Удивительные числа Вселенной. Путешествие за грань воображения

Я взял вас в трудное квантовое путешествие вглубь микроскопического мира вероятностей и неопределенностей и заверяю, что это не просто любопытная прогулка. Оно важно для цели обнаружить вашего двойника и понять, кто он и кто вы. Теперь мы знаем, что вас нельзя идентифицировать с помощью определенного расположения атомов, потому что такое описание невозможно. Для этого требуется знать точное положение и импульс всех частиц в человеческом организме, а это запрещает квантовый закон Гейзенберга. В реальности мы должны думать о себе как о сложном квантовом состоянии, управляемом волнами вероятности, которые накладываются друг на друга. Но нужно ли в реальности знать все об этом сложном состоянии, чтобы иметь возможность сравнить себя с двойником? Нужно ли, чтобы вы были чистым состоянием?

Где ваш двойник?

Кто есть вы? Что значит быть таким же, как вы? Например, у меня есть брат Рамон, и у нас много общего в ДНК. Нам нравится панк-группа Stiff Little Fingers, мы болеем за футбольный клуб «Ливерпуль». Если бы это было все, что нас интересует, мы оказались бы двойниками. Однако по многим другим параметрам мы различаемся: например, моя шея чудовищно длинная, а у него нормальная. Но если мы собираемся рассматривать истинных двойников, нельзя мириться с любыми различиями. Впрочем, как мы увидим, на деле это может оказаться опасной игрой.

По сравнению с электроном вы – большой объект. Этого и следовало ожидать. Чтобы сконструировать нечто столь же сложное, как человек, читающий эту книгу, требуется очень многое: кварки, из которых состоят протоны и нейтроны; глюоны, которые их связывают; атомные ядра, окутанные вероятностными облаками электронов; атомы, соединенные в сложные молекулы; триллионы этих молекул, которые образуют множество клеток организма. Ситуацию усложняет то, что все эти объекты сцеплены с окружающим миром. Помните, как в школьные годы по классу распространялась какая-нибудь сплетня? Часто она принимала форму бумажки, на которой было написано что-то вроде: «Дегси собирается пригласить на свидание Хелен Джонс. Передай дальше». Последнюю фразу всегда подчеркивали, чтобы устранить все сомнения в важности указания. Когда записка блуждала по столам, ученики реагировали на новость по-разному: проявляли ревность, волнение, безразличие. Сами эти реакции часто запускали новый набор реакций и взаимодействий. В любом случае было ясно одно: знание о намерениях Дегси в мгновение ока сцепляло весь класс в единое целое. То же справедливо для вас и наблюдаемой Вселенной. Вселенная с начала времен обменивается такими записками, и она сцеплена с каждой частичкой вашего организма. Отслеживание такой массы информации – дело сложное.

Когда кто-нибудь смотрит на вас или даже спрашивает, о чем вы думаете, он явно не получит всей доступной информации. По правде говоря, ваших собеседников не волнует вопрос, каков спин у одного из электронов глубоко внутри вашей тонкой кишки[51]. Каждый раз, когда мы говорим о каком-нибудь человеке (яйце, динозавре или газе), мы на самом деле никогда не представляем их чистыми состояниями, поскольку имеется масса неизвестной информации. Вы не исключение. Вы не чистое состояние, а смешанное. Все, что мы действительно можем сделать для вашего описания, – указать список состояний (микросостояний) и связанных с ними вероятностей. Но что нам делать с недостающей информацией? И что нужно, чтобы ее узнать?

То, чего мы не знаем, скрыто в списке вероятностей. Мы не можем улучшить ситуацию, не проведя ни единого измерения. Например, в некоторых микросостояниях, вас описывающих, спин электрона в вашем кишечнике с некоторой вероятностью принял значение «вверх», а в других микросостояниях с какой-то другой вероятностью он принял значение «вниз». Не обманывайте себя, думая, что фактическое значение спина – «вверх», а вы просто об этом не знаете. В квантовой механике нет абсолютной истины – опять же, пока нет измерения. Пока вы не проведете в тонкой кишке опыт Штерна – Герлаха в миниатюре и не определите спин электрона, можно говорить исключительно о вероятности значения спина «вверх» или «вниз». Эта логика применима ко всем без исключения вещам, которые мы хотели бы знать о вас, вплоть до микроскопического уровня. Если вы не проведете все нужные измерения, вам необходимо признать, что на самом деле вы – квантовый шизофреник, некое обширное семейство микроскопически различающихся вариантов, и все они столь же реальны, как и любые другие.