Ода квантовым парадоксам

Дисклеймер. Редакция журнала «The Global Technology» настаивает на том, что данная статья носит исключительно познавательный характер. Мы глубоко восхищаемся всеми учёными, чьи имена и открытия были показаны в статье.

Этот эпизод вполне мог бы случиться в одной из параллельных Вселенных, но мог бы и не случиться. Квантовая физика это не отрицает, но и не утверждает обратное.

— Господа, сроки горят, заказчики нервничают, — в помещение быстро вошёл человек невысокого роста. Из кармана его серого помятого пиджака виднелся кусочек линейки для черчения, а на спине красовался бейджик, на котором была написана фамилия «Эйнштейн». — Напоминаю вам, что мы снимаем фильм, который покажет, что все наши знания о привычных вещах на самом деле знаниями не являются, потому что всё, что есть в мире — относительно. Сценарии, надеюсь, все принесли?

Он оглядел комнату, в которой собрались величайшие учёные XIX и XX столетий, и остановил взгляд на щуплом человеке в длинном чёрном плаще и в очках:

— Давайте начнём с вас, господин Шрёдингер.

Фигура в чёрном плаще, в руках у которой был кот, отделилась от группы скромно переминающихся с ноги на ногу учёных, и решительно направилась к столу для демонстраций. Лацканы плаща, похожие на щупальца гигантского осьминога, послушно проследовали по полу за фигурой, добавляя образу невероятной магической загадочности.

— Что вы нам принесли, Господин Шрёдингер?

Учёный подошёл к столу, молча поставил на него неизвестно откуда взявшийся ящик и посадил в этот ящик кота.

— Господин Шрёдингер, что это такое?
— Кот, — уверенно произнёс учёный. — Кот в ящике.
— Ну хоть не в мешке, — улыбнулся Эйнштейн и посмотрел на господина Шрёдингера, у которого на лице не дрогнул ни один мускул. — И как же ваш Кот перевернет нашу картину мира?
— Он будет одновременно и жив, и мёртв.

Стоящие в стороне учёные зашушукались, в зале поднялся гул, и кот, которого забыли предупредить о том, что он является ключевой фигурой экспериментального фильма, выпрыгнул из ящика и принялся бежать. Господин Шрёдингер преградил ему дорогу и спокойно продолжил:

— Сцена первая. Крупным планом снимаем ящик, который должен быть закрыт. Секундная стрелка часов неспешно отстукивает ритм, а металлический закадровый голос сообщает зрителям, что в закрытой коробке сидит обычный кот и рядом с ним находится устройство, которое может в любой момент лишить этого кота жизни, если в устройстве сработает процесс распада всего-лишь одного атома урана. На этом моменте можно усилить музыку и сообщить, что процесс распада атома абсолютно случайный, и он может как произойти, так и не произойти. То есть кот потенциально может как умереть, так и остаться в живых.

После этих слов господин Шрёдингер махнул рукой, изображая жест волшебника:

— Па-ба-ба-бам! Сцена вторая. Снова тикающие часы и закадровый голос, который предупреждает о том, что коробку нельзя открывать ни при каких условиях. Даже в своих фантазиях. Даже за внушительную сумму денег. Никогда. Потому что пока коробка закрыта, кот для каждого зрителя находится сразу в 2-х состояниях: он и жив и мёртв одновременно. Тут мы снова делаем наезд камерой на ящик, где появляется надпись: «Так кто же убьёт кота?»

На этом моменте Шрёдингер нарисовал в воздухе бегущую строку. В зале повисла тишина, которая изредка прерывалась вопросом: «Что за…»

Шрёдингер продолжил, не обращая внимание на враждебную тишину:

— Пока зрители смотрят на коробку, в ней происходят различные процессы. Сначала атом запутывается с ядром, потом само ядро как-то запутывается с прибором, потом прибор запутывается с ампулой с ядом, потом ампула как-то запутывается с котом, и все эти запутанности приводят к определённому сценарию в конце: кот окажется либо живым, либо мёртвым.

Эйнштейн, заметив, что учёные стали нервничать, решил вмешаться:

— Шрёдингер, у вас, конечно, очень необычный сценарий, из которого нам непонятно ничего: кот или жив, или мёртв, процесс распада атома может произойти или может не произойти. Вы предлагаете зрителю просто сидеть и за этим наблюдать?

