Лоуренс Краусс - Таємниці походження всесвіту

За іронією долі Ейнштейн, який започаткував квантову революцію, проте так до неї й не долучився, також, схоже, був першим, хто використав імовірнісні аргументи для опису природи матерії – стратегію, яку наступні фізики, котрі обернули квантову механіку на повноцінну теорію, поставлять на перше місце. Унаслідок цього Ейнштейн став одним із перших фізиків, хто продемонстрував, що Бог грає в кості зі всесвітом.

Цю аналогію можна поглибити, зауваживши, що Ейнштейн був одним із перших фізиків, хто продемонстрував, що класичне поняття причинно-наслідкового зв’язку у квантовому світі починає ламатися. Багато хто різко заперечує проти моєї думки, що всесвіт не потребував якоїсь мети й просто вигулькнув із нічого. Проте саме це відбувається зі світлом, за допомогою якого ви читаєте цю сторінку. Електрони в гарячих атомах випускають фотони, – фотони, що не існували до того, як були випущені, – і ці фотони випускаються спонтанно, без конкретної мети. То чого ж ми принаймні дещо примирилися з ідеєю, що фотони можуть створюватися з нічого без мети, але не можемо примиритися, що це стосується цілих усесвітів?

Усвідомлення, що електромагнітні хвилі також є частинками, розпочало квантову революцію, яка повністю змінила наш спосіб розгляду природи. Як має бути зрозуміло з викладеного на початку розділу, з класичної точки зору бути одночасно частинкою й хвилею неможливо, проте у квантовому світі це можливо. І, як також має бути зрозуміло, це був лише початок.

Широким загалом поширена думка, що фізики обожнюють винаходити божевільні езотеричні штуки для пояснення всесвіту навколо нас тому, що або ми не маємо чого робити, або ми якісь дивакуваті збоченці. Проте, як свідчить відкриття квантового світу, почасти сама природа, незважаючи на всі наші брикання й зойки, тягне нас, науковців, геть від безпечного світу знайомих речей.

Зрештою, було б глибоко помилково стверджувати, що першопрохідцям, які торували нам шлях до квантового світу, бракувало впевненості. Подорож, яку ми здійснили, не мала ні прецедентів, ані дороговказів. Вони входили у світ, що суперечив усілякому здоровому глузду та класичній логіці, і на кожному повороті мали бути готові до зміни правил.

Уявіть, що ви подорожуєте автівкою до іншої країни, усі мешканці якої спілкуються іноземною мовою, а закони ґрунтуються на засадах, абсолютно непорівнюваних з усім, з чим ви стикалися у своєму житті. Ба більше, уявіть, що світлофори там приховані й пересуваються з місця на місце. Отоді ви відчуєте, куди направлялися юні шибайголови, які в першій половині ХХ століття поставили наше розуміння природи догори дриґом.

Аналогія між дослідженням дивних нових квантових світів та мандрівкою незнайомим ландшафтом може здатися притягнутою за вуха, проте саме такий взаємозв’язок знайшов відображення в житті нікого іншого як Вернера Гайзенберга, одного із засновників квантової механіки, який одного разу поділився спогадами про той літній вечір 1925 року на острові Гельголанд, чарівній оазі в Північному морі, коли він збагнув, що відкрив квантову теорію: «Була майже третя ранку, коли я нарешті отримав кінцевий результат своїх обрахунків. Закон збереження енергії справдився для всіх членів рівняння, і в мене більше не було підстав сумніватися в математичній узгодженості та зв’язності різновиду квантової механіки, на який указували мої обрахунки. Спершу я глибоко стривожився. У мене було відчуття, ніби я дивлюся крізь поверхню атомного феномену на дивовижно прекрасний внутрішній світ, і я ледь не запаморочився від думки, що тепер маю вивчити це розмаїття математичних структур, настільки щедро розкладених переді мною природою. Я був занадто збуджений для сну, тож, поки навколо займався світанок нового дня, вирушив на південний край острова, до скелі, що видавалася в море, яку мені давно вже кортіло підкорити. Того ранку я зробив це без особливих зусиль і чекав там на схід сонця».

Щойно отримавши докторський ступінь, Гайзенберг переїхав до поважного німецького Геттінгенського університету, щоби працювати разом із Максом Борном, намагаючись розробити узгоджену теорію квантової механіки (цей термін уперше вжив Борн 1924 року у своїй статті «Про квантову механіку»). Проте Гайзенберга підкосила сінна лихоманка, тож він проміняв зелені поля на море. Саме там він відполірував ідеї щодо квантової поведінки атомів та відіслав роботу Борну, який подав її до друку.