Книга Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

Что еще хуже: перед обнаружением частицы материи или света ее бесчисленные образы могут разделиться и стать чем-то еще, прежде чем обратно превратиться в частицу, которой они были вначале. Подобно тому как свет может стать электроном, а электроны светом, все частицы Вселенной могут перевоплощаться в нечто еще, пока мы не следим за ними. Квантовые частицы – коварные гномы: все, что может случиться, случается, если оставить природу без наблюдения. И если вы не верите мне на слово, взгляните сами.

* * *

Что-то происходит с бесконечной ночью пространства, в котором вы плывете: вокруг вас начинает материализовываться белый куб в виде комнаты без дверей, и вскоре вы оказываетесь внутри этого помещения, стены которого сплошь усыпаны крошечными, совершенно белыми датчиками. Миллионами датчиков.

Прямо перед вами в центре этой комнаты без окон и дверей стоит вертикальный металлический столб толщиной с руку и высотой от пола до потолка.

Единственное, что есть в комнате кроме него, – желтая машина, выглядящая как одно из механических устройств для метания теннисных мячей – теннисных пушек. Этот невзрачный маленький робот, кажется, смотрит на вас через отверстие трубы.

По-видимому, запрограммированный на вежливость, он говорит:

– Привет.

У него нет рта, глаз, ушей или чего-нибудь подобного. Тем не менее он разговаривает, причем довольно ржавым голосом.

– Привет, – отвечаете вы на всякий случай, готовясь задать ему вопрос.

Робот прерывает вас, объясняя, что заполнен жужжащими частицами, которые он теперь будет выбрасывать, одну за другой, на противоположную сторону комнаты.

Если вы поинтересуетесь, будут ли это частицы света или материи, ответом будет: возможно и то и то – так как – и вы сейчас в этом убедитесь – материя и свет по большому счету будут вести себя одинаково.

Видимо, не в состоянии ждать ответа, робот тут же начинает обратный отсчет:

– Три… два… один…

Труба исторгает из себя частицу, и мгновение спустя на другой стороне комнаты звучит сигнал. А у вас появляется странное ощущение, что робот весьма доволен собой.

Вы чуть отклоняетесь в сторону и видите, что один из стенных датчиков за металлическим столбом почернел.

– Вопрос № 1: как попала туда частица? – спрашивает машина.

Не обращая внимания на его бесцветный менторский тон, вы проходите по комнате и останавливаетесь перед роботом. Прямая линия соединяет точку, из которой труба выплюнула частицу, с почерневшим датчиком. Прямая линия этой видимой траектории почти касается металлического столба, но не совсем.

– Вот ее траектория, – объявляете вы, поднимая палец, чтобы указать на единственно возможное направление, которое могла принять частица.

– Неверно, – тут же реагирует робот.

– Что-что? – переспрашиваете вы удивленно.

– Ответ неверен, независимо от указываемого тобой направления, – заявляет робот, заставляя вас изменить мнение о его якобы запрограммированной вежливости.

– Но есть только один возможный путь! И в настоящее время я на него смотрю.

– Полагаясь на чувства и интуицию, – продолжает машина, – ты продолжишь отвечать неверно. Каждый попавший сюда впервые человек совершает ту же ошибку. Законы квантовых частиц не соответствуют тем, что управляют твоей повседневной жизнью. Твои чувства и интуицию нельзя использовать на частицах. Забудь про них.

Каким бы фамильярным ни показалось его обращение, робот совершенно прав. Несмотря на довольно невзрачный внешний вид, он исполняет в данной книге роль самого передового компьютера в мире – и так же, как компьютеры часто являются лучшими друзьями ученого в реальной жизни, помогая визуализировать их теории, так и наш робот-суперкомпьютер будет полезен в оставшейся части книги.

Он может сымитировать все, что подчиняется законам природы в известном человечеству виде. Белая комната, в которой вы находитесь, например, создана компьютером. Но все происходящее в ней подчиняется известным законам природы.

Теперь может показаться, что брошенная нашим роботом частица полетела совершенно прямо, но частицы принадлежат микромиру и, следовательно, находятся за гранью здравого смысла. Компьютер сказал, что вы неправы, потому что только что произошедшее не имело ничего общего с тем, что могут обнаружить глаза или насколько у вас развита логика. Компьютер говорит о природе, а природа в этом вопросе выражается четко и ясно: квантовые частицы ведут себя не как теннисные мячи, а как квантовые частицы. Чтобы переместиться из одного места в другое, они совершают все возможные траектории в пространстве и во времени до тех пор, пока эти пути связывают их отправную точку с конечной. Выпущенная роботом частица отправилась буквально во все направления. Одновременно. Слева и справа от столба. И сквозь него. И вне комнаты. И в будущее и обратно – до того момента, пока не попала в датчик на стене.

Не волнуйтесь: вам не обязательно понимать. На самом деле не имеет значения, понимаете ли вы или нет, это просто способ работы природы. Частицы, за действиями которых никто не наблюдает, действительно проходят по всем возможным путям, предлагаемым пространством-временем. Металлический столб в центре комнаты ничего не меняет. На самом деле он там только для того, чтобы донести основную мысль визуальными средствами. Уберите его, и частица все равно будет путешествовать слева и справа от него.

Стенные датчики, с другой стороны, показали разницу: попав в один из них, частица в конце концов позволила себя где-то обнаружить.

Желтый робот рядом с вами начинает трястись и нагреваться. Вы задаетесь вопросом, не сломается ли он, но, предвидя его, он вдруг начинает говорить снова:

– Все в порядке. Я замедляю время. Это отнимает энергию. В следующий раз, когда ты моргнешь, я выброшу еще одну частицу. Ты увидишь, как выглядела бы комната, если бы можно было заметить все совершаемые частицей пути по дороге от отверстия трубы до стены.

Сами того не осознавая, вы невольно мигаете, и робот действительно начинает новый отсчет времени. И течение времени начинает замедляться.

– Три… два… один…

Частица в замедленном темпе вылетает из робота. Сначала она выглядит как размытое облако. Поменяв положение и оказавшись прямо за роботом, вы видите разделение частицы на кажущееся бесконечным количество остаточных изображений самой себя. Это – настоящая волна, пульсация, распространяющаяся по своему фоновому полю во всех направлениях в пространстве и времени, в том числе справа и слева от столба, сквозь него и стены комнаты, делясь на столько возможностей, сколько может представить себе разум, прежде чем внезапно сфокусироваться в единственной точке на другом конце комнаты, попав в другой датчик. Звучит сигнал, датчик выходит из строя, и время восстанавливает свою нормальную скорость.

То, что вы только что видели благодаря любезности компьютерного моделирования в белой комнате, – то, что, ученые полагают, происходит с ненаблюдаемыми частицами. Когда кто-то наблюдает, набор правил изменяется. Когда радары следят за самолетом на протяжении полета, самолет не может оказаться в любом другом положении, кроме как засеченном ими. Точно так же, когда кто-то вроде датчика на стене пытается обнаружить частицу, то она находится уже не везде, а где-то. Однако, в отличие от самолета с пассажирами внутри, когда никто не смотрит, частица на самом деле везде.