Схоластические споры вокруг квантовой пустоты

В лондонском Музее восковых фигур мадам Тюссо между Ньютоном и Эйнштейном каждый может почувствовать себя гением.  Фото Андрея Ваганова

Приведенная формулировка ярко иллюстрирует возникшую во второй половине XX века ситуацию, когда, по существу, схоластическая активность на поприще квантовой механики привлекает к себе немалое внимание научной публики. Возникают нешуточные научные страсти вокруг пустоты. Почему? Если говорить на языке не схоластической, а ясной и простой физики, то премия была вручена за пионерские эксперименты с одиночными фотонами, когда физиками-экспериментаторами впервые была реализована возможность проводить измерения с одиночными квантовыми состояниями. А «спутанные фотоны», «неравенства Белла» и «квантовая информация» – это всего лишь хайповое сопровождение этих интересных, но не вносящих в квантовую физику ничего революционного экспериментов.

В частности, «спутанные», «запутанные» фотоны – это фотоны, демонстрирующие принцип суперпозиции волновых функций квантовых состояний, который студенты-физики штудируют в курсах квантовой механики. Неравенства Белла отражают более сложный сюжет. Но и он возник не столько в силу того, что они вносили в квантовую механику что-то принципиально новое, а потому что были освещены гением Эйнштейна. Он, как хорошо известно, так и не смог примириться с квантовой механикой. Причем в академической форме это неприятие было сформулировано в единственной работе Эйнштейна, вышедшей в 1935 году в соавторстве с Борисом Подольским и Натаном Розеном (так называемая в физическом сообществе «ЭПР работа»).

Работа называлась «Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete» («Можно ли называть квантовомеханическое описание физической реальности полным?»). Эта работа впервые вынесла вполне «междусобойчиковые» схоластические споры по поводу квантовомеханических интерпретаций, возникшие в момент создания квантовой механики (принцип дополнительности Бора), в журнальное академическое пространство.

И здесь мы сталкиваемся с истиной, недоступной всем, кто верит в мощь человеческого интеллекта, носителями которого, разумеется, являются они сами: печать гения довольно часто сопровождается и печатью ограниченности. В массовом сознании фигура Альберта Эйнштейна с его величественной и грандиозной теорией относительности оказалась наиболее ярким и очевидным свидетельством интеллектуальной силы человеческого разума. Как сформулировал академик Виталий Лазаревич Гинзбург: «Если бы человечество захотело продемонстрировать наиболее чистое и концентрированное выражение своей интеллектуальной мощи, то такой демонстрацией, безусловно, была бы общая теория относительности».

Но тот факт, что после создания ОТО единственной научной работой Эйнштейна в течение последующих 40 лет его жизни оказалась работа, пытающаяся критиковать основы квантовой механики, – которая, заметим, к тому времени объяснила, скажем, таблицу Менделеева и разделение твердых тел на металлы и диэлектрики, – не менее ярко демонстрирует другое: упоение человеком своим интеллектом оборачивается солипсической печатью идиотизма. И эта эйнштейновская печать идиотизма отчетливо видна на лбах армии любителей (к удивлению автора, по-прежнему довольно многочисленной) поисков новых универсальных законов физики и ниспровергателей имеющихся.

Но вернемся к ЭПР работе. Как и следовало ожидать, ее выход был совершенно не замечен на фоне победного шествия квантовой механики. Но в 1964 году вышла статья Джона Белла, внезапно возродившая тему справедливости законов квантовой механики; и тут же все вспомнили работу Эйнштейна, Подольского и Розена. В статье Белла была дана математически последовательная теория (сформулированы так называемые «неравенства Белла») того, как в экспериментах с единичными квантовыми состояниями доказать состоятельность законов квантовой механики.

Вообще говоря, если появление ЭПР работы можно оправдать тем, что квантовой механике было только 10 лет, то работа Белла смотрелась уже попыткой проверить справедливость уравнения Шрёдингера, аналогичной попытке проверить справедливость, скажем, уравнений Максвелла. Но проверять верность уравнений Максвелла не приходило и не приходит в голову никому... Так в чем же дело?

А дело просто в том, что квантовая механика поставила физику на почву здравого смысла, показав всю неизбежную ограниченность классических идеализаций (разделение материи на волны и частицы, задание точных скоростей и координат, непрерывность энергии). Тем самым она показала, что природа далеко не столь однозначна, как нам хочется, и далеко не всегда вы дождетесь от нее требуемого ясного ответа. И как человек не тщится, он не сможет найти для ее описания каких-то универсальных законов.

Более того, сейчас уже можно сказать, что ремесло современной физики и залог ее неисчерпаемости – это прекрасная в своем поразительном и глубоком разнообразии постмодернистская игра в классическую и квантовую механику. От нее, слава богу, не следует ожидать никаких великих открытий и потрясений, подрывающих ее фундамент. А попытки удивить и потрясти мир оборачиваются игрой с пустотой, правда, сопровождаемой далеко не пустыми карманами.

Когда-то Аристотель изрек: «Natura abhorret vacuum» (природа не терпит пустоты). Продолжающиеся уже больше полувека игры с квантовой пустотой (запутанные состояния, квантовая информация, квантовая криптография, квантовый компьютер), слегка возбужденные в этом году Нобелевским комитетом, доказывают обратное – терпит и еще как.

Новосибирск