Не существует ни нас, ни предметов, только их свойства, говорит новая теория
Квантовая механика утверждает, что вещи не существуют, когда на них никто не смотрит. Фото: Shutterstock
Без квантовой механики не было бы у нас ни смартфонов, ни компьютеров. Отличная теория, она работает и приносит пользу! Одно «но»: квантовая механика утверждает, что вещи не существуют, когда на них никто не смотрит. Отвернитесь от любимой книги, и она исчезнет. Ученые направляют колоссальные усилия на то, чтобы примирить квантовую механику со здравым смыслом. Итальянский физик Карло Ровелли предпринял очередную героическую попытку. Но получилось еще хуже: хотя ваша книга остается себе лежать на тумбочке, пока вы на работе, весь мир в целом (в его построении) оказался иллюзией – зато теперь понятно, кто эту Матрицу создал. Попытаемся разобраться в этом зеркальном лабиринте.
ВЕЗДЕ ОБМАН
Мысль, что реальный мир реален, не такая уж очевидная. Античная философия рассматривала мироздание скорее как сон или как тень. Материалисты победили лишь в XVII веке, когда случилась научная революция. Лидер материалистов, Исаак Ньютон, выдвинул концепцию абсолютного пространства и времени. В таком пространстве не может происходить ничего странного. Оно есть всегда и будет всегда: вы можете поместить в него звезды и планеты, можете убрать всю материю – пространство и время останутся. Зная координаты и скорости всех тел Вселенной «на сейчас», вы можете совершенно точно предсказать все события мира в прошлом и будущем. Природа напоминает механические часы, которые никогда не ломаются.
Но торжество материалистов длилось недолго. Уже современник Ньютона Готфрид Лейбниц заявил: если удалить из Вселенной материю, исчезнут и пространство с временем. К началу ХХ века стали накапливаться экспериментальные данные, и, как из рога изобилия, посыпались новые теории: о скрученном пространстве, единстве пространства и времени, о других измерениях, об относительности всего на свете (кроме света). Наконец к 1930-м годам оформилась квантовая механика, которая заявила: веществу нужен наблюдатель. Если вещество никто не наблюдает, оно исчезает. Время и пространство тож.
Спорить с квантовой механикой было не с руки. Во-первых, еще в самом начале ХХ века, когда открыли атом, стало понятно, что физика Ньютона, вообще говоря, ложна. По Ньютону, атом вообще не мог существовать. Атомы гибли бы со страшной скоростью, излучая гигантские порции ультрафиолета. Именно квантовая механика спасла тогда физику.
Во-вторых, вовсю шла разработка атомной бомбы, и военные говорили: раз квантовая механика знает, как сделать супероружие, то это отличная теория, не трогайте ее. Но ведь исчезновение вещей – явная чушь?
Хотя с тех пор прошло почти столетие, парадокс так и не разрешен.
ТАИНСТВЕННЫЙ ОСТРОВ
Одни ученые пытаются спасти ситуацию, расширяя понятия «наблюдатель». Это не только человек, но и животное, насекомое, бактерия, наконец, сами предметы (стол, на котором лежит книга, наблюдает за книгой). Но из этого следует разумность всего мира и каждой вещи.
Другие говорят, что реальность есть постоянные скачки из одного измерения в другое. Не вдаваясь в детали (там чистая математика), скажу, что это в самом деле отменяет наблюдателя, да и квантовая механика по сути не нужна. Но нет ни единого доказательства существования параллельных Вселенных, еще и в таком, бесконечном, количестве.
Доктор Карло Ровелли придумал нечто новое. Свои воззрения он изложил в книге (статьи показалось маловато) «Гельголанд. Красивая и странная история квантовой физики». Гельголанд – это островок в Северном море. В 1925 году физик Вернер Гейзенберг, чтобы подлечиться и отдохнуть от людей, жил там отшельником, и придумал принцип неопределенности (вещи есть, пока на них смотрят). Ровелли натурально приехал на остров, как турист, и писал свою книгу именно там. Красиво. И что же написал?
ПУСТОЙ МИР
Главная мысль Ровелли: вещи, конечно, не исчезают, когда исчезает наблюдатель. Просто потому, что вещи и не существуют. Важная оговорка: не существуют сами по себе. Нет никакой книги у вас на тумбочке самой по себе. Книга есть постольку, поскольку она ваша, и есть вы. Вы есть постольку, поскольку у вас есть друзья, родители, ваша машина, дом, ваш город и так далее. В такой концепции реальность реальна. Ведь все в мире связано миллиардами нитей. В то же время по-настоящему реальны не сами вещи, а связи между ними. Исчезни связь, вещь перестанет наблюдаться. Сказать, что она исчезнет, нельзя – ее и нет
Все это выглядит полным безумием, когда мы говорим о книгах и машинах, но более чем понятно, если рассматривать элементарные частицы. Физики знают, что у электрона, например, есть координата, импульс и энергия. Эти три параметра полностью описывают состояние электрона (причем только один из этих параметров можно точно измерить в эксперименте, любой из трех; как только вы это делаете, остальные два параметра становятся неопределенными – это главное открытие Гейзенберга на острове Гельголанд).
