Итак, никакого единого прошлого и окончательной истории? Это удивительное с точки зрения науки теоретическое утверждение. Оно показывает нам, что в сверхъестественном мире квантовой механики могут твориться весьма странные вещи, опрокидывающие нашу концепцию «истории». Поскольку мы считаем, что некогда Вселенная имела размер квантовой частицы, постольку можно высказывать сколь угодно фантастические гипотезы относительно ее прошлого. Метод «всех возможных путей» Ричарда Фейнмана берет свое начало в одном из самых старых квантовых экспериментов, названном опытом с двумя щелями. Этот опыт был проведен в 1803 году британским врачом Томасом Юнгом, который интересовался очень многими вещами и даже пытался расшифровать египетские иероглифы. В своем эксперименте Юнг пропускал свет сквозь две прорези в непрозрачном экране и проецировал его на второй экран, где становились видны признаки интерференции света. Это опыт доказывает волновую природу света, и эти волны подобны волнам на поверхности воды (кстати, Юнг демонстрировал для сравнения интерференцию и этих волн). Однако то, что в этом случае происходит, стало величайшей загадкой для квантовой физики, и Фейнман назвал ее «Загадкой» с большой буквы.
Ален Аспект говорил мне, когда я посетил его лабораторию в Париже: «Пользуясь современными источниками света, мы можем так контролировать эмиссию света, чтобы прибор излучал за один раз один фотон». Когда источник света испускает единственный фотон и он направляется к экрану с двумя прорезями, интерференция все равно имеет место. Это означает, что каким-то образом фотон проходит через обе прорези, а потом интерферирует сам с собой. Это, кстати, простейший пример суперпозиции состояний: фотон находится в двух местах сразу, одновременно проходя сквозь прорезь 1 и прорезь 2. Фейнман был прав, считая этот феномен воплощением всех загадок квантовой механики.
Описывая, как Фейнман мог прийти к своей идее всех возможных путей, специалист по теоретической физике Зи Энтони пишет в своей книге «Квантовая теория поля в двух словах»[13]:
Когда-то давно, на лекции по квантовой механике, профессор монотонно описывал студентам эксперимент с двумя прорезями, давая этому феномену стандартное объяснение… Вдруг один студент-ботаник – назовем его Фейнманом – задал вопрос: «Профессор, а что будет, если мы просверлим в экране третье отверстие?» Профессор ответил: «Понятно, что амплитуда частицы, обнаруживаемой в точке 0, будет представлять собой сумму трех амплитуд». Профессор хотел было продолжить лекцию, но Фейнман снова заговорил: «Но что будет, если просверлить в экране четвертое и пятое отверстие?» Профессор начал терять терпение: «Послушайте, умник, по-моему, всей аудитории уже ясно, что нам придется просуммировать свет, проникающий сквозь все отверстия…» Но Фейнман не отставал: «Что будет, если мы добавим еще один экран с просверленными в нем отверстиями?» Профессор окончательно вышел в себя, но Фейнман не унимался: «Но что, если поставить третий, четвертый экран? Что, если я поставлю экран и просверлю в нем столько отверстий, что экран практически перестанет существовать?» Профессор тяжело вздохнул: «Давайте двигаться дальше, у нас еще много материала».
Зи затем соглашается с Фейнманом в том, что эксперимент с двумя прорезями можно расширить и сделать в экране бесчисленное множество таких прорезей. Далее Зи добавляет: «Несомненно, вы поняли, куда клонил этот умный мальчик Фейнман. Особенно мне нравится его замечание о том, что если добавить третий экран и просверлить в нем бесконечное число отверстий, то экран просто перестанет существовать. Это же настоящий дзен!» Фейнману удалось показать, что даже если между источником и детектором будет пустота (не будет никакого барьера с прорезями), то частица все равно пройдет от источника к детектору «всеми возможными путями». Проведенные расчеты подтвердили экспериментальные данные, но важно при этом отметить, что самые «экзотические» пути имеют очень низкую вероятность осуществления. Тем не менее это очень странный взгляд на реальность, и, возможно, правы те, кто утверждает, что квантовая механика не дает действительного представления о реальности.
