Во что мы верим, но не можем доказать. Интеллектуалы XXI века о современной науке

ЛИ СМОЛИН — физик, основатель и научный сотрудник Института теоретической физики Периметр, Ватерлоо, Онтарио. Ведущий исследователь в сфере квантовой гравитации. Автор книг «Жизнь космоса» и «Три дороги к квантовой теории гравитации».

Я убежден

, что квантовая механика — не окончательная теория. Я верю в это, потому что никогда не встречал интерпретации квантовой механики, которая бы имела для меня смысл. Я тщательно изучил самые разные интерпретации и формулировки, я много о них думал, но до сих пор не могу уловить смысла квантовой теории. В частности, мне кажется, что проблему измерения невозможно разрешить, не меняя самой теории.

Это значит, что квантовая механика представляет собой только приблизительное описание более общей физической теории. Тогда должны существовать скрытые переменные, усредненные для получения приблизительного, вероятностного описания, которое и является квантовой теорией. Из экспериментальных исследований неравенств Белла мы знаем, что любая теория, которая не противоречит квантовой механике в тех экспериментах, в которых она была проверена, должна быть нелокальной. Квантовая механика основана на нелокальности, как и все другие, более осмысленные теории, которые могли бы ее заменить. Таким образом, любые дополнительные скрытые переменные тоже должны быть нелокальными. Но я думаю, что здесь можно сказать больше. Я верю, что скрытые переменные описывают отношения между частицами, которые мы можем видеть, но отношения между которыми скрыты, потому что они нелокальны и соединяют широко разнесенные частицы.

Это согласуется с другим моим твердым убеждением, основанным на общей теории относительности. Оно заключается в том, что фундаментальные свойства физических объектов — это ряд отношений, которые развиваются динамически. Не существует никаких неотъемлемых свойств, не связанных с отношениями между объектами, и нет никакого фиксированного контекста — например, ньютонового пространства и времени, — который бы существовал только для того, чтобы наделять вещи теми или иными свойствами.

Одно из следствий этого предположения заключается в том, что геометрия пространства и времени — также всего лишь приблизительное, неполное описание, применимое только на тех уровнях, где невозможно увидеть фундаментальные степени свободы. Фундаментальные отношения являются нелокальными относительно приблизительного понятия локальности, возникающего на том уровне, где уже имеет смысл говорить о локальности в геометрии.

Объединяя эти понятия, мы видим, что принцип неопределенности [23]в квантовой теории должен быть остатком возникающей нелокальности (resulting nonlocality), а это ограничивает нашу способность предсказывать будущее любой, даже самой небольшой области Вселенной. Константа Дирака, основная константа квантовой механики, измеряющая квантовую неопределенность, связана с N, количеством степеней свободы во Вселенной. Разумно предположить, что константа Дирака обратно пропорциональна квадратному корню из N.

Но как описать физику, если не с точки зрения вещей, движущихся в неподвижном пространстве-времени? Над этим ломал голову Эйнштейн, и меня устраивает только один ответ — тот, к которому он пришел незадолго до смерти: фундаментальная физика должна быть дискретной, и ее описание должно быть сделано на языке алгебры и комбинаторики.

А что можно сказать о времени? Мне также не удалось понять смысла призывов покончить со временем как с фундаментальным аспектом описания природы. Поэтому я верю в существование времени в смысле причинно-следственных связей. Я также сомневаюсь, что Большой взрыв был началом времени. Я почти уверен, что наша история началась задолго до Большого взрыва. Наконец, я верю, что в ближайшем будущем мы сможем делать прогнозы на основании этих гипотез, которые будут проверены в процессе реальных экспериментов.

Антон Зелингер

АНТОН ЗЕЛИНГЕР — профессор физики Венского университета. Проводит эксперименты в области квантовой телепортации и квантовой интерференции с «бакиболловыми» молекулами, крупнейшими объектами, когда-либо демонстрировавшими квантовый феномен. Его следующая цель — найти экспериментальные доказательства существования квантового феномена в объектах большего размера, возможно, даже в самой жизни.

Я верю, но не могу доказать, что квантовая физика требует от нас отказа от разделения между информацией и реальностью.