Остров знаний

К счастью, 40 лет ярких экспериментов принесли свои плоды. Мы уже знаем, что можно исключить расширения квантовой теории, в которых используются скрытые переменные, ведь, если такие расширения и существуют, они все равно не являются локальными и, соответственно, не помогают изгнать призрак «воздействия на расстоянии», которого так боялся Эйнштейн. Нелокальность – это неотъемлемая характеристика запутанности, а запутанность – неотъемлемая часть квантовой механики. Почему она кажется нам такой странной? Потому что так и есть! Запутанность настолько хрупка и нестабильна, что ее сложно поддерживать в течение длительного времени и на больших расстояниях. Экспериментальные физики идут на разнообразные ухищрения, чтобы продлить срок ее существования. Она подвергается многочисленным воздействиям со стороны окружающей среды – термальным, вибрационным, гравитационным, даже взаимодействиям между ее собственными колеблющимися атомами. Луна не может одновременно находиться в нескольких местах на своей орбите, потому что она не является изолированной системой. На нее постоянно попадают фотоны солнечного света (поэтому-то мы можем ее видеть) и космические лучи, она состоит из мириадов атомов, подвергается влиянию гравитационных сил от Солнца, Земли, нас с вами и т. д. Все эти факторы уничтожают возможные суперпозиции «Луна там» и «Луна тут». Более крупные объекты трудно отделить от декогерирующего влияния внешнего мира. Наша классическая реальность выступает из декогерированных теней квантового мира.

Связь между классической и квантовой физикой очень зыбкая. Некоторые системы могут проявлять типично квантовое поведение на удивительно больших расстояниях и в длительные сроки. Цайлингеру удалось идентифицировать связанные фотоны через сотни километров; кристаллы и крупные молекулы могут оказываться в суперпозиции и демонстрировать интерференционные узоры, как фотоны и электроны. При правильном подходе связанность можно сохранить. Однако не следует забывать, что это происходит в искусственных лабораторных условиях под тщательным надзором экспериментаторов. Я не сомневаюсь, что эти достижения будут совершенствоваться и в ближайшие десятилетия окажутся реализованы при создании первых рабочих квантовых компьютеров, приведут к распространению квантовой криптографии и иному практическому использованию спутанности и случайности квантовых систем.

Эти случаи практического применения, основанные на странных свойствах квантового мира, заставляют нас задаться интересным вопросом: можем ли мы поднять суперпозицию и запутанность до уровня макроскопических объектов, возможно, даже живых организмов? Зависит все просто от достаточного финансирования научной работы (как однажды заявил Цайлингер) или существуют более фундаментальные препятствия, мешающие экстраполяции квантовых эффектов на системы с высоким уровнем сложности? Если мы сумеем создать для бактерии состояние квантовой суперпозиции и провести ее через две прорези в препятствии, что это будет значить? Может ли жизнь существовать при квантовой интерференции?[165] Возможно, этот вопрос представляет собой переформулированную проблему квантовой механики, о которой говорил Белл, – проблему существования разрыва между двумя мирами. Декогерентность может объяснить, почему классическая и квантовая реальность кажутся нам настолько отличными друг от друга. Но можем ли мы создавать квантовые эффекты самостоятельно и увеличивать их до масштабов нашего мира? Иными словами, если квантовые эффекты лежат в самой основе реальности, можем ли мы превратить их из щелчков и вспышек на экранах приборов в объекты прямого наблюдения? И если да, поможет ли это нам познать истинное значение вещей?

Не уверен, что хоть кто-то знает ответ на этот вопрос. Лично я думаю, что это невозможно, и проблема здесь заключается не только в экспериментальной ограниченности, но и в тех аспектах квантовой физики, которые мы знаем на сегодняшний день. Эксперименты, связанные с ЭПР, показали, что случайность – неотъемлемая часть природы. Когда Элис и Боб измеряют спин или поляризацию связанных частиц, они не знают, какой результат получат. Ни одна из наших теорий не может предсказать результаты разового квантового измерения. Что еще хуже, после исключения локальных скрытых переменных эта теория кажется в принципе невозможной. Так что, если «истинное значение вещей» предполагает традиционную надежду реалистов на абсолютное познание Природы, у нас ничего не выйдет. Наш подход к знаниям требует пересмотра в свете открытий квантовой механики. Некоторые аспекты реальности навсегда останутся скрытыми от нас. Остров знаний вечно будет окружен океаном не просто непознанного, но непознаваемого.