Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Образец с хлороформом, содержащий ядра углерода-13 помещали в сильное магнитное поле и охлаждали до сверхнизких температур. Используя явления магнитного ядерного резонанса, импульсами различной продолжительности исследователи поворачивали спины ядер.

На квантовую систему посылались два импульса, причём второй импульс был точной копией первого, но обращённый во времени. Он должен был вернуть систему в первоначальное состояние. Как оказалось, при посылке импульсов порядка 100 микросекунд спины в начальное положение не возвращаются, что указывало на производство энтропии и на необратимость процесса во времени. Опубликованная работа стала первым прямым экспериментальным подтверждением, что возникновение стрелы времени наблюдается и на квантовом уровне[92].

Неизвестно, указывает ли стрела времени на возможность потери квантовой информации, однако не вызывает никакого сомнения, что в Природе существует принцип, запрещающий реальное перемещение во времени из настоящего в прошлое, вне зависимости от того, разрешают физические законы обратимость времени или нет. Необратимость процессов, в том числе и на квантовом уровне, лишает демона Лапласа шансов изменить направление движения времени из будущего назад в прошлое.

Рассмотрим некоторые свойства квантовых объектов, особенности которых также могут помешать восстановлению оригинала булгаковского произведения.

Известно, что при регистрации электрона любыми счётчиками он ведёт себя как частица, но при отражении электронного пучка от поверхности кристалла наблюдаются типично волновые явления. Дифракция электронов на кристаллической решётке впервые была экспериментально доказана в 1927 году американскими физиками Клинтоном Дэвиссоном и Лестером Джермером (опыт Дэвиссона – Джермера), а также независимо английским физиком Джорджем Томсоном.

Электрон по своей природе в состоянии двигаться сразу по всем траекториям, и для него отсутствует такое понятие, как координаты в пространстве. Форма частицы, траектория движения и координаты – концепция классической физики. Она чужда квантовой теории, и в классическом смысле данные понятия могут быть применимы в квантовой механике только с ограничениями.

В соответствии с принципом неопределённости Гейзенберга, положение электрона в пространстве и его скорость движения одновременно точно определить невозможно. Нет у электрона и определённых размеров, электроны занимают в пространстве нечёткую область вероятности. Всё это указывает на то, что мы не можем воспринимать эти частицы как конкретные объекты, имеющие форму, и проследить их параметры движения.

Согласно квантово-механическим представлениям, электроны в атомах расположены в наиболее вероятных областях их нахождения – на атомных орбиталях. За счёт притяжения электронов к ядрам атомов образуются химические связи, определяющие химические свойства веществ. В физическом понимании каждая атомная орбиталь – это одноэлектронная волновая функция, полученная решением уравнения Шрёдингера для данного атома. Она описывается собственным набором квантовых чисел. Разрушив химические связи, мы разрушаем не только вещество, но и все его свойства.

Атомы, как и электроны, не имеют определённого внешнего вида или формы. Конкретную форму обретают химические связи – взаимодействующие атомы, обусловливающие устойчивость молекулы или кристалла как целого[93]. По современным представлениям, химическая связь между атомами имеет электростатическую природу и происходит за счёт обмена электрона и протона виртуальными фотонами. Описание химической связи проводится в квантовой химии на основе квантовой механики.

Предположим, что у нас есть набор разнообразных атомов, и нам нужно из них собрать сложное химическое вещество с заданными химическими свойствами. Но мы не знаем его код происхождения (химическую формулу и правила образования химических связей). Самое скрупулёзное обследование атомов, в том числе входящих в требуемое вещество, не даст нам информации о том, из каких конкретно атомов оно может быть образовано.

При сгорании книги появились новые химические соединения. Закон постоянства состава вещества не позволяет отличить оригинальное химическое соединение от соединений такого же химического состава, но образованных другими способами. Если в процессе горения образовался водяной пар, он будет обладать в точности такими же свойствами, как и другие водяные пары, и идентифицировать его будет невозможно.