Как натаскать вашу собаку по философии и разложить по полочкам основные идеи и понятия этой науки

Но до настоящего времени мы говорили о Вселенной, как о той, что объясняется классической физикой с учетом релятивистской революции, начало которой положил Эйнштейн. Эйнштейн полностью изменил наш взгляд на пространство и время, но его Вселенная по-прежнему совершенно предсказуема до тех пор, пока мы сосредоточиваем свое внимание на объектах большого масштаба: от галактик до атома. Но как только мы спускаемся на субатомный уровень, начинают происходить очень странные вещи. И эта странность, как утверждают некоторые ученые, разрушает детерминистскую природу Вселенной. Квантовая теория старается – и довольно успешно – объяснить странность. Вряд ли это подходящее место для обсуждения квантовой механики, но я приведу пару очень простых примеров, которые должны помочь обозначить проблему. Когда сталкиваются два миллиарда бильярдных шаров, мы можем точно предсказать, что произойдет. Когда сталкиваются два электрона, все, что можно предсказать, – «облако вероятности» и что электроны будут находиться где-то в этом облаке. Эта проблема отличается от проблем, связанных с атомами газа в сосуде или непредсказуемостью погоды. Такого типа неопределенности сводятся к нашему относительному незнанию. В случае электронов просто невозможно предсказать их положение после столкновения. Квантовые частицы ведут себя не относительно, а абсолютно непредсказуемым образом. Это связано со знаменитым принципом неопределенности Гейзенберга. Для того чтобы предсказать путь электрона, вам бы понадобилось знать и его положение в пространстве, и его импульс (сумма скорости и массы). Если бы это была машина, или палка, или любой другой объект «нашего» мира, то не было бы никакой проблемы. Однако в случае квантовых частиц мы можем знать либо их положение, либо импульс, но не оба параметра одновременно.

– Почему нет?

– Иногда считают, что это действие так называемого эффекта наблюдателя – явления, когда измерение какого-то параметра квантового объекта связано с взаимодействием с ним, в результате чего меняется параметр, который вы должны были измерить. Примером из «нашего» мира может послужить тот факт, что измерение кровяного давления вызывает умеренный стресс, который, в свою очередь, приводит к повышению вашего кровяного давления. На квантовом уровне определение положения электрона связано с запуском в него фотона. Фотон соударяется с электроном и неизбежно меняет его положение и импульс.

Тем не менее квантовая неопределенность является более сложным предметом. Теоретически было показано, что неопределенность – неизбежное следствие волновой природы квантовых частиц. Это положение было подтверждено экспериментами, которые доказали, что, даже когда процедура измерения не затрагивает частицу непосредственно, измерение все равно меняет квантовое состояние таким образом, что прогноз оказывается невозможен.

– Подожди-ка, мы теперь говорим, что даже материальный мир не детерминирован?

– Некоторые так утверждают.

– Некоторые? Но не ты?

– Есть несколько способов уклониться от квантовой неопределенности в наших целях.

– Уклониться?..

– Возразить… Во-первых, вовсе не очевидно, что квантовые эффекты масштабируются, то есть проявляются на уровне, который влияет на наши жизни. Более крупные объекты, от молекул водорода до воздушных шаров с нагретым воздухом, просто не проявляют волновые свойства и неопределенность квантовых частиц. Квантовые эффекты исчезают в более крупном масштабе благодаря процессу, который называется «декогеренция» – исчезновение характерной неопределенности квантовых объектов при их взаимодействии с «нормальной» окружающей средой. Согласно расчетам, декогеренция происходит в течение 10^–18

секунд – слишком быстро для того, чтобы в нашем масштабе регистрировались какие-то значимые эффекты.

Во-вторых, утверждается, но не доказано, что кажущаяся случайность квантовых эффектов – это всего лишь признак того, что мы еще не открыли лежащий в их основе принцип, который вернет предсказуемость и детерминизм в мир (это точка зрения Эйнштейна). Такая теория опять заключает нас в сети необходимости и детерминизма.

– Поэ-э-этому?..

– Очень трудно понять, что делать с этими возражениями, особенно если ты не ученый. По-видимому, никто точно не знает, как должна выглядеть новая объединяющая теория, которая восстановит детерминизм: просто дело в том, что многие ученые недовольны миром, который мы не можем понять и предсказывать. И, несмотря на то что квантовая неопределенность не проявляется в нашем мире на макроуровне, тот факт, что характеристики мира явно не детерминированы, по меньшей мере помогает обнаружить трещины в стене необходимости, через которые может просочиться свобода или что-то подобное.