Гельголанд. Красивая и странная квантовая физика

Одна из таких сущностей – это наблюдаемый Цейлингером в лаборатории фотон. А еще одной такой сущностью, так же как и фотон, и кот, и звезда, является сам Антон Цейлингер. Ты, читающий эти строки, – это еще одна сущность, также как и я, пишущий их зимним канадским утром, когда небо за окном моего кабинета еще темное, сидящий рядом с янтарного цвета мурлыкающей кошкой, которая свернулась клубком между мной и компьютером, на котором набираю этот текст, – мы все представляем собой сущности наравне с другими сущностями.

Если квантовая механика описывает то, как фотон проявляет себя для Цейлингера, и это две физические системы, то, следовательно, эта теория должна описывать также и способ проявления любого объекта для любого другого объекта. В сущности, происходящее между фотоном и наблюдающим его Цейлингером ничем не отличается от происходящего с любыми другими двумя взаимодействующими объектами, когда они, взаимодействуя между собой, проявляют себя друг для друга.

Очевидно, что существуют особые физические системы, являющиеся наблюдателями в строгом смысле, – то есть такие, которые обладают органами чувств, памятью, работают в лаборатории и при этом макроскопичны… Но квантовая механика описывает не только такие системы, но и элементарную и универсальную грамматику физической реальности, которая является объектом не только лабораторных измерений, но также и вообще любых взаимодействий.

При таком подходе ничего особенного в квантовомеханических «наблюдениях» – то есть «наблюдениях» в гейзенберговском смысле – нет. С точки зрения теории, в наблюдателях нет ничего особенного: любое взаимодействие физических объектов является наблюдением, а любой объект следует считать наблюдателем всякий раз, когда рассматривается проявление для него других объектов. То есть при рассмотрении проявления свойств других объектов для данного объекта. Квантовая механика описывает проявление вещей друг для друга.

Я считаю, что открытие квантовой механики состоит в том, что свойства любой вещи – это не что иное, как характер ее воздействия на другие вещи. Существует только взаимодействие с другими вещами. Квантовая теория – это теория о взаимовлиянии вещей, и это лучшее из имеющихся на сегодня описаний природы⁵³.

Это простая мысль, но у нее есть два радикальных вывода, которые открывают концептуальный простор, необходимый для понимания квантовой теории.

Не бывает свойств без взаимодействия

Бор говорит о «невозможности четкого отделения поведения атомных систем от взаимодействия с измерительным прибором, с помощью которого устанавливаются условия явления»⁵⁴.

В 40-х годах прошлого века, когда Бор писал эти строки, приложения теории ограничивались лабораторными измерениями свойств атомных систем. Почти столетие спустя мы знаем, что теория эта справедлива для всех объектов во Вселенной и поэтому «атомные системы» следует заменить на «любой объект», а «взаимодействие с измерительным прибором» на «взаимодействие с чем угодно».

Если посмотреть на замечание Бора с этой точки зрения, то оно отражает лежащее в основе теории открытие: невозможность отделить объект от взаимодействий, при которых проявляются соответствующие свойства, и от объектов, для которых они проявляются. Объект характеризуется тем, как он воздействует на другие объекты. Сам объект – это всего лишь множество его взаимодействий с другими объектами. Реальность представляет собой эту самую сеть взаимодействий, вне которой вообще непонятно, о чем идет речь. Вместо того чтобы рассматривать физический мир как множество объектов с определенными свойствами, квантовая механика предлагает нам взглянуть на физический мир как на сеть отношений, узлы которой – это сами объекты.

Но нет никакой необходимости всегда и в обязательном порядке приписывать свойства чему бы то ни было, даже если это нечто не взаимодействует с другими объектами, – это не только излишне, но и может ввести в заблуждение. Это значит говорить о несуществующем: не бывает свойств вне взаимодействия⁵⁵.

Смысл изначальной догадки Гейзенберга в том, что обсуждение свойств орбиты электрона, пока он ни с чем не взаимодействует, бессодержательно. Электрон не движется по какой-то орбите, потому что его физические свойства лишь те, что определяют характер его воздействия на нечто иное, например на излучаемый им свет. Если электрон ни с чем не взаимодействует, то у него нет свойств.

Это радикальный переход. Все равно что сказать, что любая вещь представляет собой только то, как она воздействует на нечто иное. Когда электрон не взаимодействует с чем-либо, у него нет физических свойств. У него нет ни положения, ни скорости.

Свойства всегда относительны

Второй вывод еще радикальнее.