Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда

Математическая вероятность падения кости на ту или иную грань в качестве инвариантной меры вытекает из динамических уравнений: она равна 1 к 6 для каждой грани. В каком-то смысле инвариантная мера похожа на квантовую волновую функцию. Вы можете рассчитать её с помощью динамических уравнений и использовать при прогнозировании статистического поведения, но не можете наблюдать её непосредственно. Зато её можно вывести из многократно повторенных экспериментов. И даже более того: можно сказать, что наблюдаемое значение (конечное состояние кости) является коллапсом волновой функции. Стол и сила трения понуждают кость принять равновесное состояние, то есть осуществить одно из шести вероятных. Наблюдаемую величину волновой функции определяет скрытая динамика катящейся и отскакивающей от стола кости. В волновой функции эта динамика вообще не описана. Таким образом, она затрагивает новые «скрытые параметры».

Вы наверняка задались вопросом, существует ли что-то подобное в квантовом мире. Что же, квантовая волновая функция может оказаться не более чем одной из глав этой истории.

Когда были сформулированы базовые положения квантовой механики, теории хаоса ещё не существовало. А если бы она уже имелась, развитие квантовой механики могло пойти иным путём, потому что теория хаоса полагает детерминированную динамику способной в точности имитировать случайность. Если игнорировать некоторые тонкости детерминированных систем, то действительно может показаться, что всё на свете определяется случайным броском монетки. Если же вы не понимаете, что детерминизм может имитировать случайность, у вас не останется никакой надежды связать кажущуюся хаотичность квантовых систем с каким-либо детерминирующим законом. Впрочем, теорема Белла в любом случае убивает всю эту идею на корню. Вот только на самом деле всё совсем не так. Существуют хаотичные системы, сильно напоминающие квантовые, которые детерминированно генерируют кажущуюся хаотичность и, что важнее всего, никоим образом не противоречат теореме Белла.

Над этими моделями придётся ещё много поработать, прежде чем они смогут конкурировать с общепринятой квантовой теорией, если это в принципе возможно. Те же самые проблемы, что и с «Роллс-Ройсом»: если испытывать лишь такие конструкции автомобиля, которые должны превзойти существующие практически идеальные «Роллеры», прогресс станет невозможным. Ни одному новичку не удастся сместить то, что давно и прочно устоялось. И всё же нам любопытно, как бы развернулись события, если бы теория хаоса появилась раньше квантовой механики. Если бы физики работали в среде, которая допускает существование детерминизма в кажущейся случайностью, то придумали бы они ту же самую теорию или нет?

Может быть. Однако некоторые положения Стандартной теории довольно-таки бессмысленны. В частности, эксперимент, который с точки зрения математики является простым и кристально ясным, в реальности требует наличия измерительных датчиков, детальное квантово-механическое описание которых делает всё непостижимо сложным. Большая часть парадоксальности квантовой теории проистекает из расхождения между ad hoc дополнением к уравнению Шрёдингера и актуальным результатом эксперимента, а не из самого уравнения. Таким образом, можно предположить, что, если бы историю можно было запустить заново, «закон» для квантовых систем оказался бы совершенно другим, не оставив Шрёдингеру возможности сочинить своего загадочного кота.

Неважно, являются ли наши физические законы особенными или уникальными, или другие, отличные от них, будут работать так же хорошо, как и существующие, есть кое-что ещё, что следует сказать о законах в целом. А также об исключениях из них, и особенно об их преодолении. Мы говорим тут не о нарушении законов, а о том, что существуют условия, при которых они становятся несущественными, как в случае преодоления гравитации реактивным лайнером, использующим воздушные потоки.

Возьмём в качестве примера закон Ома, который кажется нам достаточно простым.

С точки зрения электричества материя делится на две части: диэлектрики и проводники. Если мы говорим о проводнике, то закон Ома гласит: сила тока равна электрическому напряжению, делённому на сопротивление. Следовательно, при фиксированном сопротивлении для получения большей силы тока требуется большее напряжение. Вместе с тем сопротивление может меняться, что и лежит в основе некоторых природных аномалий. Например, молния превращает изолирующий атмосферный газ в ионизированный проводящий канал, по которому она и распространяется. Или шаровая молния, которая, по сути, формируется на сферической поверхности. Являясь яркими аномалиями, эти феномены автоматически привлекают наш интерес. Ещё можно поэкспериментировать с различными проводниками, начиная с катодных ламп (вакуумных трубок) 20-х годов прошлого века и заканчивая полупроводниками вроде транзисторов. Вся компьютерная индустрия построена на результатах этих опытов.