Наука и богословие. Введение

Принцип дополнительности. Сформулируйте задачу исследования квантового объекта в терминах частиц — и вы получите ответ в тех же терминах, сформулируйте ее в терминах волны — и ответ тоже будет соответствующим. Бор указывал на то, что, как ни странно, это не создает никакого логического противоречия, поскольку противоречивые ответы, на самом деле, возникают только из–за того, что вопросы взаимоисключают друг друга. Иначе говоря, их просто нельзя задавать одновременно. (Техническое замечание. Позднее Дирак выстроил теорию квантового поля, которая обеспечивает это свойство квантовой реальности ясной математической моделью, так что физики теперь понимают природу дуализма «частица–волна». Оказалось, что она напрямую связана с принципом наложения, то есть то состояние квантовой реальности, которое мы называем «волна», составлено из неопределенного количества частиц (см.: глава 2, «Квантовая теория», подраздел Принцип наложения/совмещения (суперпозиции). А поскольку мы знаем, что можно точно измерить либо положение частиц, либо количество их движения, но нельзя сделать и то и другое одновременно, значит возможно описывать квантовую систему либо в терминах «частицы», то есть положения отдельных частиц в пространстве, либо в терминах «волны», то есть количества движения этих частиц. Эти пары (волна/частица, положение/количество движения) представляют такое свойство квантовой теории, которое Бор назвал «дополнительностью». Этот принцип означает, что противоречащие друг другу описания, внутренне полные и самодостаточные сами по себе, могут быть сделаны для одного и того же явления.

Отсутствие локализации. В 30–х годах XX века Эйнштейн и его молодые коллеги Борис Подольский и Натан Розен привлекли внимание физиков к никем не отмеченному до того свойству квантовой теории, которое «противоречит интуитивному ожиданию» (вступает в противоречие с тем, что мы привыкли ожидать). Оно предполагает отсутствие локализации (то есть «единство–в–разделенности), что значит, что, если две квантовые частицы провзаимодействовали друг с другом, они сохраняют способность влиять друг на друга вне зависимости от того, насколько далеко они разошлись друг от друга после взаимодействия. Если даже частица А осталась в лаборатории, а частица Б улетела куда–то заЛуну, измерение, связанное с А, будет немедленно воздействовать на состояние Б. Необходимо понять, что этот эффект — каузальный, онтологический, а не просто эпистемологический.

В том, что наше знание о частице Б увеличивается с увеличением нашего знания о частице А, вне зависимости от того, как далеко друг от друга эти частицы находятся, еще нет ничего «противоречащего интуитивному ожиданию». Предположим, что в непрозрачной емкости лежат два шарика, и мы знаем, что один из них белый, а другой — черный. Вы берете один из них, сразу зажимая его в кулаке, так что ни вы, ни я не знаем, какого цвета ваш шарик. Я таким же образом беру оставшийся. Через некоторое время я разжимаю кулак и выясняю, что у меня черный шарик. Немедленным следствием этого знания будет абсолютно достоверное знание о том, какого цвета ваш шарик, хотя в этот момент вы, возможно, будете уже на расстоянии многих километров от меня. И в этом нет никакого парадокса и никакой загадки. Ведь у вас с самого начала был белый шарик, и все, что произошло, это то, что я об этом узнал, посмотрев, какого цвета шар у меня.

Эффект Эйнштейна–Подольского–Розена (или ЭПР–эффект, как он обычно называется) предполагает нечто гораздо более глубокое. Измерение различных свойств А предполагает различные последствие для Б. Этими последствиями будут реальные изменения в состоянии Б, произошедшие вследствие измерений А. (Кто–то может подумать, что такие немедленные последствия будут противоречить теории относительности, но эта теория говорит только о невозможности распространения информации быстрее, чем скорость света, а рассматриваемый эффект не имеет отношения к распространению информации.) Сам Эйнштейн считал, что все это настолько невероятно, что должно говорить о неполноте квантовой теории. Однако Джону Беллу удалось сформулировать некоторые экспериментально доказуемые следствия ЭПР–эффекта (так называемые «неравенства Белла»), а в 1980–х годах А. Эспектом и его коллегами были проведены блистательные эксперименты, показавшие, что отсутствие локализации действительно свойственно природе.

Метафизические следствия

Открытие квантовой теории расширило поле нашего воображения в отношении природы физических процессов. А это в свою очередь повлияло на наше мышление в целом. Из открытия квантовой реальности можно сделать следующие выводы: