Уродливая Вселенная. Как поиски красоты заводят физиков в тупик

А интуитивное понимание чего-либо приходит тогда, когда вы с этим чем-то сталкиваетесь. Пощупать квантовую механику – вообще без каких-либо уравнений – можно в видеоигре «Квантовые ходы» (Quantum Moves)[78]. В этой игре, созданной физиками из Орхусского университета в Дании, игроки зарабатывают очки, когда находят эффективные решения квантовых проблем, например, перемещая атомы из одной потенциальной ямы в другую. Смоделированные атомы подчиняются законам квантовой механики. Они выглядят не как маленькие шарики, а как причудливая жидкость, которая подпадает под действие принципа неопределенности и может туннелировать из одного места в другое (рис. 10). Игра требует некоторого привыкания. Но, к изумлению исследователей, лучшее решение, которое удалось получить благодаря стратегиям игроков, оказалось эффективнее, чем найденное компьютерным алгоритмом ¹¹⁵. Когда дело касается квантовой интуиции, люди, похоже, дают фору искусственному интеллекту. По крайней мере пока.

Рис. 10. Скриншоты видеоигры «Квантовые ходы»

Сдается мне, нам стоит просто перестать жаловаться друг другу на то, что квантовая механика странная, и привыкнуть к ней. Это развитая технология, бесспорно, но все-таки она отличима от магии.

* * *

Шутка Чеда про магию квантовой механики, сопровождавшаяся пожиманием плечами, наводит меня на мысль, что его не слишком волнует осмысление математики. Но трудно ее не осмыслять. Если вы часто используете математический формализм, то начинаете осознавать, что происходит при вычислениях. Вы не просто смотрите на результат, но еще и видите, как к нему пришли. А человеческий интерес так уж устроен, что мы лучше ладим с абстракциями, если в них есть какая-то фишка.

«У вас есть любимая интерпретация квантовой механики?» – спрашиваю я Чеда.

«По своему темпераменту я из разряда “заткнись-и-считай”, – отвечает он. – Мне всегда казалось, что если ты не в силах придумать эксперимент, который мог бы провести и который дает разные результаты в разных случаях, то выбирать интерпретацию как-то бессмысленно. Интересно поговорить о том, что происходит со всеми этими странными вещами на пути к обычной реальности. Но я оцениваю состояние дел в этой области так: прямо сейчас никто не способен описать вам эксперимент, который вы смогли бы провести и который дал бы вам иной результат – в пользу, скажем, многомировой интерпретации против теории волны-пилота. А в отсутствие такого эксперимента предпочтения, отдаваемые каким-либо из интерпретаций, – вопрос эстетического выбора».

«Но я считаю важным, что люди занимаются всевозможными интерпретациями, поскольку это высвечивает вопросы, которые, думается, стоит задавать. И хотя вы можете объяснить все эксперименты с помощью любой из интерпретаций, некоторые типы экспериментов представляются более естественными в свете определенных типов интерпретаций».

В качестве примера он приводит эксперименты, где отслеживаются кривые, вдоль которых движутся частицы, проходя через двойную щель, – кривые, которые имеют смысл в рамках теории волны-пилота, но бессмысленны, если считать, что волновая функция лишь собирает информацию наблюдателя. Зато эксперименты, в которых копируются и стираются квантовые состояния, проще интерпретируются в терминах передачи информации.

«Почему вокруг столько споров насчет “правильной” интерпретации, если это не привязано к экспериментальным проверкам?» – спрашиваю я.

«Насколько я понимаю, – говорит Чед, – есть раскол между эпистемологическим и онтологическим лагерями. В онтологическом лагере волновая функция считается реальным объектом, который существует и меняется, а в эпистемологическом лагере считается, что на самом деле она лишь описывает, что мы знаем, – просто количественно выражает наше незнание о мире. И кого угодно можно поместить куда-то в непрерывный спектр между этими двумя интерпретациями».

«На одном конце спектра люди находят оскорбительным периодический коллапс. Им кажется безобразным верить в эпистемологический подход. На другом же конце – классический аргумент Эйнштейна “Существует ли Луна, когда на нее никто не смотрит?”».

Эйнштейн был убежден, что квантовая механика неполна. Он считал, что объекты должны иметь однозначные свойства, наблюдает ли кто-то за ними или нет. Аргумент, заключающийся в том, что нелепо думать, будто Луны не существует, когда никто на нее не смотрит, иллюстрирует его позицию[79]. Только помните, что мы и не ожидаем от крупных объектов квантовых свойств из-за декогеренции. Как и кот Шрёдингера, луна Эйнштейна – это преувеличение, призванное иллюстрировать проблему, а не проблема сама по себе.