Ровелли утверждает: координата, импульс и энергия – это ВСЕ, что есть у электрона. Самого электрона нет, есть только его свойства. И тут как не вспомнить любимого физиками Чеширского кота из «Алисы в стране чудес»: кот исчезает, улыбка остается. Так вот, нет кота, есть только улыбка.
Открытие Ровелли наконец-то объясняет парадокс Шредингера. Напомним: в ящик помещают кота и ампулу с ядом (жестоко, но это 1920-е годы, и это мысленный эксперимент). Ампула открывается в результате радиоактивного распада через особую машинку. Квантовая механика говорит: поскольку ядерный распад – явление квантовое (ты не знаешь точно, произойдет оно или нет), а стенки ящика непрозрачны (нет наблюдателя), кот одновременно и жив, и мертв. Его состояние не определено, пока не откроют ящик (появляется наблюдатель). Но кот не может быть тем и другим одновременно.
Согласно Ровелли, все просто. Кот находится в неопределенном состоянии только для нас. Для себя кот вполне определен: он или того, или жив. Поскольку на самом деле нет никакого кота (и нас нет), есть только отношение нас к коту, кота к нам, капсулы с ядом к коту и к нам, коробки к нам и к коту, и так далее. Немного запутались? Это нормально. Никогда не видели, как художники рисуют, например, кота на подоконнике? Сначала подоконник, окно, герань, а кот все это время остается белым пятном. Вот так все вещи мира – белые пятна, а существует только «фон» для этих вещей.
ЭТО МЕНЯЕТ ВСЕ
Ровелли назвал эту концепцию «квантовым зеркалом», точнее, зеркалами, потому что их много. Мы видим в зеркале нечто (что отражается, то и видим). Но в самом зеркале нет ничего, кроме отражения. Конечно, если зеркало одно, все просто: вот предмет, вот отражение. А если много, как в знаменитой сцене в гримерке в фильме «Бриллиантовая рука»? Отражения-отражения- отражения, бесконечная череда (кстати, удаляясь от нас, образы становятся красноватыми, потому что бытовые зеркала слегка красноваты, не замечали?). Здесь уже проще вообразить, что исходного предмета для создания образа может и не быть: зеркала отражают самих себя, а реальности-то и нету. «Мы не что иное, как образы образов. Реальность, включая нас самих, есть ни что иное, как тонкая и хрупкая завеса, за которой… нет ничего», пишет Ровелли.
Что ж, еще одна попытка представить мир как Матрицу? В принципе да, но попытка сильная. Прежде физики только копили факты о том, что реальность является симуляцией, но старательно обходили вопрос, кто ее создал: Бог? Инопланетяне? Великие предки человечества, жившие (и живущие) на планете до нас? Теперь понятно, что симуляцию не надо создавать, и не нужен суперкомпьютер. Природа это и есть компьютер.
Безусловно, в новой концепции все идеально с математической точки зрения. Конечно, это не доказывает, что она верна, и понятно, что ее будут опровергать. Но самое сильное опровержение – это эксперимент.
К сожалению (или к счастью) физика переросла тот уровень, когда простой эксперимент «подтверждает» или «опровергает». Сложный – тоже. Физика так запуталась, что часто этого решающего эксперимента просто нет, и не потому, что техника не доросла, а принципиально, фундаментально – его и не может быть.
Нет никаких сомнений, что рано или поздно появится новая физика, которая объяснит эти загадки и поставит точку, но вслед за точкой идет многоточие. В конце концов, мы уже сто лет разгребаем странности теорий Эйнштейна и Планка, хотя в свое время они привнесли в науку желанную ясность и ответили на миллион проклятых вопросов.
Евгений АРСЮХИН - обозреватель
https://www.kp.ru/daily/27490/4749597/ [2]
***
КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ВРЕМЕНИ
Микромир - Погружение в другую Вселенную [Квантовые миры]
Окружающий нас мир представляет собой обладающую неисчерпаемым множеством свойств материю, существующую в многообразных, взаимосвязанных и взаимопревращающихся формах вещество, поле, физический вакуум. Все вещественные объекты микромира состоят из элементарных частиц с ненулевой массой и полуцелым спином (кварки и лептоны). Квантами физических полей являются фотон, W- и Z-бозоны, глюоны и гравитон. Физический вакуум представляет собой коллективные возбуждения частиц Хиггса.
В едином материальном мире можно выделить три основные структурные области, различающиеся между собой по пространственной протяженности их физических объектов и процессов, преимущественным типам фундаментальных взаимодействий, основным образующим их структурным элементам материи и по характеру их основных физических закономерностей. Это микромир, макромир и мегамир. Также, вероятно, существует субмикромир.
***
Живем ли мы внутри чьего-то разума? Почему клетки мозга похожи на Вселенную?
Если мы посмотрим на завораживающее сходство между структурами в космосе и в нашем мозге, мы должны спросить себя: Живем ли мы в чьей-то голове? Почему клетки мозга похожи на Вселенную?
Два итальянских исследователя изучили этот вопрос и пришли к удивительному выводу.