Остров знаний

Но надежды Эйнштейна и других так называемых научных реалистов не оправдались. В 1927 году Гейзенберг доказал, что неопределенность является основой квантовой физики, в частности, в том, что касается позиции объекта и его механического момента (или скорости, по крайней мере, для движения на скоростях меньше скорости света). Даже лучшие инструменты не могли определить положение и скорость частицы с достаточно высокой точностью. Иными словами, мы не можем однозначно сказать, где частица находится и с какой скоростью движется, а ведь именно эти данные являются условиями для детерминистического определения ее поведения в будущем. Для света с его корпускулярно-волновым дуализмом это был вполне ожидаемый результат. Если нечто не является ни волной, ни частицей, но чем-то промежуточным (или совершенно иным), его положение и скорость выявить трудно. И чем меньше объект, тем с большими затруднениями мы сталкиваемся, что соответствует понятию длины волны де Бройля. Мы можем с достаточной точностью установить, что бейсбольный мяч имеет определенное положение в пространстве и скорость, но проделать то же самое с электронами или другими мелкими частицами невозможно.

Возможно, самым загадочным аспектом теории Гейзенберга является тот факт, что неопределенность, присущая квантовой физике, не является технологической проблемой, возникающей из-за ограниченной точности измерительных приборов. Квантовая неопределенность – это фундаментальное выражение того, как природные объекты взаимодействуют на малых дистанциях. Это характеристика мира, отличного от нашего. Мы не можем устранить его с помощью более совершенных технологий. Наоборот, так как измерения означают вмешательство, то чем больше мы стараемся, тем сильнее влияем на то, что пытаемся измерить, и тем быстрее оно от нас ускользает. Квантовый мир находится в постоянном движении, как школьная комната, полная первоклашек. Как бы мы ни старались, мы не сможем заставить его остановиться. Как писал австрийский физик Антон Цайлингер в своей книге Dance of the Photons, «многие века мы пытались проникнуть все глубже и глубже в поисках причин и объяснений, и внезапно, когда мы зашли слишком далеко, до поведения отдельных частиц и квантов, мы поняли, что поиск причин завершен. Причин не существует. Мне кажется, что эта фундаментальная недетерминированность еще не до конца осознана человечеством».[122]

Глава 22. Сказка об отважном антропологе в которой аллегорически объясняется роль наблюдателя в квантовой физике и то, как измерения влияют на измеряемое

Эта сказка поможет нам понять, как акт наблюдения влияет на его объект. Жил-был однажды отважный антрополог, который провел много лет в поисках затерянного племени в дебрях Амазонки. Об этом племени он узнал из случайного упоминания в письме малоизвестного португальского исследователя, написанном несколько столетий назад. Точное местонахождение племени в письме не указывалось, а сам исследователь пропал без следа. Коллеги потешались над нашим ученым, но отважный антрополог (допустим, его звали Вернером) не оставлял своих поисков. Он был уверен, что в джунглях Амазонки должны были проживать неизвестные племена – если даже не те, что упоминались в письме, так другие. «Если не искать, никогда не найдешь», – говорил Вернер своим сомневающимся коллегам.

После многих ошибок, поворотов не туда и долгих месяцев, проведенных в самых дальних уголках на северо-востоке амазонской сельвы, Вернер наконец наткнулся на небольшую прогалину в роще тропических деревьев. В ней, почти невидимая глазу, была спрятана деревня из 20 хижин. Несколько голых детей бегали по ней, пиная ногами какой-то круглый плод. Вернер улыбнулся: «Даже здесь играют в футбол». Понимая, что местные жители быстро его заметят, он огляделся в поисках укрытия. Наконец Вернер забрался на росшее неподалеку дерево, расстелил свой спальный мешок на широкой ветке и убедился, что рядом с ним не притаилась анаконда или еще какой-нибудь неприятный сосед – с него было достаточно и назойливых мошек. Пищи и воды ему должно было хватить на три дня.