Джон Гриббин - В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

Успех экспериментов команды Аспе при проверке неравенства Белла ограничил количество возможных интерпретаций квантовой механики только двумя. Нам приходится принять либо Копенгагенскую интерпретацию с призрачными реальностями и полумертвыми котами, либо интерпретацию Эверетта с множеством миров. Конечно, есть вероятность, что ни одно из двух лучших предложений в научном супермаркете не является верным и что обе эти альтернативы ошибочны. Может существовать еще одна интерпретация квантовой механики, которая разрешает все загадки, разрешаемые и Копенгагенской интерпретацией, и интерпретацией Эверетта, включая и проверку неравенства Белла, и которая выходит за границы нашего сегодняшнего понимания – так же, быть может, как общая теория относительности превосходит и вмещает в себя специальную теорию относительности. Но если вы решите, что это самый легкий путь, самое простое разрешение дилеммы, вспомните, что любая такая «новая» интерпретация должна объяснять все, чему мы научились с момента великого прыжка Планка в темноту, и что она должна объяснять это столь же хорошо (или лучше), как и две текущие интерпретации. Это весьма серьезный запрос, но не в обычае науки лениво отстраниться и ждать, пока кто-нибудь найдет «лучший» ответ на наши проблемы. В отсутствие лучшего ответа нам приходится встречать те следствия, которые дает нам лучший из имеющихся ответов. Даже во второе десятилетие XXI века, после более восьмидесяти лет интенсивных попыток лучших физических умов разгадать загадку квантовой реальности, нам приходится признать, что наука в настоящий момент может предложить только эти два альтернативных описания строения мира. На первый взгляд ни одно из них не кажется приятным. Простыми словами: либо ничто не реально, либо реально все.

Эту дилемму, быть может, не решат никогда, поскольку есть вероятность, что невозможно разработать эксперимент, позволивший бы выбрать одну из двух интерпретаций, не включив в него путешествия во времени. Но понятно, что один из наиболее способных квантовых философов Макс Джеммер не преувеличивал, сказав, что «теория мультивселенной, без сомнения, является одной из самых смелых и самых вызывающих теорий за всю историю науки» [75]. Она в буквальном смысле объясняет все, включая жизнь и смерть котов. Я неисправимый оптимист, а потому эта интерпретация квантовой механики мне особенно близка. Все возможно, и своими действиями мы выбираем собственные пути по многим мирам кванта. В том мире, в котором живем мы, ты получаешь то, что видишь, не существует скрытых параметров, Бог не играет в кости и все реально. О Нильсе Боре часто рассказывают, будто однажды в 1920-х кто-то пришел к нему с безумной идеей, целью которой было разрешение одной из загадок квантовой теории, и он ответил: «Ваша теория безумна, но недостаточно безумна, чтобы быть правдой» [76]. На мой взгляд, теория Эверетта безумна достаточно, чтобы быть правдой, и на этой прекрасной ноте я собираюсь закончить наши поиски кота Шрёдингера.

История о кванте, которую я рассказал в этой книге, кажется аккуратно выдержанной и сухой, за исключением полуфилософского вопроса, нравится ли вам больше Копенгагенская или многомировая интерпретация. Лучшего способа рассказать эту историю в книге не существует, однако это не вся правда. История кванта еще не завершена, и сегодня теоретики трудятся над задачами, которые могут помочь сделать следующий шаг, который будет настолько же фундаментальным, как шаг Бора, когда он проквантовал атом. Попытка написать об этом неоконченном деле окажется путаной и неудовлетворительной. Принятые точки зрения на то, что является важным, а что можно спокойно игнорировать, могут совершенно измениться к тому моменту, когда книга выйдет из печати. Однако, чтобы у вас было хоть какое-то представление о том, как может пойти развитие, в этом эпилоге я расскажу о неоконченных страницах квантовой истории и дам пару намеков на то, чего можно ожидать в будущем.

То, что в квантовой теории таится гораздо больше, чем видно нашему глазу, становится ясным из ветви квантовой теории, которую обычно называют бриллиантом в короне квантовой науки, самым великим ее завоеванием. Это квантовая электродинамика, или КЭД для краткости, теория, которая «объясняет» электромагнитное взаимодействие с позиции кванта. Квантовая электродинамика расцвела в 1940-х годах и оказалась такой успешной, что ее использовали в качестве модели для теории сильного ядерного взаимодействия, которая, в свою очередь, стала называться квантовой хромодинамикой, или КХД, так как она изучает взаимодействия частиц под названием кварки, обладающих свойствами, которые теоретики причудливо обозначили названиями цветов. И все же в квантовой электродинамике есть существенный недостаток. Теория работает, но только после подгонки математики таким образом, чтобы она соответствовала нашим наблюдениям мира.