Остров знаний. Пределы досягаемости большой науки - Марсело Глейзер Страница 65

Квантовая механика напрямую сталкивает нас с неизвестным и заставляет многих физиков чувствовать себя неуютно. «Неизвестное» – это приговор для науки, которая создана для того, чтобы иметь дело с непознанным и постепенно устранять его. Эйнштейн, Шрёдингер и научные реалисты отрицали саму возможность того, что некоторые секреты Природы могут так и остаться нераскрытыми. Они признавали, что наши знания об окружающем мире ограниченны и как минимум, неполны, но считали, что это объясняется нашим собственным несовершенством, а не какими-то скрытыми глубокими мотивами. Они надеялись, что вероятностный характер квантовых систем является не фундаментальным, а оперативным. В конце концов, вероятности используются и в другой успешной теории – статистической механике, описывающей поведение газов и систем с множеством частиц, – но в этом случае она лишь отражает практическую неспособность отследить поведение каждой отдельной частицы среди триллионов точно таких же. Вместо этого мы описываем среднее общее поведение частиц и рассматриваем любые отклонения от него как статистические погрешности. Реалисты надеялись, что что-то подобное произойдет и в квантовой механике, и таким образом вероятностное поведение станет не внутренним свойством, присущим системам малого размера, а лишь продуктом нашего ограниченного понимания истинной природы микромира.

Точно такие же ожидания слышатся в словах некоторых физиков, которые заявляют, будто знают, как объяснить происхождение Вселенной с помощью квантовой механики и общей теории относительности. Разумеется, этого не знает никто, и до настоящего времени у нас имелись лишь очень упрощенные модели, основанные на множестве неподтвержденных предположений. Эти ожидания не просто беспомощно наивны, но и философски недопустимы. Ведь любую модель в физических науках поддерживают идеализированные концепции, такие как пространство, время, энергия и закон ее сохранения. Происхождение Вселенной включает в себя появление всех этих понятий. Но откуда же они взялись? Кроме того, модели формулируются с помощью так называемых граничных условий, которые предполагают четкое разделение между предметом исследования и его окружением. Очевидно, что такие границы сложно провести, если предметом исследования является вся Вселенная целиком, даже с учетом особенностей геометрии кривых.

Пытаясь объяснить происхождение Вселенной с помощью физических моделей, мы можем надеяться максимум на создание жизнеспособного описания первых мгновений космической истории в соответствии с данными, которые мы можем получить. Это масштабное и крайне волнующее предприятие, но нельзя приравнивать его к объяснению всего сущего. Для этого нам пришлось бы начать с поиска источников физических законов, в соответствии с которыми работает Вселенная, а эта тема находится вне юрисдикции современных физических теорий, включая те, которые предполагают существование Мультивселенной (где законы физики могут отличаться от наших). В части I книги мы уже обсуждали, что любые теории о различающихся законах в разных вселенных лишь дополнительно сбивают ученых с толку. Более того, если мы хотим добиться хоть какого-то прогресса в понимании квантовой природы происхождения Вселенной, нужно уточнить, какую роль в ней играет нелокальность – что возвращает нас к дискуссии о запутанности и декогерентности.

К счастью, 40 лет ярких экспериментов принесли свои плоды. Мы уже знаем, что можно исключить расширения квантовой теории, в которых используются скрытые переменные, ведь, если такие расширения и существуют, они все равно не являются локальными и, соответственно, не помогают изгнать призрак «воздействия на расстоянии», которого так боялся Эйнштейн. Нелокальность – это неотъемлемая характеристика запутанности, а запутанность – неотъемлемая часть квантовой механики. Почему она кажется нам такой странной? Потому что так и есть! Запутанность настолько хрупка и нестабильна, что ее сложно поддерживать в течение длительного времени и на больших расстояниях. Экспериментальные физики идут на разнообразные ухищрения, чтобы продлить срок ее существования. Она подвергается многочисленным воздействиям со стороны окружающей среды – термальным, вибрационным, гравитационным, даже взаимодействиям между ее собственными колеблющимися атомами. Луна не может одновременно находиться в нескольких местах на своей орбите, потому что она не является изолированной системой. На нее постоянно попадают фотоны солнечного света (поэтому-то мы можем ее видеть) и космические лучи, она состоит из мириадов атомов, подвергается влиянию гравитационных сил от Солнца, Земли, нас с вами и т. д. Все эти факторы уничтожают возможные суперпозиции «Луна там» и «Луна тут». Более крупные объекты трудно отделить от декогерирующего влияния внешнего мира. Наша классическая реальность выступает из декогерированных теней квантового мира.