не выявляет предсуществующего положения дел; наоборот, оно создает результат. Все измеряемые свойства возникают во взаимодействии. А если взаимодействия нет, то и говорить не о чем: у непроведенных экспериментов нет и результатов{48}.
Эти идеи распространяются более-менее на всё. Все свойства – результат взаимодействия одних систем с другими, и без/до взаимодействия никаких свойств нет. А взаимодействие чего угодно с чем угодно, собственно, и создает свойства. Способом, не до конца еще проговоренным самими кьюбистами, каждая квантовая система представляется средоточием творческих возможностей, которые готовы проявить себя при взаимодействии системы с внешним миром. Человеческое сознание само по себе здесь не требуется, но каждый одушевленный наблюдатель – а такие как-никак тоже есть, – если он вооружен кьюбизмом, имеет причины гордо смотреть на себя как на агента, совершающего измерения: любое взаимодействие рождает что-то в мире, там возникает некоторое новое качество. В одних случаях агент бывает в высокой степени склонен ожидать определенный результат, в других не имеет конкретных ожиданий, но, так или иначе, квантовые измерения – акты творения{49}. От неопределенности понятия «измерения» в системе копенгагенских взглядов фокус сдвигается в сторону действий агента и накопления его опыта, т. е. получения им информации; квантовая теория в таком случае – это прежде всего интеллектуальное средство, помогающее разбираться в этом приобретаемом опыте.
Зловредные вопросы «квантовой механики из учебника» про коллапс и измерение полностью решены, но при этом кьюбистам оказывается не так просто ответить на некоторые другие. Яркий пример, приводимый в полемике с кьюбизмом, – вопрос, почему горит Солнце{50}. Обычный ответ, в интересующем нас сейчас аспекте, звучит примерно так:
Внутри Солнца имеется множество протонов. Когда они сливаются, образуются ядра гелия, при этом выделяется энергия. Протоны могут сближаться на расстояние, требуемое для слияния, благодаря тому, что они с некоторой вероятностью претерпевают квантовое туннелирование.
Но для кьюбиста все вероятности – субъективные, они относятся не к тому, что объективно может произойти, а только к возможному будущему опыту агента исходя из его предыдущего опыта и убеждений. Поэтому для кьюбиста квантовое туннелирование, происходящее случайным образом с некоторой вероятностью, – не объективное явление, а степень убежденности! Исходя из этого, оппоненты вкладывают в уста кьюбиста примерно такой ответ:
Внутри Солнца имеется множество протонов. Когда они сливаются, образуются ядра гелия, при этом выделяется энергия. Протоны могут сближаться на расстояние, требуемое для слияния, поскольку мы ожидаем, что такое случится – потому что мы готовы поставить на это деньги.
Кьюбисты, разумеется, отвечают на критику, но это ничуть не мешает оппонентам возобновлять свои нападки с некоторыми модификациями. Поговорить тут есть о чем: наблюдения за миром свидетельствуют, что различные его части в соответствии со своими текущими состояниями развиваются во времени, вступают в обмен (зарядом, энергией и т. п.) и объединяются в структуры; но как же понимать все это, если все состояния – содержимое головы агента?
Кьюбизм сводит применение квантовой теории к прогнозированию личного опыта агента, ничего не заявляя о связи накопленной им информации с опытом кого бы то ни было еще. Но одновременно с этим он исходит из того, что существует независимый от агентов внешний мир. Однако на основе чего можно утверждать, что этот мир – один и тот же для разных агентов? Что два агента вообще говорят об одном и том же? Если квантовая теория сводится к «руководству пользователя», нужному для принятия решений в мире неустранимой случайности, то чем поддерживается единство мира для различных пользователей? Хорошо, пусть даже руководство пользователя; но пользователя чем?
В ответ на упреки в раздробленности картины мира кьюбисты замечают, что цель науки как раз и состоит в том, чтобы организовывать сотрудничество разных людей, которые не только воздействуют на мир каждый сам по себе, но еще и общаются друг с другом, чтобы найти модель, выражающую все общее, что есть в их индивидуальных представлениях о внешнем мире. Но как вообще появляется личный опыт? Он возникает благодаря взаимодействиям агента (или его продолжения в виде приборов) с внешней вселенной; однако, если состояние этой вселенной существует только в голове агента, очень непросто ответить на вопрос, каковы же правила и механизм их взаимного воздействия друг на друга. Личный опыт – это, конечно, важно, но хочется узнать что-то про внешний физический мир.
