Q:
Парус
Беспечный со мной по спокойному морю плывет.
Можно гадать,
кто же там, за туманом живет.
Тонкая нить
На воде отмечает наш призрачный путь.
Мы тут одни —
или есть на земле кто-нибудь?
Шепчет волна, образуя зеленый прибой: ты не один,
Все на свете едино с тобой.
След мой и твой, неразрывно переплетены.
там, за туманом плывут и плывут корабли.
Воды кишат отражением их бытия.
В каждом из них есть частица моя и твоя.
И разобщенность — иллюзия, словно туман,
скрывший весь мир от тебя, но на миг, капитан!
Всех нас роднит бесконечная власть бытия.
Ей мы послушны — и море, и парус, и я.
(c)
Q:
Сегодня большинство физиков-теоретиков придерживаются другого подхода: они считают элементарной единицей квант—дискретный аспект физической реальности. Но физическая природа квантов пересмотрена: они считаются не отдельными материально-энергетическими частицами, а вибрирующими одномерными нитями — струнами и суперструнами. Физики пытаются представить все законы физики как вибрацию суперструн в многомерном пространстве. Они рассматривают каждую частицу как струну, которая создает собственную «музыку» вместе со всеми другими частицами. На космическом уровне целые звезды и галактики вибрируют вместе, а также и целые вселенные. З��дача физиков состоит в том, чтобы создать уравнение, которое покажет, как одна вибрация соотносится с другой, чтобы все они могли быть выражены в одном суперуравнении. Это уравнение расшифровало бы музыку, в которой воплощена самая бескрайняя и фундаментальная гармония космоса. (c)
Q:
В 1955 году физик Хью Эверетт предложил поразительное объяснение квантового мира (ставшее впоследствии основой для одного из самых популярных романов Майкла Крайтона «Стрела времени»). Гипотеза параллельных вселенных Эверетта связана с загадочным открытием в квантовой физике: пока частицу не наблюдают, не измеряют и никак на нее не воздействуют, она находится в любопытном состоянии, которое является суперпозицией всех возможных состояний. Однако когда частицу наблюдают, измеряют или воздействуют на нее, это состояние суперпозиции исчезает: частица находится в единственном состоянии, как и любой «обычный» предмет. Так как состояние суперпозиции описывается как сложная волновая функция, связанная с именем Эрвина Шре- дингера, то, когда состояние суперпозиции исчезает, говорят, что происходит коллапс волновой функции Шредингера.
Проблема в том, что невозможно сказать, какое из множества возможных виртуальных состояний примет частица. Выбор частицы кажется непредопределимым — совершенно не зависимым от условий, которые запускают коллапс волновой функции. Согласно гипотезе Эверетта, неопределимость коллапса волновой функции не отражает существующих в мире условий. Здесь нет неопределенности: каждое виртуальное состояние, избранное частицей, определенно — оно просто присутствует в мире само собой!
Вот как происходит коллапс: когда квант измеряют, существует некоторое количество возможностей, каждая из которых связана с наблюдателем или измерительным прибором. Мы воспринимаем только одну из возможностей в кажущемся случайным процессе выбора. Но, по мнению Эверетта, выбор не случаен, так как этого выбора не происходит: все возможные состояния кванта реализуются каждый раз, когда его измеряют или наблюдают; они просто
не реализуются в одном мире. Многие возможные состояния кванта реализуются в таком же количестве вселенных.
Предположим, что, когда такой квант, как электрон, измеряют, существует пятидесятипроцентная вероятность того, что он направится вверх, и такая же вероятность того, что он направится вниз. Тогда у нас есть не одна Вселенная, в которой квант может с вероятностью 50 на 50 направиться вверх или вниз, а две параллельных. В одной из вселенных электрон действительно движется вверх, а в другой направляется вниз. В каждой из этих вселенных есть также наблюдатель или измерительный прибор. Два исхода существуют одновременно в двух вселенных, так же как и наблюдатели или измерительные инструменты.
Конечно, когда многочисленные состояния суперпозиции частицы сходятся в одно, существуют не только два, а большее количество возможных виртуальных состояний, которые эта частица может принять. Таким образом, должно существовать множество вселенных, возможно, около 10100, в каждой из которых существуют наблюдатели и измерительные инструменты. (c)
Q:
Странный мир кванта
Важная веха: связанные частицы
В первоначальном состоянии кванты отнюдь не находятся в единственном месте во времени. Каждый квант есть одновременно и «здесь», и «там» — и в некотором смысле в пространстве-времени он присутствует везде.
■ Пока за квантами не наблюдают и их не измеряют, у них нет определенных характеристик, они существуют в нескольких состояниях одновременно. Эти состояния не реальны, а виртуальны — кванты способны их принимать, когда их наблюдают или измеряют. Наблюдатель или измерительный прибор как будто вылавливают квант из моря возможностей. Когда квант покинул море, он становится реальным, а не просто виртуальным, но мы никогда не можем знать заранее, каким зверем из всех возможных он станет. Возможно, квант может самостоятельно выбирать свое реальное состояние среди виртуальных.
■ Даже когда квант находится в реальном состоянии, он не позволяет нам наблюдать и замерять все параметры своего состояния одновременно: когда мы измеряем один параметр (например, позицию или энергию), другие становятся неясными (такие как скорость движения или время наблюдения).
■ Кванты очень социальны: если они находились в одинаковом состоянии, они остаются связанными друг с другом вне зависимости от того, на каком расстоянии друг от друга оказались. Когда один квант из пары взаимосвязанных наблюдается или измеряется, он выбирает собственное реальное состояние — и его близнец тоже выбирает собственное состояние, но не свободно: он выбирает его в соответствии с выбором первого. Второй всегда выбирает дополнительное состояние и никогда — состояние, выбранное первым.
■ В сложной системе (такой как ситуация физического эксперимента) кванты демонстрируют такое же социальное поведение. Если мы проведем измерение одного кванта в системе, другие также перейдут из виртуального состояния в реальное. Более того, если мы создаем экспериментальную ситуацию, в которой определенный квант может быть измерен индивидуально, все другие кванты становятся реальными, даже если эксперимент не проведен... (c)