Тайны квантового мира: О парадоксальности пространства и времени - [25]

— Ну, хорошо, дорогой Эрвин, хорошо, — успокаивающим сладким голосом произнес тот. — Я сейчас, к сожалению, уже опаздываю на совещание, так что мы вернемся к этому обсуждению завтра, ладно? Или послезавтра… Очень интересная идея, мы обязательно. Но мне уже пора, покорнейше прошу меня извинить…

Шрёдингер вышел за дверь кабинета и пошел вниз по широкой лестнице.

Если бы он задержался у двери, то, возможно, смог бы расслышать, как на повышенных тонах Ханс Дитл давал инструкции своей секретарше:

— Если этот сумасшедший богохульный маньяк-вивисектор и распинатель кошек еще раз здесь появится, гоните его поганой метлой! Пусть он хоть десять раз был бы нобелевский лауреат, но позорить наше респектабельное издание описаниями мучений дохло-недохлых кошек я из-за него не собираюсь. И запомните — меня для него никогда нет. Слышите, никогда!

Шрёдингер этого монолога не слышал. Впрочем, то, что ни завтра, ни послезавтра ему сюда смысла возвращаться нет, профессору было и так понятно. Выйдя на улицу, физик остановился, вздохнул, покачал головой и, окинув взглядом ближайшую церковь, пробормотал вполголоса:

— Да, действительно, бред какой-то с этой кошкой получается… Вот с Христом так все просто и понятно… Но нельзя — так нельзя… Здесь Ханс все же прав. Зря я вообще о Христе упомянул. Придется теперь пробовать обратиться в другую редакцию. Пожалуй, надо ехать в Берлин…

Вздохнув, Шрёдингер отправился домой, твердя себе: «В следующий раз ни слова о Христе, ни звука о Христе, только кот. Только кот — иначе вообще не напечатают».

— Ну, дорогой профессор, это, конечно, забавная иллюстрация… — Редактор немецкого журнала «Естественные науки» задумчиво прошелся по кабинету и повернулся к окну. — Но мне кажется, что с кошкой вы слишком уж намудрили. Ну, хорошо бы еще просто кот. Но столько лишних дополнительных приспособлений — и коробка, и смертельный газ, и молотки, соленоиды, счетчики Гейгера, гамма-излучатели… Что-то во всем этом есть садистско-маниакальное, вы не находите? За что вы так не любите кошек? Может, все же можно придумать хоть что-то немного попроще, а?

— Я уже думал на эту тему, но…

Шрёдингер в нерешительности подошел к редактору и вдруг с ужасом понял, что тот смотрит в окно на церковь. Физик застыл на месте. Секунду спустя редактор махнул рукой, словно отгоняя от себя ненужные мысли, и быстро направился к столу:

— Ну что ж, профессор, дело ваше. Хотите кота — пусть будет кот. Завтра отдаем в печать.

Шрёдингер облегченно вздохнул.

Квантовые коты на заре эры новой физики

Шутливый плакат кембриджских студентов

ГЛАВА ТРЕТЬЯ КВАНТОВАЯ ПЕРЕПУТАНИЦА

Если две системы, состояния которых нам известны, временно вступают в физическое взаимодействие, а затем разделяются вновь, то их уже нельзя описывать прежним образом, то есть утверждать, что каждая система пребывает в своем собственном состоянии. Я считаю это обстоятельство самой характерной чертой квантовой механики, разделяющей ее и классическую науку. Благодаря временному взаимодействию ранее независимые системы становятся запутанными.

Эрвин Шрёдингер, нобелевский лауреат, один из создателей квантовой механики

СЛОЖНОСТИ НОВОЙ ФИЗИКИ

Давайте вспомним принцип неопределенности Гейзенберга и задумаемся над тем, как можно было бы попытаться обойти его в одном из мысленных экспериментов. Допустим, две одинаковые частицы образовались в результате распада третьей частицы. В этом случае, по закону сохранения импульса, их суммарный импульс должен быть равен исходному импульсу третьей частицы, то есть импульсы двух частиц должны быть связаны. Это дает нам возможность измерить импульс одной частицы и по закону сохранения импульса рассчитать импульс второй, не внося в ее движение никаких возмущений. Поэтому, измерив координату второй частицы, мы сумеем получить для этой частицы значения двух неизмеримых одновременно величин, что по законам квантовой механики невозможно. Таким образом, получается, что соотношение неопределенностей не является абсолютным, а законы квантовой механики являются неполными и могут быть в будущем уточнены.

Однако теоретически существует возможность, при которой законы квантовой механики останутся абсолютными. Для этого нужно предположить, что две взаимодействовавшие частицы остаются каким-то образом связанными между собой. Тогда возмущения, вносимые измерением в состояние первой частицы, мгновенно перенесутся на состояние второй. Связанные таким образом частицы называются в квантовой механике запутанными и описываются единой волновой функцией, на каком бы расстоянии они ни находились. Передаваемое возмущение соответствует коллапсионной редукции волновой функции. Подобное мгновенное изменение описания квантового состояния микрообъекта, происходящее в процессе физических измерений, было детально описано в двадцатых годах прошлого века одним из создателей математического аппарата квантовой теории Джоном фон Нейманом.

Квантовая запутанность возникает в системе, состоящей из двух и более взаимодействующих подсистем (например, нескольких элементарных частиц), и представляет собой наложение друг на друга нескольких квантовых состояний. В этом случае изменение одной части системы в тот же момент времени сказывается на остальных ее частях. Здесь еще очень много неясного и все еще не хватает экспериментальных данных. Однако удивительные свойства запутанных состояний подтверждены многими физическими экспериментами, и именно эти «сверхъестественные» возможности лежат в основе работы принципиально новых электронно-вычислительных устройств —