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

Глава 9

Скрытые переменные и беда с физикой

Вплоть до начала ХХ века существовало неписаное правило, что прогресс науки позволит осуществить две вещи.

Во-первых, он должен был позволить нам делать более точные предсказания и изобретать более крутые штуки. Тут все получилось: может, у нас и нет летающих автомобилей и радиоактивных каминов[9], зато их с успехом заменяют ракеты многократного применения, вакцины на основе матричной РНК и видео с котиками.

Во-вторых, все ждали, что научный прогресс позволит нарисовать более ясную и подробную картину реальности. И нетрудно понять почему – ведь именно к этому вели все основные отрасли науки вплоть до начала прошлого века.

В биологии еще недавно царили сомнения, статичны отдельные виды или все же меняются со временем (середина XVIII века), затем мы пришли к мысли о существовании эволюции (семидесятые годы XIX века), а потом даже установили кое-какие математические закономерности передачи генетического материала (1905 год).

Химия не подозревала о существовании атомов (XVIII век), затем мы убедились, что атомы есть (начало XIX века), потом поняли, что у атомов разной массы разные химические свойства (семидесятые годы XIX века), обнаружили, что состоят атомы из более мелких компонентов, в том числе электронов (девяностые годы XIX века), и даже открыли, что электроны вращаются вокруг атомного ядра (1904 год).

Точность, ясность, уверенность. Наверное, всем тогда казалось, что мир наконец-то обретает четкие очертания. Мы выжимали из своих теорий все новые и новые знаки после запятой, и постепенно выкристаллизовывалась цельная, непротиворечивая картина реальности. Вселенная была полностью предсказуема: частицы находились каждая только в одном месте, а неопрятные усы гарантированно повышали IQ на десять баллов.

Если бы вы остановили часы в 1905 году и попросили меня предсказать, что будет дальше, я бы, скорее всего, предположил, что «примерно то же самое, только, надеюсь, чуть меньше героина в микстуре от кашля». Но все вышло иначе. Хотя квантовая революция действительно повысила точность научных прогнозов и крутизну всяких изобретений, картина реальности стала вызывать больше недоумения, а не меньше.

Внезапно на нас обрушилась куча взаимоисключающих способов смотреть на мир, и все до единого были совместимы с любыми мыслимыми экспериментами. Одни картины мира требовали отвести в законах физики особое место сознанию, другие предполагали наличие странных сверхсветовых эффектов.

Но по обычаям того времени самым скверным считалось то, что многие из этих новомодных квантовых теорий подразумевали случайность. Омерзительную, непристойную случайность, которая превращает любые расчеты в жалкое подбрасывание монетки и которую не смоешь под душем.

Картина Бора была одним из главных возмутителей спокойствия. Она говорила о случайных коллапсах, что вынуждают электроны переходить в какое-то одно состояние, и о взаимодействиях ладно бы только со сверхсветовой скоростью – попросту о мгновенных! Например, мы уже видели, что, как только в ходе эксперимента с зомбокотом мы открыли коробку и пронаблюдали кота, это вызывает мгновенный коллапс и кота, и пистолета, даже если пистолет находится в нескольких световых годах от нас, на другой планете.

Сильнее всех это раздражало Альберта Эйнштейна, титана физики ХХ века (хоть он и женился на двоюродной сестре). От мысли о случайности ему становилось плохо, он не мог с ней мириться. «Нормальность. Надо вернуться к нормальности», – бормотал он, должно быть, себе под нос, натирая шевелюру, мне кажется, воздушным шариком, который принимал за расческу.

Я отнесусь с полным пониманием, если вы сейчас думаете: «Так, а что, собственно, Эйнштейн понимал под нормальностью и кто он вообще такой, чтобы судить, что нормально, а что нет? С чего он взял, что случайность – это плохо? Разве это не просто эстетические предпочтения, взятые с потолка?»

Ну, в принципе да. Но вот в чем неприглядная правда: эстетические предпочтения служили основой для создания всех интерпретаций квантовой механики, которые мы до сих пор разбирали, от вселенского сознания по Госвами до мультивселенной Эверетта. Когда нет никаких надежных данных, которые могли бы подсказать, какая теория верна, а какая нет, люди склонны считать «красоту» теории мерилом ее истинности. Однако красота субъективна: что для одного физика элегантная мультивселенная, для другого – уродливая ересь.

Кто-то считает, что параллельные вселенные симпатичнее спонтанного коллапса, а кто-то – нет. Одни не против теории Бора с ее случайностью и сверхсветовыми эффектами, другим она претит настолько, что они решают создать совершенно новые теории.

И по сей день типичный диспут по квантовой механике сводится к тому, что физики швыряют друг другу в лицо свои произвольные эстетические предпочтения, будто они так же весомы и надежны, как и реальные экспериментальные данные. И пусть их крики и ворчание облечены в научно звучащие слова, суть от этого не меняется: «Моя теория красивее вашей, а кому это не очевидно, тот дуболом!»

Имеющиеся данные даже близко не оправдывают тот уровень доверия, с которым большинство физиков относятся к предпочитаемым теориям: еще никому не удалось ни придумать, ни провести эксперимент, который давал бы разные результаты в зависимости от того, какая картина квантовой механики верна. Но зачем вообще данные, когда знаешь, что прав?

Пока у нас не появится больше данных, квантовая механика останется тестом Роршаха. Когда физики выбирают какой-то один способ смотреть на реальность, заявляют, что он единственно правдоподобный, и громко удивляются, как можно всерьез относиться к другим (а такое происходит постоянно), они тем самым рассказывают гораздо больше о своих эстетических предпочтениях, чем о научных суждениях.

Вот она, современная физика во всем своем тщеславии – убежденная, будто эстетика способна заменить данные и будто лишь горстка избранных вправе решать, что «красиво», а что «безобразно».

Это возвращает нас к Эйнштейну – усатому и лохматому любителю вздремнуть днем, который, как гласят легенды, будучи заядлым курильщиком, подбирал на улице окурки и табаком из них набивал потом свою трубку. Сразу ясно, что у человека тонкий вкус и на его эстетическое чутье можно полагаться, если хочешь понять самую значимую физическую теорию нашего времени. (Справедливости ради отметим, что Эверетт тоже был заядлым курильщиком и страдал от лишнего веса, а Госвами, похоже, никогда не выходит из дома без панамки, какое бы время года ни стояло.)

Только что совершив революцию в теории гравитации, Эйнштейн решил проделать то же самое с квантовой механикой, надеясь восстановить картину вселенной без случайности и сверхсветовых выкрутасов.

И вот он пригладил шариком шевелюру и приступил к работе над новой теорией – оказавшейся тупиковой и едва не перевернувшей всю физику с ног на голову.

Эйнштейн понимал, что иногда случайное на самом деле не случайно, а только кажется таким, поскольку мы видим лишь часть общей картины.

Например, теоретически мое имя пишется