Знаменитый французский философ и специалист по квантовой теории Бернар д‘Эспанья приходит к выводу о том, что квантовая теория ввиду ее малопонятности не является «реальной» теорией. Д’Эспанья называет ее теорией завуалированной реальности. Таким образом, то, что мы видим в квантовом мире, является «завуалированной» версией того, что в действительности происходит «внутри» черного ящика реальности на микроскопическом уровне. Д’Эспанья поясняет:
Концепция завуалированной реальности… предполагает, что наши великие математические законы являются сильно искаженными отражениями (контурами, которые невозможно точно расшифровать) великих структур «Реального».
В связи с тем что существуют огромные концептуальные трудности в достижении глубокого, фундаментального понимания реальности, скрытой за квантовыми наблюдениями и расчетами, д’Эспанья попытался решить проблему, используя интересную аналогию, перифразировав труды французского физика Эрве Звирна:
Согласно всем объективным данным, наша способность к образованию понятий превосходит таковую у собак, обезьян и других животных. Он [Звирн] задумался над интересным вопросом: можно ли представить себе способность к концептуализации, превышающую нашу так же, как наше мышление превосходит таковое у собак и обезьян. Звирн считает, что с ходу отвечать «нет» было бы с нашей стороны величайшей самонадеянностью… Таким образом, мы остаемся с другой альтернативой и вынуждены признать, что, в конечном счете, нет ничего абсурдного в идее о том, что есть «нечто», не поддающееся понятийному определению.
По мнению д’Эспанья, даже «космическое время» нельзя назвать абсолютным в каком бы то ни было смысле. Он утверждает, что физик может следующим образом интерпретировать идею бессмертия:
Термин «бессмертие»… стал чем-то загадочным, так как неявно постулирует существование абсолютного времени, концептуально предшествующего человеческому разуму. Следовательно, вопрос заключается в том, что не следует ли нам понимать этот термин (в наглядном стиле, к которому вынуждены прибегать религии) как обозначение другой идеи, также принадлежащей к религиозной сфере, – идеи «вечности», каковую следует понимать как уход от времени. По этим же причинам мы должны (а это еще большая дерзость!) разобраться, возможно ли, сосредоточившись на одном Высшем Существе, сделать идею «творения», «акта творения» независимой от времени – по крайней мере от времени, переживаемого человеком, от времени эмпирической реальности.
Д’Эспанья, размышляя, подобно многим другим ученым и философам, о квантовой странности Вселенной, пришел к совершенно иному выводу – он склонен верить в творение и вечность. Возможно, размышления о загадках квантовой механики привели д’Эспанья к мысли повенчать веру с наукой.
Странности квантовой теории вынудили не только д’Эспанья, но и некоторых других ее первопроходцев, например Джона Белла, прийти к заключению, что она не может сказать, что есть, но способна лишь показать нам тень реальности, до сути которой человеку не дано добраться. Физик-теоретик Белл объяснил и истолковал концепцию дальнего взаимодействия – «сверхъестественного действия на расстоянии» Эйнштейна, которое он сам считал невозможным и существование которого Белл тем не менее смог доказать.
В своей книге «Выразимое и невыразимое в квантовой механике» (1987)[14] Белл рассуждает о ее глубоких истинах и об их отношении к чувственно воспринимаемой нами реальности. Ученый рассматривает различные категории сущностей, играющих важную роль в квантовой теории: наблюдаемые объекты, экспериментальный аппарат, который мы используем в квантовых опытах, переменные величины – управляемые человеком и неуправляемые и т. д. Исходя из этого, Белл предлагает концепцию «бытийности». Бытийным он считает любой реальный элемент теории, отличный от тех элементов, реальное существование которых не поддается доказательству. Исследователь называет реальные для нас вещи «бытийными» (в отличие от вещей нереальных, представляющих собой одни лишь математические артефакты). Согласно Беллу, поля (например, магнитное поле Земли) являются бытийностями, так как для нас они реальны, а потенциалы (например, электромагнитный потенциал, используемый для физических расчетов) – нет. Потенциала как такового «в реальности, здесь и сейчас не существует. Он существует только для упрощения математических расчетов». Далее Белл продолжает:
Одной из очевидных не-локальностей квантовой механики является мгновенное в любом, сколь угодно большом пространстве «уничтожение волновой функции» при «измерении». Но это уничтожение не будет нас волновать, если мы лишим волновую функцию статуса бытийности. Мы можем рассматривать волновую функцию как удобный, но несущественный математический инструмент, созданный для обозначения корреляций между процедурой эксперимента и его результатами, то есть между двумя наборами бытийностей.
