Лоуренс Краусс - Таємниці походження всесвіту

Відкривши цей взаємозв’язок, Гайзенберг першим запропонував евристичну картину того, чому все має бути саме так, яку він сформулював у термінах мисленого експерименту. Аби визначити місцезнаходження частинки, треба, щоб від неї відбилося світло, а визначення місцезнаходження з великою точністю вимагає використання світла з достатньо малою для визначення цього місцезнаходження довжиною хвилі. Проте чим меншу довжину хвилі має квант цього випромінювання, тим більшу частоту й вищу енергію він має. Проте якщо від частинки відбиватиметься світло з дедалі більшою енергією, енергія цієї частинки та її імпульс, очевидно, зміняться. Таким чином, після здійснення вимірювання ви можете знати позицію частинки на момент вимірювання, проте в результаті освітлення частинки ви наділили її величезним діапазоном можливих енергій та імпульсів.

Ось чому багато хто плутає відношення невизначеності Гайзенберга з тим, що нині широко відоме як «ефект спостерігача» у квантовій механіці. Проте, як має продемонструвати наведений мною приклад, за своєю суттю принцип невизначеності Гайзенберга не має нічого спільного зі спостереженнями. Перефразуючи мого приятеля, якби свідомість мала якийсь стосунок до визначення результатів квантовофізичних експериментів, то, доповідаючи про результати фізичних експериментів, ми мали б обговорювати те, про що під час здійснення експерименту думав експериментатор, скажімо, секс. Але ми цього не робимо. Вибухи наднових, які породили атоми, з яких складаються наші з вами тіла, відбулися ну дуже задовго до виникнення нашої свідомості.

Принцип невизначеності Гайзенберга всіма сторонами є уособленням повного краху нашого класичного світогляду щодо природи. Незалежно від будь-якої технології, яку ми коли-небудь розробимо, природа накладає абсолютне обмеження на нашу здатність дізнатися з яким би не було ступенем упевненості одночасно імпульс та місцезнаходження будь-якої частинки.

Проте проблема ще гостріша, ніж випливає з такого твердження. Знання не має до цього жодного стосунку. Як зазначалося вище, під час опису експерименту з двома щілинами, частинка жодною мірою в жодний момент часу не має одночасно конкретного місцезнаходження й конкретного імпульсу. Вона має широкий спектр обох одночасно , доки ми не виміряємо і таким чином не зафіксуємо принаймні один із цих параметрів у певному малому діапазоні, що залежить від нашого вимірювального обладнання.

Наступний після Гайзенберга крок у відкритті квантового божевілля реальності зробив малоприємний дослідник – Поль Адрієн Моріс Дірак. Утім, у певному сенсі Дірак ідеально підходив для цього. Як начебто пізніше казав про нього Ейнштейн, «це просто жахливе балансування на запаморочливій межі між генієм і божевіллям».

Коли я думаю про Дірака, одразу згадую бородатий анекдот. Маленький хлопчик ніколи не розмовляв, і батьки зверталися по допомогу до численних лікарів, проте все було марно. Нарешті на свій четвертий день народження хлопчик сідає снідати, підіймає очі на батьків і каже: «Цей тост холодний!» Батьки ледь не божеволіють від радощів, обіймаються та запитують його, чого він раніше нічого не казав. А той відповідає: «Досі мене все влаштовувало».

Дірак був страшенно лаконічним, і ходить безліч байок про його небажання підтримувати хоч якісь дотепні бесіди, а також про те, що він, здавалося, сприймав усе, що йому кажуть, буквально. Розповідають, що одного разу, коли Дірак під час лекції писав на дошці, хтось з аудиторії підняв руку й сказав: «Я не розумію оцей крок, який ви щойно написали». Дірак дуже довго стояв мовчки, аж доки слухач не запитав його, чи збирається він відповідати на запитання. На що Дірак сказав: «Не було ніякого запитання».

Якось я по-справжньому розмовляв із Діраком по телефону, і це був жах. Я був іще студентом і хотів запросити його на зустріч, яку організовував для студентів по всій країні. Я зробив помилку, зателефонувавши йому одразу після заняття з квантової механіки, і це додало жаху. Коли я вибовкнув своє недолуге прохання, він якийсь час мовчав, а тоді відповів одним простим рядком: «Ні, не думаю, що в мене є що сказати студентам».

Утім, якщо облишити особистість, Дірак проявляв що завгодно, крім сором’язливості, у своїх пошуках нового Святого Граалю: математичної формули, що могла б об’єднати дві нові революційні розробки ХХ століття: квантову механіку й теорію відносності. Попри численні спроби після Шрьодінґера (який вивів своє знамените хвильове рівняння впродовж двотижневого побачення в горах із кількома зі своїх подружок) та відколи Гайзенберг розкрив базисні підвалини квантової механіки, нікому не вдавалося повністю пояснити поведінку електронів, захованих глибоко всередині атомів.