Читать книгу "Мир по Эйнштейну. От теории относительности до теории струн - Тибо Дамур"

Давайте применим эту философию к интерпретации квантовой теории. Это приведет к тому, что я бы определил как «кантовость квантовости», где слово «кантовость» относится к какому-либо абсолютно рациональному подходу. Таким образом, кантовость квантовости требует от нас, чтобы наше понимание «объектов», т. е. само понятие реальности (слово «реальность» происходит от латинского res = вещи) сообразовывалось с «нашим познанием», т. е. с самой квантовой теорией.

Действительно, квантовая теория была проверена с помощью огромного количества экспериментов, которые, в частности, подтвердили справедливость ее самых «причудливых» следствий, таких как запутанность разделенных систем, предсказанная Эйнштейном – Подольским – Розеном, и суперпозиция различных макроскопических состояний типа пороховой бочки Эйнштейна или кота Шредингера{174}. До получения опровергающей информации можно и в действительности необходимо рассматривать квантовую теорию как строго установленное знание. Далее, если мы хотим с помощью этого знания, т. е. математического формализма квантовой теории, понять природу «квантовых объектов» или «квантовой реальности», мы с неизбежностью приходим к точке зрения Эверетта, так как это единственная «интерпретация», основанная исключительно на формализме теории, т. е. не добавляющая ни «туманной метафизики», ни устных заклинаний, ни каких-либо новых, неподтвержденных гипотез.

Я уже говорил несколько раз, что сам Эйнштейн подтверждал свою приверженность взглядам Канта («Теория сама решает, что является наблюдаемым»). Интересно отметить, что в одном из писем к Шредингеру (написанном сразу после выхода статьи ЭПР) он выразился в духе, весьма близком к кантовской философии, и это было как раз в связи с таинственным характером квантовой реальности:

«Истинная сложность заключается в том, что физика является своего рода метафизикой: физика описывает “реальность”. Однако мы не знаем, что есть “реальность”, все, что мы знаем о ней, следует исключительно из описания, данного самой же физикой!»

Большие иллюзии

Если попробовать оценить все те грандиозные изменения, которые связаны с пересмотром понятия «реальность» физикой ХХ в. (пересмотром, произошедшим благодаря существенному вкладу Эйнштейна), то перечень окажется невероятным. В конце XIX в. реальность (в том виде, как она была определена наукой того времени) казалась вполне понятной и согласованной с имеющимися у каждого обыденными представлениями об окружающем нас мире.

Было Пространство, в виде большой сцены, на которой разыгрывается театральное действие реальности. Это «содержащее» Пространство не имело ничего общего с материальным «содержимым» Вселенной. Его геометрические свойства были те самые, которые еще 2000 лет назад сформулировали греки и которые поныне изучаются в школе.

Было Время, которое виделось как всеобъемлющий космический пульс, присутствующий во всей Вселенной, и которое, казалось, совпадало с «продолжительностью», испытываемой каждым. Разве не было экзистенциально очевидно, что время проходит?

Была Материя, которая определялась своим постоянством. Это было вечное вещество мира: «Ничто не берется из ниоткуда и не исчезает в никуда».

Была Сила, которая с течением Времени вызывала изменения Материи в Пространстве.

И, конечно, весь этот гигантский часовой механизм, по определению, существовал только в одном экземпляре. Вселенная как объединение всей реальности, существующей в бесконечном пространстве, была уникальна. Как может быть иначе? Разве мы не видим в каждый момент лишь один окружающий нас мир?

Все эти «очевидности» были беспощадно разрушены мощными ударами со стороны идей, изначально предложенных Эйнштейном. Течение времени – это иллюзия. «Реальность» определяется специальной теорией относительности посредством четырехмерного «пространственно-временного объединения», где ничто не соответствует какому-либо «течению времени» и где невозможно определить понятие «сейчас». Специальная теория относительности говорит также, что понятие материи является эфемерным и что материя может быть создана из энергии или, наоборот, превратиться в неуловимое излучение. Общая теория относительности, в свою очередь, говорит нам, что пространственно-временное объединение на самом деле является объединением вида «пространство-время-сила-материя», где содержимое, т. е. сила-материя, вложено почти неразделимым образом в содержащее пространство-время, деформируя его своим присутствием. Наконец, квантовая теория говорит нам, что это объединение, пространство-время-сила-материя, является не уникальным, а множественным. И эта множественность суть не наложение отдельных пространственно-временных миров, а суперпозиция в одной и той же реальности бесконечного числа пространственно-временных миров, которые «сосуществуют» подобно многократно экспонированной кинематографической картине.

Мы отсылаем читателя к другим источникам для поиска разъяснений, каким образом возможно примирить «повседневный опыт», в частности в отношении течения времени и уникальности действительности, с новой реальностью, определяемой теорией относительности и квантовой теорией{175}. Скажем лишь, что одной из наиболее важных составляющих для осуществления такого примирения является необходимость учитывать природу физических сигналов, лежащих в основе осознания «существования в мире». Для иллюзии времени существенную роль играет необратимый характер кодирования информации в памяти. Для иллюзии уникальности реальности существенную роль играет относительно грубый («крупнозернистый») характер информации, которую наши чувства способны дать нам о реальности, наряду с эффектом отсутствия интерференции между сколь угодно мало различающимися макроскопическими конфигурациями.

Мечты об объединении

Мы уже упоминали «программу объединения», которую Эйнштейн пытался осуществить в течение 30 лет. Эта программа не была реализована в том смысле, что она не привела ни к какому явному результату, способному охватить общую теорию относительности и квантовую теорию и объяснить необходимость разных типов взаимодействий в физике. Тем не менее примечательно, что та теория, которая активно развивается в настоящее время посредством совершенно новых методов, кажется способной реализовать надежды Эйнштейна об объединении. Изначально она получила название «теория струн», поскольку ее исходная идея заключается в том, что элементарные составляющие материи (и силы) являются струнами, а не точечными частицами, как предполагалась ранее.

Напомним, что в течение двух тысячелетий, с тех пор как древнегреческие философы впервые заговорили об атомах и пустоте, материя представлялась состоящей из точечных частиц. Западная физика добавила понятие силы и выявила, что источником этой силы является непрерывное поле, создаваемое материей. Можно представить себе, например, электрическое поле, создаваемое заряженными частицами. Но в 1905 г. Эйнштейн выдвинул революционную идею, что электромагнитное поле фактически состоит из точечных корпускул, квантов света или фотонов. Работы Гейзенберга, Дирака, Йордана, Паули и др. в 1930-е гг. показали, как математический формализм квантовой теории позволяет примирить кажущиеся противоречивыми свойства непрерывного поля и локализованных частиц. Затем благодаря, в частности, работам американского физика Ричарда Фейнмана было показано, что возможно реконструировать полную теорию «квантовых полей», используя основные постулаты квантовой теории динамики точечных частиц.