— Суть моего сценария в том, что наблюдать за ящиком как раз и не надо, — быстро заговорил Шрёдингер, — я предупредил, что в ящике происходят процессы, и если в них вмешается «наблюдатель», ядру, коту, ампуле, придётся запутываться ещё и с ним. А это может привести к совсем другим результатам, и тогда кот, который был жив, точно окажется мёртв.

Эйнштейн устало выдохнул, вытер пот со лба и снял очки:

— Шрёдингер… и вот на этой неопределённости – «или, или» вы собираетесь строить фундаментальную науку?

— Вы ошибаетесь, господин Эйнштейн, мы знаем, в каком состоянии находится кот, но мы не знаем, кто в итоге окажется богом, — уверенно ответил Шредингер. — Конец у этого фильма зависит от того, кто будет находиться в «суперпозиции». Сначала в суперпозиции по отношению к коту находится ядро, потому что оно одновременно находится во всех состояниях: в нём либо произойдёт процесс распада, либо нет. А потом, если зритель решит открыть ящик, богом будет он. Неопределенный финал, — Шрёдингер вытянул ладони вперёд, — красная таблетка или синяя?

Эйнштейн поднялся со своего места, открыл коробку, в которой сидел совершенно целёхонький кот, взял его на руки и торжественно произнёс:

— Чёрт побери, Шрёдингер, приятно быть Богом! Приятно быть Богом!

Он опустил кота на пол, и начал мерить шагами комнату, как будто отчаянно пытался что-то понять. Кот молча следовал за ним. Сделав с четверолапым компаньоном очередной круг по помещению, Эйнштейн снова обратился к аудитории:

— Господа учёные, есть ли у вас ещё не менее захватывающие сценарии, в которых, на этот раз, все останутся живы?

Из толпы учёных оказалась фигура, одетая во фрак XIX века, и быстрым шагом направилась к демонстрационному столу:

— Есть! Есть! В моём сценарии все живы и все танцуют. Выключайте свет.

После того, как в зале выключили свет, учёный, которого звали Томас Юнг, поставил на стол 2 металлические пластины, в каждой из которых находились 2 щели, которые пропускали свет. Томас Юнг достал из своего кармана фонарь и направил луч света на эти пластины:

— Вот, видите? — спросил он у аудитории.
— Что мы должны увидеть, Господин Юнг? — спросил Эйнштейн.
— Вы должны увидеть, как луч проходит через 2 щели, оставляя на свободной стене 2 полоски света, — ответил ему учёный, размахивая фонарём.
— Это мы видим, — ответил ему Эйнштейн и посмотрел на пол, где сидел кот. Кот в знак согласия с профессором принял удобную позу и начал громко вылизывать свою лапу. — Но, как то, что мы видим, заставит нас и потенциальных зрителей усомниться в правильности суждений?

Господин Юнг выключил фонарь и перешёл на шёпот:

— А теперь давайте не будем смотреть на стену, на которой должен отобразиться узор от лучей света. Давайте посмотрим, например, влево, и при помощи бокового зрения увидим, изменился ли рисунок на стене. Выключайте свет.

Как только свет в помещении выключили, Томас Юнг опять достал фонарь и направил луч света в 2 щели на металлической пластине:

— Все смотрим влево! — скомандовал он.

Аудитория, профессор Эйнштейн и даже кот развернули свои головы влево. Боковым зрением они увидели, что рисунок на стене изменился. Там уже не было двух стройных вертикальных полос, там был интересный рисунок, состоящий из множества точек, которые постоянно перемещались. Это действительно, было похоже на танец.

— А теперь все снова смотрим на стену! — прокричал Юнг, отчего фонарь в его руках стал светить ярче.

Учёные снова перевели свой взгляд на стену: танцующие точки исчезли, а на стене опять появились 2 стройные полоски.

— Мистика какая-то, — зашептались светила науки, — волшебство, чародейство. Мы же ясно видели на стене узор из двух полосок, но как только мы перестали смотреть, узор изменился. Он нас дурачит! Включите свет!

Пока публика, щурясь, приходила в себя, Эйнштейн потянул Томаса Юнга за рукав:

— Вы нас удивили, Господин Юнг. В чём ваш секрет?

