Гельголанд. Красивая и странная квантовая физика

Карло Ровелли

Большая наука

Карло Ровелли, один из самых известных в мире физиков-теоретиков, очаровал миллионы читателей своим необычным взглядом на космос.

В Гельголанде он исследует непреходящую загадку квантовой теории. Квантовый мир, который описывает Ровелли, столь же прекрасен, сколь и нервирует.

Гельголанд – безлесный остров в Северном море, где двадцатитрехлетний Вернер Гейзенберг совершил решающий прорыв в создании квантовой механики, положив начало столетию научной революции.

В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Карло Ровелли

Гельголанд. Красивая и странная квантовая физика

Посвящается Тэду Ньюмэну, который заставил меня понять, что я не понимаю квантовую механику

Helgoland

Carlo Rovelli

© 2020 adelphi edizioni s.p.a. milano

www.adelphi.it

© Дамбис А. К., перевод на русский язык, 2024

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024

Взгляд в бездну

Мы с Чаславом сидели на песке в нескольких шагах от моря и уже несколько часов без умолку разговаривали. Мы выбрались на остров Ламма, что напротив Гонконга, во второй половине дня на время перерыва в конференции. Часлав – один из самых авторитетных специалистов по квантовой механике, и на конференции он представил исследование идеальной экспериментальной установки. Ее мы и обсуждали, идя по тропинке, что тянулась вдоль джунглей вплоть до самого пляжа, а потом продолжили обсуждение на берегу моря. На пляже возникла длительная пауза – мы любовались морем.

– Это действительно невероятно, – прошептал Часлав. – Как в это можно поверить? Как будто… реальности… нет…

Это мы о квантах. После целого столетия ошеломляющих результатов квантовой механики, которая подарила нам современные технологии и стала основой всей физики XX века, эта невероятно успешная научная теория изумляет нас, приводит в смятение и заставляет сомневаться.

Был момент, когда казалось, что в вопросе «грамматики» мира достигнута полная ясность: в основе всех разнообразных форм действительности лежат материальные частицы, которыми управляют несколько видов сил. Как будто человечество сняло покрывало Майи и узрело основу действительности. Но это было ненадолго: многое в этой картине не сходилось.

До тех пор, пока летом 1925 года 23-летний немецкий юноша не уединился на несколько дней на продуваемом ветрами острове архипелага в Северном море под названием Гельголанд – Священный остров. Там он придумал, как можно объяснить не укладывающиеся в рамки факты и построить математическую конструкцию квантовой механики – «квантовую теорию». Это, возможно, величайшая научная революция всех времен. Звали юношу Вернер Гейзенберг, и я начинаю эту книгу с рассказа о нем.

Квантовая теория объяснила основы химии, цвет неба, устройство атомов, твердых тел и плазмы, а также нейронов нашего мозга, эволюцию звезд, происхождение галактик… тысячи и тысячи проявлений нашего мира. Она лежит в основе самых современных технологий – от компьютеров до атомных электростанций. Ею пользуются в повседневной работе инженеры, астрофизики, космологи, химики и биологи. Элементарные понятия этой теории включены в учебные программы старших классов. Она еще ни разу нас не подвела. Это сердце современной науки. И при этом она остается очень таинственной и несколько пугающей.

Квантовая теория разрушила картину мира, состоящего из частиц, которые движутся по определенным траекториям, и при этом не объяснила, как же мы теперь должны себе его представлять. Ее математический аппарат не описывает действительность, не говорит нам, «что же это». Далекие объекты кажутся волшебным образом связанными друг с другом. Вместо вещества – призрачные волны вероятности.

Любой, кто задастся вопросом, а что же говорит квантовая теория о реальном мире, приходит в недоумение. Эйнштейн, предвосхитивший ее идеи и указавший путь Гейзенбергу, так и не смирился с ней; великий физик-теоретик второй половины XX века Ричард Фейнман писал, что квантовую механику не понимает никто.

Но наука как раз и состоит в изучении новых способов осмысления мира. Это и умение постоянно подвергать сомнению на