Разговоры с таксистами о жизни и устройстве Вселенной

Это стало началом квантового ви́дения атома, хитросплетения которого были раскрыты немецкими физиками Вернером Гейзенбергом и Эрвином Шрёдингером. Одно из следствий квантовой теории – по-настоящему мучительное для сторонников старых, «твердых» убеждений – заключалось в том, что невозможно сказать, где находится электрон в любой момент времени. Если вы будете его изучать и «трогать», то он как бы остановится в вашем устройстве, выглядя так, будто находится в одном конкретном месте, например на вашем стуле или столе. Но это было результатом экспериментов. На самом деле сущности оказались разбросаны по всевозможным местам вокруг атомного ядра, и все, что мы могли сказать, это то, что электрон имеет вероятность находиться в том или ином месте в любой момент времени. Как если бы вы спросили меня, где я нахожусь, и я ответил бы вам, что существует пятидесятипроцентная вероятность того, что я нахожусь в аэропорту Эдинбурга, и пятидесятипроцентная вероятность, что я нахожусь в своем офисе. На материальном уровне вещей, который мы с вами наблюдаем, такое заявление могло бы вызвать беспокойство о моем психическом здоровье. Но в квантовом мире это совершенно нормально. Электроны не движутся по четко определенным орбитам, а скорее занимают призрачные поля вероятности вокруг ядра. Их можно «приколоть», закрепить на месте, когда вы их ищете, но в остальное время они находятся не в конкретной точке, а где угодно с определенным шансом оказаться в каком-то одном месте.

Последствия этой точки зрения легко игнорировать – почти все мы постоянно так и делаем. Но в тот момент, когда задумываешься об этом, понимаешь, что квантовая теория требует радикального пересмотра нашего понимания сущности материи. Представим себе следующее: человек, которого вы видите стоящим на автобусной остановке или выходящим из продуктового магазина, состоит из атомов, объем которых почти полностью состоит из призрачных электронных вероятностных полей. Конечно, не путайте этот странный аспект квантового масштаба с тем, что происходит в масштабе повседневного существования, как это любят делать некоторые псевдоученые. Ваша подруга действительно сидит перед вами в кафе, а не разбросана по разным местам. Тем не менее электроны вокруг каждого атомного ядра, входящего в ее состав, не могут быть точно локализованы. Ее материальное «я» в основном состоит из мельчайших пушинок электронных вероятностных полей. Другими словами, большая часть ее тела – призрак. Она действительно призрак, как и вы.

Почему это противоречит нашему повседневному опыту? Давайте вернемся к тем двум особенностям вашего тела, которые кажутся нам такими знакомыми. Во-первых, не так просто пропустить вещи сквозь руку. Несмотря на то, что вы представляете собой пятно вероятности, между атомами возникает огромная сила отталкивания, когда они находятся очень близко друг к другу. Одинаково заряженные электроны в разных атомах отталкивают друг друга, как и положительно заряженные протоны, так что объекты не могут просто проникнуть друг через друга, что и придает им впечатление неподатливой твердости. Даже если мы все-таки сильно напряжемся и заработаем поездку в больницу, то все равно не превзойдем эту твердость, а просто разделим одно твердое тело на некоторое множество.

Иллюзия плотности становится еще убедительнее благодаря второй идентифицированной нами характеристике – кажущейся непрозрачности твердых тел, а также многих жидкостей. Посмотрите на свою руку под светом, и на самом деле вы увидите триллионы мельчайших частиц, фотонов, исходящих из вашей руки. Да, они начинают свое путешествие от лампы, но, когда фотоны ударяются об атомы вашей руки, они отражаются и в конце концов (на самом деле очень быстро) попадают в ваши глазные яблоки, а затем в ваш зрительный нерв. Это, по сути, квантовая кроличья нора, потому что фотоны не просто отскакивают от атомов, как шары на бильярдном столе, а скорее поглощаются электронами атома и выбрасываются заново. Детали того, как отражается свет на таком микроскопическом масштабе, должны волновать только квантового физика. С нашей же точки зрения важно то, что именно эта привычка атомов снова выбрасывать фотоны и придает материи видимость твердости.

Именно эта отталкивающая сила призрачных полей и реакция на свет смогли так обмануть нас и убедить в принципиальной целостности материальных вещей. Этот мираж настолько силен, что мы не можем воспринимать мир иначе. Тем не менее вы можете научить себя думать по-другому. Всмотритесь за «фасад» своей подруги в кафе. Пронзите завесу фотонов и отталкивающих атомных сил и посмотрите на нее как на призрачное видение триллионов крошечных невидимых ядер, окруженных эфирными полями вероятности. Я гарантирую, что, проделав это три или четыре раза со всей силой своего воображения, вы уже никогда не увидите мир прежним. Даже простое яблоко представится вам совершенно иным, чем раньше.