Нереальная реальность. Путешествие по квантовой петле

• Реляционность. События в природе – это всегда взаимодействия. Все события, случающиеся с системой, касаются отношений с другими системами.

Квантовая механика учит нас думать о мире не в терминах объектов, которые в нем есть, но в терминах процессов. Процесс – это переход от одного взаимодействия к другому. Свойства объектов проявляются в зернистости только в моменты взаимодействий, то есть на границах процессов, и потому лишь в отношениях с другими объектами. Их нельзя предсказать однозначным образом, но лишь вероятностно.

Это и есть головокружительное погружение в глубину природы вещей, предпринятое Бором, Гейзенбергом и Дираком.

Но есть ли у нас подлинное понимание?

Конечно, квантовая механика – это триумф эффективности. И всё же… уверены ли вы, дорогой читатель, в полном понимании того, что именно квантовая механика нам открывает? Электрон нигде не находится, когда он не взаимодействует… хм… объекты существуют, лишь прыгая от одного взаимодействия к другому… так-так… Не кажется ли все это слегка абсурдным?

Эйнштейну это казалось абсурдным.

С одной стороны, Эйнштейн номинировал Вернера Гейзенберга и Поля Дирака на Нобелевскую премию, признавая, что они поняли о нашем мире нечто фундаментально важное. С другой стороны, при любой возможности он ворчал, что эти идеи лишены смысла.

Молодые львы из Копенгагенской группы были в растерянности: как это может исходить от самого Эйнштейна? Их духовный отец, человек, которому хватило смелости думать о немыслимом, теперь тянул их назад, испуганный новыми шагами в неведомое – теми самыми шагами, к которым сам же и подтолкнул. Как могло случиться, что тот Эйнштейн, который научил нас, что время не универсально, а пространство искривляется, говорит теперь, что мир не может быть настолько странным?

Нильс Бор спокойно объяснял новые идеи Эйнштейну. Эйнштейн возражал. В итоге Бору всегда удавалось найти ответы на его возражения. Этот диалог продолжался годами – в лекциях, письмах, статьях… Эйнштейн придумывал мысленные эксперименты, стремясь показать, что новые идеи внутренне противоречивы. «Представьте себе заполненный светом ящик, из которого за короткое мгновенье мы позволяем вылететь одному фотону…» – так начинается один из самых знаменитых примеров (рис. 4.8.)[82].

Рис. 4.8. «Ящик со светом» из эйнштейновского мысленного эксперимента, нарисованный Бором

В ходе этого спора оба великих исследователя вынуждены были пересматривать свои идеи. Эйнштейну пришлось признать, что в новых идеях нет внутренних противоречий. Однако Бор был вынужден признать, что всё не так просто и ясно, как ему казалось. Эйнштейн не хотел отказываться от того, что казалось ему ключевым моментом, – представления о том, что существует объективная реальность, не зависящая от того, что с чем взаимодействует. Он отказывался признавать реляционный аспект теории, тот факт, что объекты проявляют себя только во взаимодействиях. Бор не желал уступать в вопросе о корректности того глубокого нового способа, которым понятие реального концептуализировалось в новой теории. В итоге Эйнштейн признал, что теория представляет собой огромный шаг вперед в понимании мира и что она логически последовательна. Но он остался при убеждении, что объекты не могут быть настолько странными, как утверждала эта теория, и что за ней должно стоять более глубокое и естественное объяснение.

Спустя столетие мы остаёмся на той же точке. Ричард Фейнман, который как никто другой умел проделывать трюки с теориями, писал: «Мне кажется, я смело могу сказать, что квантовой механики никто не понимает»[83].

Уравнения этой теории и их следствия постоянно используются в самых разных областях – физиками, инженерами, химиками и биологами. Но они остаются загадочными: они описывают не сами физические системы, а лишь то, как физические системы взаимодействуют друг с другом и влияют друг на друга. Что это значит?

Физики и философы продолжают задаваться вопросом о реальном смысле этой теории, и в последние годы статей и конференций по этой теме становится всё больше. Что представляет собой квантовая теория спустя сто лет после своего рождения? Невероятное погружение в природу реальности? Недоразумение, работающее по чистой случайности? Часть недорешенной головоломки? Или указание на некие глубинные свойства нашего мира, которые мы еще не смогли до конца расшифровать?

Интерпретация квантовой механики, которую я здесь представляю, кажется мне одной из наименее естественных. Она называется реляционной интерпретацией и обсуждалась серьезными философами, такими как Бас ван Фраассен, Майкл Битбол и Мауро Дорато[84]. Однако консенсуса по вопросу об интерпретации квантовой механики нет: другие физики и философы обсуждают другие идеи. Мы стоим на границе известного, и здесь мнения расходятся.