 |
Квантовая стрела. Космологическая стрела. Часть III. «Жуткая» физика. Кот одновременно живой и мертвый
|
|
|
|
Квантовая стрела
Асимметрия времени может таиться в таком таинственном аспекте квантовой физики, который известен как квантовое измерение. Этот процесс оказывает влияние на квантовые состояния в будущем, но не прошлом. В нескольких последующих главах об этом будет рассказано подробнее. Главным недостатком при задействовании теории измерений оказывается то, что она очень сложна для понимания. Именно поэтому объяснения, построенные на ее основе, не могут быть подлинными, а таят надежду, что две тайны (время и измерение) могут быть соединены. Тем не менее квантовая стрела заслуживает самого серьезного внимания.
Космологическая стрела
Эддингтон предложил энтропийную стрелу потому, что увеличение энтропии представлялось ему единственным законом физики, в котором имелось направление времени. Оставался вопрос: почему энтропия увеличивается? Ответ был найден в Большом взрыве, великом открытии, объясняющем то, что наша нынешняя Вселенная не умерла. Большой взрыв позволил Вселенной всегда быть молодой, а следовательно, до сих пор оставаться неразупорядоченной. Расширение пространства создало много места для дополнительного роста энтропии.
Однако с принятием теории Большого взрыва необходимо посмотреть на проблему стрелы времени по‑ новому. Энтропийный механизм работает не очень удовлетворительно. Тогда нужен ли он? Если мы представляем Вселенную в качестве пространства‑ времени, почему она должна расширяться только в смысле пространства? Почему и не во времени тоже? На самом деле это и происходит: каждую секунду мы прибавляем новую секунду ко времени. Возможно, о течении времени более точно следует размышлять как о создании нового времени. Представлять себе не трехмерный Большой взрыв, а четырехмерный, с постоянным безостановочным созданием пространства и времени.
|
|
|
В главе 11 я предлагал представить, что вам дано полное знание Вселенной, почти равное Божественному, в том числе о двух моментах, по поводу которых все интересуются, какой из них был первым. Как бы вы ответили? Тогда я посоветовал высчитать энтропию двух моментальных снимков, сделанных в эти моменты. Первым был тот, энтропия которого меньше. Но вы можете также оценить и размеры Вселенной. Момент, который произошел в меньшей по размеру Вселенной, – первый.
Чтобы хорошенько в этом разобраться, нам нужно окунуться в другое великое и революционное открытие XX века. В то, которое во многом еще более, чем теория относительности, приводит в замешательство и противоречит здравому смыслу.
Часть III
«Жуткая» физика
Глава 17
Кот одновременно живой и мертвый
Начинаем представление квантовой физики с самого абсурдного примера…
Я не могу описать [это]… но я узнаю это, когда увижу.
Судья Верховного суда США Поттер Стюарт (не по вопросу измерений)
Как будто головоломные концепции теории относительности оказались недостаточно разрушительными для XX века, сразу после их появления произошла еще одна мучительная, но вместе с тем значимая революция – рождение квантовой физики. Одним из ее основателей был Альберт Эйнштейн; именно ему принадлежит вывод о том, что энергия света квантована и ее можно регистрировать только своеобразными пакетами, которые мы сегодня называем фотонами [172]. Но квантовая физика завоевала себе место под солнцем не так быстро, как теория относительности. Она отличалась такими странными и загадочными чертами, что даже сами ее изобретатели не прекращали споров и дебатов о том, что она означает, как ее следует интерпретировать и не окажется ли она всего лишь временной аппроксимацией[173], притом что более полное описание скрытой под ней реальности еще предстоит открыть. Эти дебаты не утихают до сего дня.
|
|
|
Проблемы этой теории вытекают из самой ее формулировки. Квантовая физика постулирует, что окружающий нас реальный мир описывается чем‑ то расплывчатым и эфемерным, к тому же принципиально неизмеримым, называемым амплитудой. Амплитуда может выражаться обычным числом; комплексным числом, имеющим и действительную, и мнимую составляющие; или набором чисел, называемым волновой функцией. Квантовая физика постулирует, что амплитуда призрачна, недостижима и напоминает маячащий на заднем плане дух, который воплощает в себе всю реальность. Однако даже если амплитуда точно известна, вы не сумеете предсказать результат измерения, а можете лишь назвать вероятность того, что измерение даст какой‑ то конкретный результат.
Все это звучит загадочно и неопределенно, хотя именно эти принципы используются сегодня при разработке электроники, которая оживляет наши смартфоны, планшеты, телевизоры, цифровые камеры и компьютеры. Буквально каждый физик сталкивается с призрачными амплитудами и волновыми функциями. Большинство ученых просто игнорируют не поддающиеся измерению аспекты квантовой теории и продолжают делать свое дело.
Большинство, но не Эйнштейн. Все его прорывные открытия в физике сделаны в результате того, что он сосредоточивал внимание на парадоксальных результатах, необъясненных явлениях и вообще на вещах, которые для него лично не имели физического смысла. Новая квантовая физика точно укладывалась в эти категории – она была более загадочной, чем замедление времени и уменьшение длины; более странной, чем черные дыры; более невообразимой, чем обратный ход времени. Ее, возможно, даже сейчас самый огорчительный аспект можно проиллюстрировать историей, сочиненной Эрвином Шрёдингером[174] – физиком, имя которого известно каждому студенту по важнейшему уравнению Шрёдингера. Он был коллегой и союзником Эйнштейна и разделял его обеспокоенность в связи с квантовой физикой[175].
|
|
|