— Секрета никакого нет, Господин Эйнштейн, — с улыбкой ответил учёный. — Я много раз проделывал этот эксперимент, пытаясь разгадать, почему лучи света, или как их называют физики – фотоны, начинают вести себя вот так: прыгают, собираются в стаи, нарушают все известные законы, но как только я начинал наблюдать за этим процессом, фотоны тут же усмиряли свой пыл и вели себя как законопослушные граждане. Попробуйте.

Господин Юнг передал Эйнштейну фонарь. Эйнштейн задумчиво повертел его в руках, проверил наличие батареек и даже дал понюхать коту. Затем так же задумчиво произнёс:

— Интересно… Вы знаете, чем занимаются старушки в наше отсутствие? До вашего эксперимента я был уверен, что старушки, когда собираются вместе, пьют чай, вышивают или мирно играют в покер. А сейчас не уверен совсем. Возможно, всё это они делают тогда, когда за ними наблюдают, а вот когда перестают наблюдать, старушки начинают вести себя также, как и эти фотоны, не желая нам раскрывать своих тайн… Интересно…

— Интересно совсем другое! — выкрикнул юноша с сильным баварским акцентом и быстро направился к столу для демонстраций. В руках у него была круглая металлическая пластина и магнит. — Я сейчас вам продемонстрирую неведомую силу, которая заставит ваших старушек подлететь вверх!

Юноша аккуратно посмотрел на потолок.

— Смотрите, Господа учёные. Каждый из вас знает о свойствах магнита и о том, что он притягивает предметы. Но что будет, если… — юноша положил на металлическую пластину магнит, — что будет, если мы этот магнит охладим?

Юноша, не дожидаясь ответа, быстро начал ходить вокруг стола с предметами. Он достал сосуд Дьюара, в котором хранят жидкий азот, и начал из трубочки методично направлять струю холодного воздуха на магнит. Магнит мгновенно оттолкнулся от пластины и повис в воздухе.

Аудитория дружно зааплодировала. Если бы на магните сидели невидимые старушки из фантазий Эйнштейна, они бы мгновенно взмыли в воздух.

— Браво, браво, Господин Мейсснер, — довольно проговорил Эйнштейн, поднося кота к висящему в воздухе магниту. — Невероятно!

— Браво, Господин Мейснер, — подхватил высокий мужчина с тщательно уложенной шевелюрой. На его бейджике было написано: «Пётр Капица». — Однако охлаждать можно не только магниты.

Пётр Капица быстро зашагал к столу, развязывая надутый гелием воздушный шарик.

— Уважаемые зрители, перед вами чаша с гелием, — сказал учёный и поднял чашу вверх, чтобы продемонстрировать её коллегам, — сейчас при помощи того же жидкого азота, я буду охлаждать гелий до критически низкой температуры. Всем видно?

Учёные подошли поближе, чтобы ничего не пропустить.

— Готово! — проинформировал зрителей Капица, — температура гелия теперь ниже 270 градусов Цельсия. А теперь посмотрите, как ведёт себя инертный газ?

Зрители ошеломлённо смотрели на чашу. Гелий начал подниматься, опускаться, уходить из чаши по стенкам и снова возвращаться в сосуд.

— Глазам не верю! — воскликнул Эйнштейн. — А это большая редкость, потому что единственное, чему я верю — Ньютоновские яблоки и глазные.

— Атомы гелия относятся к классу бозонов, — уточнил господин Шрёдингер, — это означает, что неограниченное количество таких частиц может находиться в одинаковом квантовом состоянии. То есть вы только что подтвердили, что кот одновременно может быть и жив, и мёртв. Можно вас на минуточку?

Шрёдингер взял под локоть Петра Капицу и начал что-то говорить ему на ухо. Пётр Капица внимательно его слушал и иногда с интересом поглядывал на кота. Догадывался ли в тот момент Пётр Капица о том, что пройдёт несколько лет, и практически все томографы МРТ будут использовать сверхпроводящие магниты? Догадывался ли он о том, что на всех учебниках физики будет изображён тот самый бозон со спинами-импульсами?

Догадывались ли в тот момент все присутствующие учёные, что эффект суперпозиции и эффект наблюдателя положат основу новому способу шифрования данных, а принцип неопределённости сыграет решающую роль в формировании квантовой науки? Мы не знаем.

Но определённо знаем, что мир науки, так же, как и мир воображения, невозможно удержать силой; его возможно удержать только пониманием.

В знак согласия в одной из параллельных Вселенных Эйнштейн кивнул и показал язык.