Филип Гардинер - Дорога в другие миры

Меня вдохновляет мысль, что во Вселенной (от микро-до макроуровня, от космического передвижения планет до взаимодействия электронов, от микроскопического диоксида кремния до созданной человеком египетской пирамиды) заложена универсальная модель, не зависящая ни от ее размера, ни от того, кто ее придумал. Ибо сама природа человеческого инженерного искусства — источник поистине священной силы, воплощающейся в геометрии материального мира, нечто, заложенное в самой Вселенной, в которой мы живем. В сущности, мы — часть единого целого. Мы рождены из чрева Вселенной и в чреве Вселенной, в которой живем и развиваемся. На физическом уровне мы взаимодействуем с миром, в котором живем, и даже наши эмоции следуют самым основным моделям, удивительным образом встроенным в непостижимо сложную и вместе с тем фундаментально простую систему. Где берут свое начало такие всеобъемлющие и прекрасные законы природы, почему мы осознаем их, хотя и каждый — в разной степени? Ответ — в квантовом мире, постижение которого никому не дается легко. Этот мир, как и все другие, подчиняется определенным правилам. Но он также очень похож на мир человека: в нем есть определенные принципы, следуя которым, ни один фотон не ведет себя точно как предписано.

Итак, нам понадобится некоторое время, чтобы понять простые аспекты квантового мира, а точнее — квантовых корреляций.

Во-первых, чтобы понять сущность квантовых корреляций, нужно разобраться кое в чем еще. Первое — это волна. У нас уже есть представление о том, что это такое. Она в точности напоминает круги на воде. То же можно сказать и о свете, звуке и о любой форме взаимодействия. Когда встречаются две волны — они либо накладываются друг на друга (сложение волн), если у них одинаковая высота, либо образовывают впадину, если совпадут их самые низкие точки. Также волны могут нейтрализовать друг друга (вычитание волн), если высокая волна с высотой + x сталкивается с низкой волной с высотой — x .

Рис. 30. Уроборос, повелевающий временем. Собор Св. Иоанна в Риме

В начале XIX века ученые полагали, что свет состоит из частиц, пока Томас Юнг не продемонстрировал с помощью прибора с «двойной щелью» волновое поведение света, при котором происходила интерференция (это явление похоже на сложение и вычитание волн, о которых сказано выше).

Также когда-то полагалось, что наименьший из всех возможных кирпичиков материи — атом. Он представлялся наименьшей частью всего сущего. Но затем наука открыла еще более маленькие (элементарные) частицы, и мы очутились в мире субатомов. Известно, что ядро атома состоит из элементарных частиц — протонов и нейтронов. Обнаружен электрон, движущийся вокруг ядра, как Луна вокруг Земли. Проблема с электроном состоит в том, что мы никогда не знаем, где он находится в конкретный момент времени, и у всех электронов на всех траекториях (электронных оболочках) при этом одинаковое количество энергии. Когда-то полагали, что электроны могут переходить с одной оболочки на другую, теряя или приобретая энергию. Однако сейчас полагают, что электроны существуют в виртуальном состоянии — как волны вероятности, распространяющиеся «по всему пространству». Таким образом, «электрон появляется в своем пространственно-временном расположении только тогда, когда сознательный наблюдатель проводит измерения» [1].

Теоретически электроны могут находиться на орбитах за тысячи километров от ядра, но, скорее всего, они находятся близко к нему, особенно когда мы пытаемся за ним пронаблюдать. Электроны могут перепрыгивать или совершать квантовый скачок с одной орбиты на другую, согласно принципу неопределенности Гейзенберга.

Как же это им удается? Есть «частицы — носители энергии», или фотоны; они переносят энергию, помогая электронам занять оптимальную оболочку. Фотоны отвечают за электромагнитное взаимодействие. Таким образом, энергия (информация) передается посредством электромагнитного взаимодействия фотонов с электронами, в результате чего происходит смена внешних качеств или энергетической/информационной сигнатуры частицы, в пределах которой находится электрон.

Такое взаимодействие происходит двумя способами: фотоны воздействуют на электроны «внутри» атома, в результате чего электрон «привязывается» к ядру атома; фотоны воздействуют на электроны «между» атомами, в результате чего атомы притягиваются. Все это происходит на фоне электромагнитных волн и полей. Частицы энергии, которые несут эти электромагнитные волны, называются квантами. Таким образом, фотон — это электромагнитная волна, несущая один квант энергии, «ведущая себя как частица и как волна, в зависимости от предмета исследования» [2].