Апгрейд обезьяны. Большая история маленькой сингулярности

Впрочем, о животных потребностях чуть ниже, а сейчас еще о двух принципах, важных для понимания мироздания — принципе неопределенности и принципе нормального распределения.

Глава 6. Очень неопределенный принцип

Принцип неопределенности открыл немецкий физик Вернер Гейзенерг, поэтому иногда этот принцип еще называют принципом Гейзенберга. И справедливо! Это, наверное, самое великое открытие человечества. Вот что он гласит:

Как видите, очень простая в написании формулка. Простая, как все гениальное. «Аш с черточкой» — это постоянная Планка, равная 6,626·10^-34 Дж-с. «Дельта икс» — это неопределенность координаты элементарной частицы. «Дельта пэ» — неопределенность импульса частицы. Треугольный значок «дельта», собственно, и обозначает «неопределенность». Неопределенность — это неизвестность в самом прямом смысле этого слова. Поймите сказанное! Неизвестность введена физиками в формулы, описывающие наш мир. Потому что неизвестность имманентно присуща нашему миру. Неизвестность — один из принципов построения мира.

Формула Гейзенберга говорит, что мы не можем одновременно знать точную координату частицы и ее скорость (импульс, то есть произведение скорости на массу). Но зато мы можем варьировать свое незнание, предпочесть, что нам знать важнее — скорость или координату! Посмотрите внимательно на формулу — если мы каким-то образом точно узнаем местоположение частицы в пространстве (неопределенность координаты будет стремиться к нулю), то «дельта пэ» в этом случае будет стремиться к бесконечности, ведь их произведение — постоянная величина. Постоянная Планка.

Первый вывод: в микромире нет траекторий, по которым движутся частицы. Потому что частицы «размазаны» в пространстве. Формула, описывающая это размазанное поведение частицы, называется волновой функцией. Волновая функция показывает, с какой вероятностью мы можем обнаружить частицу в данном конкретном месте. Волновая функция по сути описывает не частицу, а «размазанную вероятность».

…Здесь вот что очень важно понять — у нас нет точной информации о частице не потому, что мы еще не изучили чего-то, а потому, что этой информации нет в самой структуре материи! Частица «сама не знает», где она и что с ней. В микромире нельзя ничего предсказать заранее, можно лишь вычислить вероятность наступления того или иного события.

Мир состоит из непредсказуемых кирпичиков-частичек. И поэтому мир непредсказуем. Не фатален. Случайностен. Флуктуация лежит в основе мира.

Но если мир случаен в своей основе, почему тогда существуют физические законы? Законы Ньютона… Закон Кулона… Второе начало термодинамики? Закон Ома? Закон всемирного тяготения? Законы газовой динамики? Почему они выполняются не от случая к случаю, а всегда? Где же непредсказуемость? Она в микромире.

А в макромире поведение массивных тел, состоящих из триллионов частиц, в простых случаях взаимодействия вполне предсказуемо. Почему? Да потому что в микромире вероятность наступления разных событий разная. Волновая функция говорит: вероятность обнаружить частицу ТУТ, а не ТАМ составляет, скажем, 90 %. Или, что то же самое, 90 % всех частиц будут находиться ТУТ, а не ТАМ. Это значит, что процесс с огромным числом частиц пойдет именно в том направлении, в каком движется большинство из них. Именно неравномерность распределения вероятности создает направленные процессы. Направленные, значит, необратимые. Необратимые процессы создают иллюзию стрелы физического времени, которое, как известно, необратимо. Но необратимо не само время, разумеется («отдельно» времени не существует), необратимы просто проходящие в пространстве физические процессы. Человек старится, египетские пирамиды разрушаются, Солнце когда-нибудь погаснет.

Тем не менее все равно существует некая отличная от нуля вероятность, что чайник, поставленный на плиту, вместо того, чтобы вскипеть, замерзнет. Однако она столь исчезающе мала, что практически можно сказать: Второе начало термодинамики НИКОГДА не нарушается — тепло ВСЕГДА передается от более нагретых тел к менее нагретым. Хотя теоретически, конечно, все физические законы носят статистический характер. То есть вдруг могут и не исполниться на секундочку. Но скорее вы выиграете в лотерею сотню миллиардов долларов даже не купив лотерейного билета, чем кирпич вдруг, вместо того, чтобы упасть вниз, полетит вверх.

Ага! — скажете вы. Значит, макромир все-таки предсказуем! А ты говорил, что мир не фатален!