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

превозносимый во всех популярных и полупопулярных источниках: она позволяет вычислять измеряемые значения физических параметров с беспрецедентной точностью»[704]. Квантовая физика работает. Основанные на ее теории вычисления поражают широтой диапазона применимости и точностью результатов. Квантовая физика рассказывает нам, сколько времени требуется держать на огне сковородку, чтобы приготовить яичницу, и какого максимального размера может достичь умирающая звезда, белый карлик, чтобы не сколлапсировать. Она раскрывает перед нами точную форму двойной спирали молекулы ДНК, основы жизни, сообщает возраст палеолитического скота на каменных стенах пещеры Ласко, описывает радиоактивный распад атомов, происходивший под каменным щитом Африканского материка за миллиарды лет до Оппенгеймера и Св. Троицы. Она позволяет нам с невообразимой точностью вычислить уровень освещенности в самую темную из возможных ночей. Она раскрывает перед нами историю Вселенной в горсточке пыли. И если, чтобы выполнить все эти вычисления, надо заткнуться – значит найди кляп понадежнее и распечатай новую пачку бумаги для расчетов.

Но почему за результаты вычислений надо платить такую цену? Почему копенгагенская идея требует заткнуться, чтобы вычислять? И если уж на то пошло, как копенгагенская интерпретация вообще позволяет вам что-либо вычислять? Ведь проблема измерения настолько тесно связана с самой основой квантовой физики, что, не получив хоть какого-то ответа на этот вопрос, невозможно пользоваться достижениями ее теории. Чтобы пробираться сквозь дебри ее изощренной математики, вам не обойтись без направляющей интерпретации – а Копенгаген, как мы неоднократно убеждались, такой возможности нам не предоставляет. Нет, это не истинная интерпретация. Как же тогда молчание поможет вам в ваших вычислениях?

Обычное описание копенгагенской интерпретации в учебниках физики дает понять (явно или неявно), что измерение – процесс, фундаментальным образом отличный от любого другого процесса, встречающегося в природе, и что «измерение» по определению – это то, что происходит «каждый раз, когда большой объект входит в соприкосновение с малым». Крупные объекты попросту считаются такими, которые подчиняются классической физике, даже при том условии, что квантовая физика представляется студенту как теория, более фундаментальная, чем физика классическая, и как основа физики классической. Коротко говоря, студентам в неявной форме предлагается принять как часть основной структуры квантовой физики представление о двух мирах, классическом и квантовом, – в точности как учил Бор. Но в то же самое время студентам говорят и о том, что квантовая физика – фундаментальная теория, из которой выводится физика классическая. Таким образом, студентам, изучающим квантовую физику, предлагается проглотить следующее противоречие: с одной стороны, им говорят, что идея классического объекта логически предшествует идее квантовой физики, так как идея классического объекта необходима, чтобы определить, когда произошло измерение. С другой же стороны, им говорят, что квантовая физика логически предшествует классической, так как последняя вытекает из первой. Но эти два подхода не могут быть верны одновременно! И на практике версия копенгагенской интерпретации, чаще всего излагаемая в учебниках и «в жизни», отдает предпочтение первому подходу перед вторым. Некоторые объекты просто объявляются классическими; именно взаимодействие с такими объектами и определяется в рамках квантовой физики как измерение, чем проблема измерения и «решается» – достаточно хорошо, чтобы позволить производить вычисления. Разумеется, большинство физиков (включая и автора этой книги) тоже считают квантовую физику основой классической. Но когда мы реально производим вычисления в рамках квантовой физики, на этот факт удобнее закрыть глаза и просто трактовать некоторые объекты как изъятые из сферы действия уравнения Шрёдингера. Отсюда и продиктованная отчаянием необходимость заткнуться при выполнении вычислений.

Находились физики, которые пытались в ходе своих вычислений следовать идее фундаментальности квантовой физики. Чтобы осуществить такой подход, им приходилось отказаться от «копенгагенского» решения проблемы измерения и построить другую концепцию ее решения. Другими словами, этим людям, таким как Дэвид Бом и Хью Эверетт, пришлось разрабатывать новые интерпретации квантовой физики, ведь копенгагенская интерпретация не принимает квантовую физику всерьез. Она требует от нас расстаться с мыслью, что квантовая физика может использоваться для описания всего, что существует во Вселенной, требует ограничить ее использование определенной областью. Сегодня большинство физиков согласны с Цайлингером в том, что для применимости квантовой физики границ не существует, но способ, которым квантовой физике обычно учат и которым ее используют, этому идеалу не соответствует.

Тем не менее в этом свете привлекательность копенгагенского подхода имеет некоторый смысл. Квантовая физика в течение последних девяноста лет была двигателем технического и научного прогресса: она принесла нам ядерную энергию, современные компьютеры, интернет. Основанная на квантовых принципах техника получения медицинских изображений коренным образом изменила облик здравоохранения; квантовые изображения на более мелких масштабах произвели революцию в биологии и открыли совершенно новую область молекулярной генетики. Этот перечень можно продолжать. Вы можете заключить сепаратный мир с Копенгагеном и внести ваш вклад в эту головокружительную научную революцию – или принять квантовую физику всерьез и оказаться лицом к лицу с проблемой, с которой не смог справиться даже Эйнштейн. Нет, никогда еще никто не получал столько выгоды от того, чтобы заткнуться.

* * *

Но здесь на карту поставлено больше, чем выбор между простым прагматическим желанием заниматься физикой или решением вступить в стычку между физикой и философией. В конечном счете это история о людях. «История проблемы измерения, – говорил Дэвид Альберт, – была для [физического] сообщества очень болезненной. Разрушено множество карьер. Для физики этот вопрос в целом оказался настоящей травмой в психологическом смысле слова»[705]. История основ квантовых принципов буквально пропитана личным началом. Если бы политические убеждения Дэвида Бома были более приемлемыми, если бы Хью Эверетт не так люто ненавидел публичные выступления, если бы Эйнштейн имел харизму Бора, история, рассказанная в этой книге, вероятно, была бы совершенно иной. Так много случившихся в ней ключевых событий зависело не от научных соображений, а от политических, общественных, межличностных взаимодействий. И в этом, возможно, еще одна причина такой популярности копенгагенской интерпретации: дело не в том, что она чем-то лучше другой или что она больше соответствует нуждам физиков, а просто в том, что она была первой.

Если принять наивную точку зрения на науку как на механизм получения Единственного Правильного Ответа из доступных нам данных, как в каком-нибудь из рассказов о Шерлоке Холмсе, то эта идея выглядит обескураживающей. (Да и вся эта книга, конечно, обескуражит любого, кто такой точки зрения придерживается.) Ведь если чисто внешние обстоятельства могут оказывать столь серьезное влияние на фундаментальную физику, то можно ли найти хоть что-то в науке, что может остаться в стороне от таких обстоятельств? И конечно, дело не ограничивается проблемой основ квантовых принципов: вся наука в целом уязвима, подвержена влиянию «человеческого фактора» и того, что происходит в разнообразных сферах человеческой деятельности – политики, истории, культуры, экономики, искусства. С этим согласится большинство ученых. Но одно дело