кванта. Еще в 1905 г. Эйнштейн утверждал, что свет иногда ведет себя так, как будто состоит из частиц, каждая из которых несет в себе пакет энергии – квант. Большинство его коллег вначале не хотели об этом и слышать. Разве традиционное описание света как электромагнитной волны недостаточно успешно, чтобы его нужно было заменять другим? Эйнштейн был озадачен. «Теперь мы имеем две теории света, – заметил он на страницах газеты «Берлинские ведомости». – Обе необходимы, но не имеют никакой логической взаимосвязи». Без устали он ищет общую теорию, в которой мог бы примирить без противоречий обе теории о свете. То, что отцы квантовой механики отказались от этого поиска, было удивительнейшим в их гениальном споре. Вместо однозначного выбора – «за» или «против», они пришли к своеобразному заключению, что свет – это не волна и не частица – это и то, и другое одновременно.
Но что эти сомнения по сравнению с достижениями новой теории? Она позволяет физикам с все большей точностью просчитать или предугадать поведение атомов. И в итоге они все больше преклоняются перед ее предсказаниями. Электрическое сопротивление, проводимость, магнетизм – все это можно успешно объяснить с помощью квантовой механики. Даже цвета представляют собой феномен квантовой механики. Они возникают тогда, когда электроны атомов совершают квантовые прыжки с одного энергетического уровня на другой, излучая или поглощая при этом свет со строго определенной длиной волны.
Эксперименты, которые раньше можно было только проигрывать в мыслях, сегодня можно проводить в лабораториях. Современная физика начала фантастическое путешествие в самую глубь материи, в пространства неизвестного мира, где роятся электроны и протоны, возникая и молниеносно исчезая, и где наш здравый человеческий разум отказывается понимать смысл происходящего. В областях, в которых классическая физика подходит к границам понимания и восприятия, вступает в игру квантовая теория. Многие считают ее еще более революционной и глубоко проникающей в научном мышлении XX века, чем молекулярная генетика, теория относительности или теория первичного взрыва при сотворении мира.
Отцы квантовой механики, описавшие поведение субмикроскопических частиц, не ограничились только формулировкой физических законов, которым повинуются атомы. Одновременно они разрушили большую часть философского фундамента, на котором покоились все научные попытки познания. Ничто больше не является ясным и определенным в мире атомов, в котором энергия возникает в маленьких сгустках квантов. Все провалилось в таинственный туман случайности. Объективная реальность? Согласно квантовой философии – всего лишь фантом. До той поры, пока никто не размышляет о мире, он даже не существует в однозначной форме, подчиняясь все той же объективной случайности. Между тем, поколения физиков напрягали свой мозг, пытаясь создать теорию из подобных утверждений. В конце концов, не найдя ответа, они ограничивались отговоркой, что кванты недоступны пониманию. Мозг человека – таков их наиболее частый аргумент – был развит эволюцией до той степени, которая позволяет ему ориентироваться в повседневной жизни. Понимание микрокосмоса фотонов и атомов, напротив, не поддается человеческому разуму.
К счастью, есть люди, способные «подглядывать» в почти потусторонний мир, например, упомянутый Цейлингер. Он считает, что центральное место в квантовой теории занимает информация, которая представляет собой строительный элемент нашего мира и так же важна, как и действительность, что ведет к основным конфликтам в современной физике. Поскольку в квантовой механике информация поступает в виде световой волны, Цейлингер деликатно уточняет, что, собственно, это такое – волновые свойства света: «Мы не ошибемся, если скажем, что волновая функция – это не реальная, а лишь воображаемая субстанция, легко измеряемая посредством приборов».
Уже давно нет сомнений, что волновыми свойствами света наделены не только волны, но и элементарные частицы, из-за чего физики неустанно спорят. Однако группе под руководством Цейлингера удалось показать в начале XXI века, что и более крупные конструкции – такие тяжелые частицы как С-60 и С-70 также обладают этими свойствами. В 2002 г. появилось сообщение о том, что молекулярные конструкции обладают волновыми характеристиками. Возникла надежда, что у еще более крупных биологических молекул – инсулина или гемоглобина, а возможно, и вирусов могут обнаружиться волновые свойства. Могут ли такими характеристиками обладать, например, минеральные частички песка? Пока не установлено, существуют ли границы, где прекращается действие квантовых эффектов. Чтобы это выяснить, необходимо соблюсти единственное важнейшее условие – полную изоляцию объектов от окружающей среды.
В СОВРЕМЕННУЮ НАУКУ – НЕЙРОБИОЛОГИЮ, СВЯЗАННУЮ С ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА, ВКЛЮЧАЕТСЯ КВАНТОВАЯ ФИЗИКА И КВАНТОВАЯ ХИМИЯ, ЧТО ПОЗВОЛИТ В БЛИЖАЙШЕМ БУДУЩЕМ РАСКРЫТЬ НОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАБОТЫ МЫШЛЕНИЯ, СОЗНАНИЯ И ПАМЯТИ.
На вопрос журналиста, окажут ли эти открытия влияние на биологию, Цейлингер ответил: «Многие биологи и химики были удивлены, что относительно большие структуры могут обладать кванто-механическими свойствами. Пока неясно, что представляют собой квантовые феномены, как они проявляются, какие эксперименты нужно провести в связи с этим. На пути изучения сечений ДНК эти вопросы невозможно будет просто обойти или лишь мимоходом о них споткнуться. Сегодняшняя биология смотрит на существующие системы, например, на переработку информации в мозге, все еще под классическим углом зрения». Цейлингер вплотную подходит к взаимосвязи физических и биологических процессов, хотя в своих рассуждениях о предполагаемой связи сознания и квантовой механики он иронизирует: «Я не верю в то, что сознание имеет какую-то связь с квантовой механикой. Здесь надо быть очень осторожным. Нельзя делать какие-либо выводы на том основании, что, если мы не понимаем процесс мышления и не понимаем квантовую механику, то они как-то связаны между собой».
Несмотря на всю осторожность Цейлингера, читатель, возможно, испытает некое оцепенение, пытаясь вообразить тот мостик, который связывает теорию квантов с извилинами мозга собственной тесной черепной коробки, ощущая себя причастным к великому акту познания мира. И будет абсолютно прав, потребовав объяснений! Это и сделал один дотошный корреспондент, задавший ученому совсем не риторический вопрос: «Почему волновые функции реализуются без помех в таком сложном комплексе как мозг человека?» На что ученый не замедлил с ответом: «Я тоже задумывался над этим, пока не был открыт квантовый компьютерный алгоритм, работающий даже при больших помехах. Конечно, эти алгоритмы пока недостаточно мощны, чтобы исправлять погрешности, подобные тем, которые, возможно, происходят в мозге. Но дверь в будущее уже приоткрыта». Опять эта вечно влекущая к себе дверь! Хватит ли у нас способностей и возможностей объяснить и понять то, что ожидает нас за ней? Будем ли мы готовы осознать новую концепцию миропонимания на базе наших старых и, вероятно, изживающих себя понятий этики и морали?
Все говорит о том, что мы находимся накануне новой революционной ситуации, когда «верхи» (ученые) не могут толком объяснить происходящее, а «низы»
