Жозе Душ Сантуш - Формула Бога

— Действительно, эта идея… э-э-э… довольно странная.

Ариана подняла кверху указательный палец.

— Это еще не все. Было установлено, что материя проявляется одновременно в частицах и в волнах. Как пространство и время или энергия и масса являются двумя сторонами одной медали, так же обстоит дело и с волнами и частицами, которые представляют две ипостаси материи. Проблема дала о себе знать, когда возникла необходимость перевести это в плоскость механики, которая позволяет предвидеть поведение материи. В классической и релятивистской физике механика детерминирована. Если, скажем, нам известно, где сейчас находится Луна, каковы направление и скорость ее движения, мы в состоянии рассчитать местоположение нашего спутника в определенный момент в будущем или прошлом. Например, Луна движется со скоростью тысяча километров в час в левую сторону от наблюдателя, это значит, что через час она переместится на тысячу километров влево. Это и есть механика. Благодаря ей, зная положение и скорость объектов, возможно предвидеть их эволюцию в пространстве. В квантовом мире все функционирует иначе. Даже если мы знаем координаты частицы, определить ее точную скорость нельзя. А если нам известна скорость, мы не можем зафиксировать точное местоположение. Это называется принципом неопределенности, идею которого сформулировал в 1927 году Вернер Гейзенберг. Принцип неопределенности сводится к тому, что мы можем знать достоверно либо скорость частицы, либо ее положение, но не то и другое одновременно.

— И как в таком случае узнают о перемещении частицы?

— В этом-то и проблема, что не узнают. Я могу знать местоположение и скорость Луны и таким образом рассчитать ее путь в прошлом и будущем. Но никакой метод не способен точно определить положение и скорость электрона, а потому я не в состоянии вычислить его перемещения ни в прошлом, ни в будущем. Это и есть неопределенность. Чтобы разрешить ее, квантовая механика обратилась к расчету вероятностей. Если, допустим, имеется две щели, через которые может пройти электрон, вероятность прохождения через каждую из них — правую или левую — равна пятидесяти процентам.

— Отличный способ решения проблемы.

— Да, но Нильс Бор усложнил задачу, сказав, что электрон пройдет одновременно сразу через обе щели — и через правую, и через левую. Иначе говоря, он может в одно и то же время находиться в двух местах.

— Но это невозможно.

— И тем не менее квантовая теория это предусматривает. Если мы поместим электрон в коробочку, условно поделенную на две части, электрон будет находиться одновременно в обеих ее частях в волновой форме. Однако стоит нам заглянуть внутрь коробочки, как волна немедленно рассеется, и электрон преобразуется в частицу, находящуюся в одной из частей коробочки. Если же мы не будем заглядывать, электрон продолжит пребывать одновременно в обеих частях в форме волны. Даже если обе части разделить не условно, а реально, а получившиеся две новые коробочки разнести, предположим, на расстояние в тысячу световых лет, электрон все равно продолжит оставаться одновременно в обеих. Но как только мы решим понаблюдать, что происходит в ближайшей к нам коробочке, электрон займет место в одной из них.

— Получается, что электрон занимает то или иное место, только когда за ним наблюдают? — с недоверчивым видом изрек Томаш. — Интересная история!

— Первоначально роль наблюдателя была выведена в принципе неопределенности. Гейзенберг пришел к заключению, что наблюдатель не способен знать одновременно точное местоположение и скорость частицы. Однако теория эволюционировала, и действительно, появились сторонники идеи, что электрон занимает то или иное место только тогда, когда за ним наблюдают.

— Но это лишено всякого смысла…

— Точно так же считали другие ученые, в том числе Эйнштейн. Поскольку расчет уступал место вероятности, Эйнштейн объявил, что Бог не играет в кости [13] Несколько перефразированный фрагмент известного высказывания Эйнштейна о квантовой механике: «Эта теория говорит о многом, но все же не приближает нас к разгадке тайны Всевышнего. Во всяком случае я убежден, что Он не бросает кости». , имея в виду, что положение частицы не может зависеть от присутствия наблюдателей, а уж тем более определяться при помощи расчета вероятности. Частица находится либо здесь, либо там, но не может быть и тут и там одновременно. Не принимая теорию Гейзенберга, физик по фамилии Шрёдингер для изобличения абсурда изобрел парадоксальную ситуацию. Он предложил живого кота поместить в ящик, где имелась запаянная склянка с цианистым калием и способное ее разбить устройство, приводимое в действие квантовыми процессами. Вероятность активации данного ударного механизма составляла пятьдесят процентов, то есть склянка с равной мерой вероятности либо оставалась целой, либо разбивалась вдребезги. В соответствии с квантовой теорией, в закрытом ящике два одинаково вероятных события происходят одновременно, и следовательно, кот должен был остаться одновременно и жив, и мертв. Точно так же, как электрон, если за ним не вести наблюдение, одновременно находится в обеих частях коробки. Ну разве это не абсурд?