Сборник - Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

Термин «квантовый скачок» вошел в повседневный обиход как метафора большого изменения, нарушающего непрерывность. Он также широко распространен в обширной, но весьма унылой области лженауки и мистицизма.

Этот термин пришел из физики и действительно используется физиками (хотя редко употребляется в печатных работах). Он указывает на тот факт, что множество состояний квантовой физической системы часто бывает дискретно. Однако в квантовой физике нет такого явления, как квантовый скачок. Согласно законам квантовой теории, изменение всегда непрерывно и в пространстве, и во времени. Хорошо, возможно, некоторые физики всё еще признают одно исключение, а именно так называемый коллапс волновой функции, когда объект сознательно и намеренно наблюдается. Но эта бессмыслица – не та бессмыслица, которую я в данном случае имею в виду. Я говорю о заблуждениях, относящихся даже к субмикроскопическому миру, например таких: «Когда электрон в состоянии высокой энергии переходит на уровень с более низкой энергией, испуская фотон, он совершает квантовый скачок с одной орбиты на другую, не проходя через промежуточные состояния».

Или еще хуже: «Когда электрон в туннельном диоде подходит к барьеру, на проникновение через который у него не хватает энергии (так что по законам классической физики он бы отскочил), квантовый феномен туннелирования позволяет ему таинственным образом появиться по другую сторону барьера, при этом не побывав в районе, где у него была бы отрицательная кинетическая энергия».

Правда заключается в том, что в таких ситуациях электрон имеет не какую-то одну энергию или позицию, а набор энергий и позиций, и сам этот допустимый набор может изменяться со временем. Если бы весь ряд энергий туннелирующей частицы был ниже требуемого для преодоления барьера, то она бы действительно отскочила. А если бы электрон в атоме действительно был на дискретном уровне энергии и не произошло бы никакого вмешательства, способного это изменить, то электрон никогда бы не совершил переход ни к какой другой энергии.

Квантовые скачки являются примером того, что было принято называть «действием на расстоянии»: когда что-то в одном месте оказывает воздействие в другом месте без посредничества чего-либо физического. Ньютон называл эту идею «таким великим абсурдом, что, думаю, ни один человек, обладающий компетентным научным мышлением в философских вопросах, в него не впадет» [19] Письмо Ричарду Бентли, 25 февраля 1693 г., цит. по: Richard S. Westfall. Never at Rest: A Biography of Isaac Newton. Cambridge University Press , 1983. С. 505. – Примеч. авт. . Эта ошибка имеет аналоги в областях, очень далеких от классической и квантовой физики. Например, в политической философии квантовый скачок называется революцией, и абсурдное заблуждение заключается в том, что прогресса будто бы можно добиться, насильственно уничтожив существующие политические институты и начав всё на пустом месте. В философии науки – это идея Томаса Куна о том, что наука идет вперед через революции, то есть через победы одной научной школы над другой, поскольку сознательно изменить собственные «парадигмы» не способна ни та, ни другая сторона. В биологии аналог квантового скачка называется сальтацией – появлением новой адаптации уже в следующем поколении, и абсурдная теория, допускающая столь стремительные эволюционные изменения, именуется сальтационизмом.

Ньютон был неправ в том, что бывает какой-то максимальный размер ошибки, которую может совершить компетентный специалист, но он прав в том, что эта конкретная ошибка огромна. Во всех своих версиях она ошибочна по одной причине: во всех случаях расчет делается на то, что необходимая информация возьмется ниоткуда. В реальности пространство по другую сторону барьера не может «знать», что в нем появится электрон, а не протон или бозон, пока этого пространства не достигнет некое физическое изменение, исходящее из электрона. Это справедливо и в том случае, когда речь идет не о пространственном разрыве, а о непосредственно информационном: политические институты и биологические виды хранят информацию – знание о том, как сложным системам лучше справляться с вызовами, а знание создается только в процессе постепенных перемен и отбора. И концепция Куна не может объяснить, каким образом науке удается во все ускоряющемся темпе наращивать знания о физической реальности.

Во всех этих областях понятие квантового скачка прикрывает собой отказ от объяснения и таким образом, по сути дела, взывает к сверхъестественному. Это логика карикатуры Сидни Харриса «А потом случилось чудо», на которой математик у доски заполняет этими словами пробел в доказательстве. Как говорит Ричард Докинз, «сальтационизм – это креационизм». И в любых обстоятельствах реальность, которая заполняет разрывы, идея, которая действительно объясняет явление, – вещи гораздо более интересные и восхитительные, чем любая вера со всей ее таинственностью.