Это всё квантовая физика! Непочтительное руководство по фундаментальной природе всего

Десятилетиями коллапс оставался чудовищной нерешенной проблемой в самой основе мощнейшей научной теории человечества. Более или менее все согласились, что хватит задавать тупые вопросы про этот треклятый коллапс, и дежурным лозунгом стало «Молчи и вычисляй!».

Так все и было, пока кучка мятежных итальянских физиков не решила наконец, что всему есть предел. Рассуждали они, должно быть, так: «На дворе восьмидесятые. Человечество изобрело Game Boy и зачем-то еще одноразовую фотокамеру. Черт возьми, давно пора разобраться, как заставить коллапс работать без участия сознания!»

У одного из них появилась радикальная идея:

– Слушайте, мы ведь никак не могли придумать, как объяснить коллапс, не задействуя сознание?

– Ну да, а что?

– Может, все дело в том, что коллапс не объясняется никак? Может, он происходит вообще без всякой причины? Что, если коллапс случается «просто так»?

– С этого места поподробнее…

– Да в общем-то, добавить нечего. Вдруг коллапс – это просто фундаментальный закон, вплетенный в ткань вселенной так же, как понятия массы и энергии?

Идея, стоящая за этой новой теорией «просто так», заключалась в том, что коллапсы могут происходить сами по себе, без всякого толчка. Никаких тебе наблюдателей, никакого сознания – просто частицы, которым трудно существовать сразу в нескольких состояниях слишком долго, вот они время от времени и коллапсируют спонтанно от изнеможения.

А что вызывает изнеможение? Поклонники этой теории не притворяются, будто знают это, а считают, что все происходит «просто так» – так уж устроена вселенная.

Теория «просто так» обменяла странную идею коллапса, вызываемого сознанием, на странную идею принципиальной необъяснимости коллапса – что это просто один из фундаментальных законов мироустройства, как гравитация и магнетизм. Никого ведь не огорчает, что нельзя объяснить, почему существуют гравитация и магнетизм, – что нам мешает относиться точно так же и к коллапсу?

Если вам кажется, что обмен получился выгодный, вы не одиноки. Теория коллапса «просто так» довольно популярна среди современных физиков. Одна из причин такой популярности состоит в том, что эту теорию мы потенциально можем проверить: если мы когда-нибудь зарегистрируем спонтанный, ничем не вызванный коллапс атома или электрона, мы убедимся, что она верна!

И все же главный вопрос, который встал перед изобретателями этой теории, состоял не в том, действительно ли коллапс происходит «просто так». Нет, ученых мучил вопрос гораздо более глубокий и фундаментальный – с которым волей-неволей сталкивается любой ученый, если хочет исследовать радикально новую идею.

Можно ли получить на эти исследования щедрый грант?

Если повезет, то да, можно – потому-то и была написана эта глава. И когда ученые наконец обрели кругленькую сумму и взялись за дело, они выстроили теорию с самыми серьезными следствиями, которые, помимо всего прочего, грозят подорвать основы большинства западных правовых систем.

Но я забегаю вперед! Честное слово, совсем скоро я расскажу, какое отношение имеет теория коллапса «просто так» к Марте Стюарт и к основам нашей системы правосудия. Но сначала надо показать вам, как эта теория устроена.

Просто так

Представим себе, что у нас есть крошечная частица, которая очутилась в двух местах одновременно. Не забывайте: в соответствии с математическими выкладками, лежащими в основе квантовой механики, это вполне допустимо. Подобно тому как частицы могут вращаться сразу в двух направлениях, они могут и находиться одновременно в нескольких местах (иногда больше чем в двух!).

Пусть наша частица находится одновременно «на земле» и «в воздухе». Вот как это выглядит, если использовать кет-скобки:

Обратите внимание, что две кет-скобки – по одной для каждого местоположения частицы – суммируются, как и в случае вращения по часовой стрелке и против, который мы уже обсуждали.

Теория коллапса «просто так» гласит: время от времени такие частицы спонтанно коллапсируют и оказываются в каком-то одном месте абсолютно без всякой причины (то есть «просто так»).

Нет никакого способа предсказать, когда произойдет такой спонтанный коллапс, и нет никакого способа предсказать, к какому результату это приведет. Единственное, что мы знаем наверняка, – что коллапс произойдет и реализуется одна из возможностей. Вот, собственно, и все!

Ну, не совсем.

Понимаете, остается одна проблемка. Хотя идея спонтанного коллапса объясняет, как он может происходить без участия сознания (если вы считаете объяснением фразу типа «Он происходит без всякой причины»), она не объясняет, почему маленькие частицы способны находиться в нескольких местах одновременно, а большие объекты вроде людей, котов и арахиса – нет.

Так чем же электроны так сильно отличаются от котов? Почему коты вроде бы всегда находятся в одном месте – будто пребывают в состоянии вечного коллапса, – а электроны нет?

Чем ты больше, тем сложнее падать

Давайте набьем философские трубки, откинемся на спинки философских кресел, почешем философские подбородки и еще немного поломаем голову над тем, что же такое зомбокот.