Fizika, заинтригованный, стал его листать, и взгляд его упал на интересный заголовок. Это была статья некоего Дж. С. Белла «О парадоксе Эйнштейна – Подольского – Розена».

Клаузер был молод, порывист, обладал гибким умом. Он уже давно сомневался в верности копенгагенской интерпретации. Но его отец Фрэнсис, который вместе со своим братом-близнецом Милтоном когда-то получил докторскую степень по аэронавтике в Калтехе,