Как нас обманывают органы чувств

Что же такое предложил Уилер, что так прогневало биологов? Уилер заявил: «То, что мы называем «реальностью», хитроумная конструкция папье-маше из воображения и теории, втиснутая между несколькими железными столбами наблюдений»{174}. Согласно Уилеру, мы не пассивно наблюдаем предсуществующую объективную реальность, мы активно участвуем в создании реальности своими действиями наблюдения. «Квантовая механика свидетельствует, что не существует простого „наблюдателя (или регистратора) реальности”. Наблюдательное оборудование и регистрирующие устройства „участвуют в определении реальности”. В этом смысле Вселенная не сидит „где-то там”»{175}.

Уилер проиллюстрировал это своим экспериментом с отложенным выбором, вариацией известного двухщелевого эксперимента, впервые проведенного физиками Клинтоном Дэвиссоном и Лестером Джермером в 1927 году{176}. Вспомним, что в двухщелевом эксперименте фотонная пушка выстреливает по одному фотону в сторону фотографической пластины, которая записывает, куда попадает каждый фотон. Но между пушкой и пластиной стоит металлический экран с двумя узкими щелями – назовем их А и Б, – сквозь которые могут проходить фотоны.

Если открыта только одна щель, то фотоны попадают, как и ожидалось, на часть фотографической пластины позади этой щели. Но если открыты обе щели, то фотоны попадают, в противовес ожиданиям, серией полос, напоминающей интерференционную картину, которая получается при столкновении двух волн – с примечательным результатом, что некоторые области на пластине, получающие много фотонов, когда открыта только одна щель, получат меньше фотонов, или даже вовсе ни одного, когда открыты обе щели. В этом случае на первый взгляд кажется, что каждый фотон каким-то образом прошел сквозь обе щели А и Б одновременно. Для волны это не проблема. Но фотон – частица; и, если мы проведем такой же эксперимент с электронами, которые также частицы, мы получим такую же интерференционную картину.

Как же частица проворачивает такой трюк? Расщепляется на половинки? Если мы попробуем внимательно понаблюдать за щелями, то видим, что фотон всегда проходит только через одну щель, никогда через обе. Более того, если мы наблюдаем, через какую щель он проходит, то интерференционная картина разрушается.

Никто на самом деле не знает, что делает фотон или электрон, когда открыты обе щели. Это нерешенная загадка квантовой теории. Кажется некорректным говорить, он проходит через А, через Б, через обе или ни через одну. Физики просто говорят, что его траектория – это суперпозиция А и Б. Это значит, что мы не знаем, что происходит, даже если можем записать простые формулы, включающие линейные комбинации, называемые суперпозициями, которые точно моделируют результаты экспериментов. И подобную магию в двухщелевых экспериментах демонстрируют не только крохотные частицы, как фотоны и электроны. В 2013 году Сандра Эйбенбергер и ее коллеги обнаружили такой же магический трюк в исполнении большой молекулы – любовно называемой C284.H190.F320.N4.512 – состоящей из 810 атомов, общая масса которых превышает 10000 протонов или 18 миллионов электронов. Она чуть меньше вируса{177}. Квантовая странность не ограничивается субатомным уровнем.

Уилеровская вариация этого эксперимента с отложенным выбором умная: подождать, когда фотон минует металлический экран, и только тогда решать, что измерять – траекторию А, траекторию Б или суперпозицию. Его словами: «Давайте подождем, пока частица пройдет экран, прежде чем – по своему свободному выбору – решать, должна ли она была пройти „через обе щели” или „через одну”{178}. Эксперимент Уилера проводился с фотонами (и атомами гелия!), и он сработал{179}. Что мы выбираем измерять после того, как фотон миновал экран, определяет, что делал фотон или, по крайней мере, что мы можем сказать о том, что он делал, до момента измерения. «В эксперименте с отложенным выбором мы, путем принятия решения здесь и сейчас, оказываем необратимое влияние на то, что захотим сказать о прошлом – странная инверсия нормального хода времени»{180}. Прошлое зависит от нашего выбора в настоящем. Не удивительно, что Поппер и биологи растерялись.