Шесть невозможностей. Загадки квантового мира

Джон Гриббин

Квантовая физика – очень странная штука. Она утверждает, что одна частица может находиться в двух местах одновременно. Больше того, частица – это еще и волна, и все происходящее в квантовом мире может быть представлено как взаимодействие волн – или частиц, как вам больше нравится.

Все это было понятно уже к концу 1920-х годов. За это время было испробовано немало разных более или менее убедительных интерпретаций. Известный популяризатор науки Джон Гриббин отправляет нас в захватывающее путешествие по «большой шестерке» таких объяснений, от копенгагенской интерпретации до идеи множественности миров.

Все эти варианты в разной степени безумны, но в квантовом мире безумность не равносильна ошибочности, и быть безумнее других не обязательно значит быть более неверным. «Шесть невозможностей» – поразительно лаконичный путеводитель по поистине удивительному миру.

Джон Гриббин

Шесть невозможностей: Загадки квантового мира

Алиса рассмеялась.

– Не получается, – сказала она. – Ну как можно поверить в невозможное?

– Постепенно, – наставляла Королева. – Когда я была такая же молоденькая, как ты, я занималась этим ежедневно по полчаса. До завтрака мне удавалось поверить в шесть самых невозможных невозможностей.

    ЛЬЮИС КЭРРОЛЛ. АЛИСА В ЗАЗЕРКАЛЬЕ[1 - Перевод Л. Л. Яхнина.]

УТЕШЕНИЕ, -я; ср. То, что утешает, доставляет кому-л. успокоение, облегчение в горе.

John Gribbin

SIX IMPOSSIBLE THINGS

The ‘Quanta of Solace’ and the Mysteries of the Subatomic World

Переводчик Наталья Лисова

Научный редактор Игорь Лисов

Редактор Владимир Потапов

© John and Mary Gribbin, 2019

© Издание на русском языке, перевод. ООО «Альпина нон-фикшн», 2021

Об авторе

В длинный список бестселлеров автора входят такие книги, как «В поисках кота Шрёдингера», «Биография Вселенной», «13,8. Поиск истинного возраста Вселенной и теория всего», а также «Из тени гиганта: как Ньютон стоял на плечах Гука и Галлея». Гриббин – приглашенный профессор Университета Сассекса. Журнал The Spectator назвал его «одним из лучших и самых плодовитых современных авторов научно-популярной литературы».

Предисловие

В чем дело, Альфи? Нужда в квантовом утешении

Квантовая физика – странная штука. По крайней мере, странная для нас, потому что правила квантового мира, управляющие тем, как этот мир работает на уровне атомов и элементарных частиц (управляющие поведением света и вещества, как сформулировал это Ричард Фейнман), не совпадают со знакомыми нам правилами – правилами того, что мы называем здравым смыслом.

Квантовые правила как будто говорят нам, что некий кот может быть живым и мертвым одновременно, а частица может находиться сразу в двух местах. Мало того, они гласят, что любая частица есть также волна и всё в квантовом мире может быть описано исключительно в терминах волн – или же исключительно в терминах частиц, если вам там больше нравится. Эрвин Шрёдингер нашел уравнения, описывающие квантовый мир волн, Вернер Гейзенберг – уравнения, описывающие квантовый мир частиц, а Поль Дирак доказал, что эти два варианта реальности в точности эквивалентны друг другу и описывают один и тот же квантовый мир. Все это было ясно уже к концу 1920-х гг. Но, к большому разочарованию многих физиков, не говоря уже о простых смертных, никто (ни тогда, ни позже) не мог предложить разумного с точки зрения здравого смысла объяснения происходящего.

Конечно, можно просто игнорировать эту проблему в надежде, что когда-нибудь она исчезнет сама. Уравнения (в том варианте, который вы предпочитаете) прекрасно работают, если вам нужно, к примеру, спроектировать лазер, объяснить структуру ДНК или построить квантовый компьютер. Так оно и было: целые поколения студентов не получали других указаний, кроме указания «заткнуться и считать», то есть не спрашивать, что эти уравнения означают, а просто подставлять в них числа. Это примерно соответствует указанию заткнуть пальцами уши и напевать при этом «ля-ля-ля, я тебя не слышу». Более вдумчивые физики все же ищут утешения и покоя. Они уже предложили немало более или менее отчаянных средств