13Что кричат лоцманы
Для сторонников делящихся вселенных волновая функция – полное описание мира, а мир полностью соответствует волновой функции, из-за чего вселенные и возникают во множестве. Для кьюбистов волновая функция – это информация для личного пользования. И там и там, несмотря на все различия, кроме волновой функции, ничего больше нет; но и там и там остается не очень ясным, как от волновой функции добраться до индивидуальных объектов, живущих в трехмерном физическом пространстве. Уже Бор, кстати, не упускал случая сказать, что квантовые явления нельзя понять в терминах пространства-времени. Желание найти такое понимание, однако, не проходит.
Квантовая механика, надо сказать, сначала попыталась появиться на свет в менее абстрактной форме и в привязке к тому, что происходит в физическом пространстве. За пару лет до ключевых событий 1925–1926 гг. де Бройль пред(по)ложил двойственную природу всех обитателей квантового мира – их склонность проявлять то свойства волн, то свойства частиц. Это сочетание несочетаемого восходит к гипотезе световых квантов Эйнштейна (1905) – идее, которая вообще-то не «взорвала интернет» того времени, хотя позднее и принесла ее автору Нобелевскую премию (1922). Неожиданным выглядел постулат, что свет (электромагнитная волна) делится на дискретные порции, имеющие свойства частиц. Де Бройль увидел в этом проявление общего принципа и провозгласил, что электроны (и вообще все «частицы»), в свою очередь, могут проявлять волновые свойства (например, характерную для волн способность к дифракции).
Обладатель аристократического титула де Бройль размышлял об устройстве мира в относительном уединении, да и Франция, где он жил, не была центром теоретической физики того времени. Он пришел к оригинальной мысли, что квантовые частицы требуют для своего описания особой механики – что в природе существуют и частицы, и волны, причем волны берут на себя управление частицами, заменяя тем самым законы Ньютона. Волна, другими словами, играет роль лоцмана, говорящего каждой частице, какую скорость, включая направление, ей надлежит иметь{51}.
Это не похоже на то, как силы управляют движением тел вокруг нас: главный закон обычной, ньютоновской механики состоит в том, что сила говорит скорости (точнее – импульсу), как ей (ему) изменяться{52}. Когда мы желаем узнать, какую скорость приобретет тело или частица под действием тех или иных сил, мы суммируем накапливающиеся изменения скорости и таким образом находим скорость в каждый момент времени. Но волна де Бройля наделяет частицу скоростью сразу, без возни с накапливающимися изменениями. Для электрона, свободно летящего в пустом пространстве, отсюда получается связь между длиной волны-лоцмана и импульсом электрона: эти две величины обратно пропорциональны друг другу: чем меньше одна, тем больше другая (в таком случае частота волны, наоборот, прямо пропорциональна энергии электрона){53}.
Пользуясь образом волны-лоцмана, де Бройль проанализировал ключевые квантовые эффекты – уровни энергии электрона в атоме водорода и эффект наложения (интерференции) волн, возникающий при испускании фотонов по одному, когда им вроде бы не с чем интерферировать, – и предсказал волновые явления для электронов. (Эти идеи принесли ему Нобелевскую премию уже в 1929 г.; как сформулировал председатель Нобелевского комитета, «в то время, когда ни один известный факт не подтверждал эту теорию, Луи де Бройль утверждал, что поток электронов, проходящий через небольшое отверстие в непрозрачном экране, должен демонстрировать те же явления, что и луч света при аналогичных условиях».) Но при рассмотрении конкретных систем де Бройлю приходилось привлекать какие-то дополнительные соображения, чтобы определить конфигурацию самой волны. В схеме поначалу отсутствовал критически важный элемент – систематический способ находить эту волну, исходя из некоторых общих принципов. Принципы особенно хорошо проявляют себя в уравнениях; требовалось уравнение!
В ноябре 1925 г. идеями де Бройля впечатлился Шрёдингер, который и сформулировал подходящее уравнение, использовав для этого наступившие вскоре рождественские каникулы{54}. В соединении с уравнением для волны-лоцмана теория де Бройля получала шанс стать полноценной версией квантовой механики. В таком виде де Бройль и развивал ее дальше; в программе Сольвеевской конференции 1927 г. его большой доклад стоял в одном ряду с докладами о матричной (Гайзенберг) и волновой (Шрёдингер) механике.
Магистральные направления мысли сливались и разделялись. Волновая механика Шрёдингера потому была в первую очередь волновой, что Шрёдингер убрал из нее дебройлевские частицы. Там осталась только волна; освобожденная от заботы приглядывать за частицами, она и стала волновой функцией; само собой получилось, что для системы из хотя бы двух частей это уже не волна в пространстве; заодно выяснилось, что она ненаблюдаема сама по себе; Шрёдингер затратил значительные силы на попытки «слепить» из нее относительно локализованные образования на замену «выброшенным» частицам, но это, как мы видели, оказалось невозможно. Тем н