Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс - [34]
Квантовая физика не считает такой вопрос осмысленным. Мы не можем считать, что у частицы есть какое-то определенное положение, до тех пор пока не проведем эксперимент, позволяющий нам его однозначно определить. Пока мы этого не сделали, вопрос о положении фуллерена – и, соответственно, о том, через какую из щелей он прошел, – не имеет смысла.
Предположим теперь, что мы измерили положение конкретной частицы в пучке фуллеренов. Теперь у нас есть ответ. Мы знаем, где частица: она проходит либо через одну щель, либо через другую. В этом случае координата частицы является элементом реальности, и можно сказать, что квантовая физика описывает эту реальность. Но вот что интересно: приобретая точное знание одного рода (то есть знание координаты частицы), мы теряем знание другого рода (а именно знание, закодированное в интерференционной картине).
В какой момент тут вмешивается наше сознание? Квантовая механика говорит нам, что частица – до того как проведены какие-либо наблюдения над ней, – находится в суперпозиции состояний, соответствующих прохождению частицы через каждую из двух щелей. Если теперь установить два детектора, по одному у каждой из щелей, то либо один из них, либо другой зарегистрирует частицу. Но тут квантовая механика говорит нам, что в этом случае в момент измерения сам измерительный прибор оказывается в перепутанном состоянии с частицей, состояние которой определяется ее близостью к соответствующей щели, и следовательно, этот измерительный прибор и сам перестает быть вполне классическим – по крайней мере в принципе. Это перепутанное состояние сохраняется до тех пор, пока наблюдатель не зарегистрирует результат. Так что, если мы примем подобный ход рассуждений, получается, что это сознание наблюдателя формирует реальность.
Но нам не обязательно заходить так далеко. Достаточно допустить, что квантовая механика просто описывает вероятности возможных результатов измерений. Тогда получается, что наблюдение обращает возможность в действительность – или, в нашем случае, положение фуллерена превращается в количественную величину, о которой можно осмысленно рассуждать. Но точно определено его положение или нет, фуллерен всё равно существует. В эксперименте с двойной щелью он реален – пусть даже мы не можем точно сказать, где именно он находится.
Пространство-время
Стив Гиддингс
Физик-теоретик, Университет штата Калифорния в Санта-Барбаре.
Всегда считалось, что явления, которые описывает физика, разворачиваются на сцене пространства и времени. Специальная теория относительности объединила эти категории в единый пространственно-временной континуум, а общая теория относительности учит, что это пространство-время искривляется и растягивается, не утрачивая своей фундаментальной роли. Однако необходимость дать квантово-механическое описание реальности ставит под вопрос саму идею фундаментальности пространства и времени.
В частности, мы столкнулись с проблемой согласования принципов квантовой механики и теории гравитации. Сначала физики думали, что такое соединение приведет к появлению очень сильных флюктуаций пространства-времени, вплоть до полной утраты им какого-либо смысла, хоти и на очень малых расстояниях. Но попытки согласовать квантовую механику с теорией относительности вызвали и более основательные сомнения в фундаментальной роли пространства-времени. Эта проблема выходит на первый план, когда мы изучаем черные дыры и эволюцию вселенной. Структура пространства-времени также кажется проблематичной на очень больших расстояниях.
Квантовая механика выступает как неотъемлемый элемент физики и удивительным образом не поддается модификации. Если квантовые принципы управляют природой, то кажется вероятным, что пространство-время вырастает из более фундаментальных квантовых структур – и его возникновение, вероятно, можно грубо сравнить с возникновением поведения жидкости из взаимодействия атомов.
Проблема фундаментальности пространства-времени встает еще острее, если рассматривать ее в перспективе новых направлений науки. Среди них сто́ит особо отметить физику черных дыр: выясняется, что, если их эволюция учитывает квантовые принципы, она должна нарушать классический постулат пространства-времени, согласно которому информация не может распространяться быстрее скорости света. В стандартной картине пространства-времени что-то явно не сходится. Свидетельства этому множатся, когда мы рассматриваем крупномасштабную структуру Вселенной с учетом квантовых принципов и присутствия темной энергии. Здесь пространство-время тоже должно испытывать сильные квантовые флюктуации на очень больших расстояниях и из-за этого терять смысл. Дополнительные сложности возникают при попытках построить математическую теорию флюктуирующего пространства-времени.
