Это всё квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего - Харрис Жереми - Страница 10

Похоже, «наблюдением» можно считать любой из этих этапов. Однако всякая неоднозначность физикам не по душе, и очень скоро главной задачей Бора стало объяснить, когда именно должен происходить этот его волшебный коллапс.

Ответ Бора состоял в том, что объекты во вселенной делятся на два типа: «маленькие» вроде атомов и электронов, которые могут существовать в нескольких местах одновременно (или делать сразу много всего), и «большие», которые умеют вызывать коллапс этих «маленьких» объектов в одно из множества их состояний, когда бы крупные объекты ни использовались для «наблюдения» мелких.

Поэтому, согласно Бору, только «большие» объекты способны вызывать коллапс маленьких, и это вызвано… хм… полагаю, их большими размерами. Подробнее Бор не объяснил. С другой стороны, «маленькие» объекты, например наш электрон, могут существовать в нескольких местах сразу или делать много всего одновременно, зато начисто лишены способности вызывать коллапс.

Бор утверждал, что к «большим» объектам применимы иные правила – иные законы физики, – чем к «маленьким». Вселенная, говорил он, ведет двойную бухгалтерию.

Чем же это большие объекты так отличаются от маленьких, спросите вы? Как вселенная решает, какие объекты могут вызывать коллапс других?

Ответа на этот вопрос у Бора не было. И вместо того чтобы работать над поиском ответа, он тратил время на придумывание броских афоризмов, лишь бы от него отстали с вопросами про его тяп-ляп-теорию. Одним из его любимых высказываний стало вот это: «Все, что мы называем реальным, создано из того, что реальным считать нельзя». Понимай как хочешь.

Несмотря на явные огрехи в логике Бора, физики так отчаянно хотели решить проблему зомбокота, что большинство просто согласилось с теорией коллапса, не задавая лишних вопросов, и довольно долго нелепая идея поделить вселенную на «все большое» и «все маленькое» была позицией по умолчанию у многих ведущих специалистов по квантовой механике в мире. Как определить «большое» и «маленькое», никто толком не понимал, но почти всем было наплевать. «Молчи и вычисляй!» – гласил неписаный закон.

Кстати, такой подход – молчи и вычисляй – практиковался не только в квантовой механике. Есть много ученых и философов, которые вообще не считают, что наука должна ставить себе цель «понять мироустройство». По их мнению, единственное, чем стоит заниматься науке, – это делать хорошие прогнозы. Тогда можно не ввязываться в ожесточенные споры о том, что такое атом, «реальна» ли энергия и так далее, а деньги налогоплательщиков пускать на более «интересные» задачи, например на вычисление отношения заряда электрона к его массе с точностью до десятого знака после запятой или чего-то в этом роде.

По правде говоря, мне кажется, это довольно дурацкая точка зрения, которая к тому же тормозит научный прогресс. Самые крупные достижения в естественных науках, а особенно в физике, обычно начинаются с предположения, что в реальном мире существует какой-то новый тип предметов или явлений, а затем ученые, опираясь на это предположение, делают прогнозы, которые можно проверить. Например, чтобы открыть атомы, кто-то должен был сначала предположить, что атомы существуют, и на основании этого предположения сделать прогноз, как должна вести себя жидкость, если атомы действительно существуют, а затем этот прогноз проверить. Этот процесс приносит результаты только при условии, что ученые осмеливаются утверждать что-то об устройстве мира, а не тешатся со своими формулами тайком от всех, помалкивая насчет природы вещей.

Между тем описания реальности делают науку сильнее, однако не все они полезны, что возвращает нас к Бору и его нелепой теории. Если вы, как и я, считаете, что задача физики – не просто делать хорошие предсказания, а еще и объяснять, что на самом деле происходит во вселенной, вам наверняка кажется весьма глупой и обидной сама мысль, будто законы физики проводят некую загадочную грань между «большими» и «маленькими» объектами, а нам нельзя даже интересоваться, что это за грань и откуда она взялась.

К счастью, последнее слово осталось не за Бором: многие физики продолжали требовать, чтобы им четко сказали, где и почему проходит грань между большим и маленьким. Оказывается, стремление это объяснить возымело очень серьезные и совершенно неожиданные последствия.

Впервые в истории ученым пришлось включить в уравнение сознание.

Важен ли разум?

Джон фон Нейман овладел высшей математикой к восьми годам, а к девятнадцати успел опубликовать две научные статьи, и все были уверены, что он вот-вот получит национальную венгерскую премию по математике. Вероятно, он самый умный из всех, о ком вы никогда не слышали. Но если вам станет от этого легче, упомяну, что пел он паршиво, да и готовил наверняка так себе.

Фон Нейман указал на главный пробел в картине Бора: так называемые «большие» объекты, обладающие способностью вызывать коллапс, целиком и полностью состоят из «маленьких», которые этого не умеют. Микроскопы и измерительные приборы, без которых Бор не мог объяснить, почему атомы и электроны коллапсируют, сами состоят из атомов и электронов!

Если каждый атом, входящий в состав микроскопа, может жить субатомной двойной жизнью, почему и сам микроскоп не может существовать во многих состояниях одновременно? А если так, почему то же не относится и к человеку, который смотрит в этот микроскоп?

В сущности, фон Нейман показал, что нет никаких причин проводить границу между большим и маленьким в каком-то конкретном месте. Если атом коллапсирует, когда его наблюдают в микроскоп, то утверждать, что коллапс вызван микроскопом, не осмысленнее, чем говорить, что коллапс вызван человеком, который смотрел в микроскоп. Каждый шаг в этой «измерительной цепочке» – всего лишь взаимодействие одного скопления атомов с другим скоплением атомов. Конечно, у некоторых скоплений есть собственные названия – «микроскоп», «пистолет», «кот», – но трудно понять, как могут влиять на что-то в этой ситуации совершенно произвольные различия, проводимые между разными скоплениями атомов людьми.

А значит, нет причин полагать, будто возможно указать на какую-то конкретную часть цепочки, которая и вызывает коллапс. Более того, фон Нейман не видел причин, почему тело экспериментатора, состоящее из атомов, как и все остальное, не должно расщепиться точно так же, как электрон или любые другие объекты вдоль измерительной цепочки. В каком-то смысле фон Нейман двигался в направлении той же многомировой интерпретации с параллельными вселенными, о которой мы говорили в предыдущей главе, – за несколько десятилетий до того, как ее предложили!

Тем не менее фон Нейман все же полагал, что коллапс должен где-то происходить. Он не был готов согласиться с тем, что экспериментаторы носятся по лабораториям планеты, видя и не видя одновременно и живых, и мертвых котов.

Это поставило его в неловкое положение. Все вещество состоит из атомов, а атомы не могут по отдельности вызывать коллапс, поскольку относятся к «маленьким» объектам, а маленькие объекты лишены такой способности. Поэтому, если коллапс и произойдет, его должна вызвать некая сущность, которая ведет себя так, будто вообще не состоит из атомов, нечто такое, что играет по иным правилам, чем все остальное во вселенной!

Чем бы эта сущность ни была, фон Нейман заключил, что она не может состоять из обычного вещества, это должно быть нечто нематериальное, даже нефизическое. По всему выходило, что во вселенной должна быть некая сущность, которая:

1. совершенно нематериальна (не состоит из атомов),

2. обладает способностью волшебным образом вызывать коллапс материальных объектов и