Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью

«Заткнись и вычисляй!», конечно, звучит не очень вдохновляюще, если у вас нет особой склонности к математике. Но даже если вы физик, какая особая доблесть в том, чтобы заткнуться и вычислять? Мермин ответил на этот вопрос в своей статье 1989 года. «В квантовой теории это факт первостепенной важности, без конца 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.