Чтение онлайн

Как и многие другие аспекты квантовой физики, это открытие является огромной проблемой. Если запутанные частицы могут мгновенно посылать друг другу сигналы, то они должны перемещаться быстрее скорости света, что, согласно научной теории, невозможно. Бесстрашные ученые продолжают исследовать квантовую запутанность на все больших расстояниях, все сильнее подвергая сомнениям наши представления о физическом мире. Пока нет объяснения, как частицы запутываются и что вызывает сверхсветовую корреляцию. Но эксперименты не оставили и тени сомнений – нечто вызывает этот феномен. И хотя Эйнштейн недоверчиво называл его «призрачным действием на расстоянии», он вполне реален.

Теперь те из нас, кто не является физиками, могут задаться справедливым вопросом: как субатомные, микроскопические частицы могут вести себя столь отлично от тех же самых частиц, но сгруппированных в макроскопические, видимые объекты? Квантовая механика, управляющая микроскопическим миром, и общая теория относительности, управляющая макроскопическим миром, – обе теории хорошо доказаны. И хотя в обеих есть странные результаты, казалось бы, идущие вразрез с привычной нам реальностью, при тщательной проверке они всегда подтверждают выводы соответствующих теорий.

Также обе теории утверждают, что четыре фундаментальные силы влияют и на привычный нам макроскопический мир объектов, и на микроскопический мир квантовых частиц. Гравитация – сила, которая удерживает планеты и галактики на месте. Электромагнитная сила связывает электроны и ядра, а также атомы и молекулы. Сильное взаимодействие связывает атомные ядра и кварки друг с другом. А слабое взаимодействие вызывает медленный распад атомных ядер. Но как одни и те же силы могут действовать в двух, казалось бы, совершенно разных мирах?

Ученые пытаются создать теорию, объясняющую все четыре взаимодействия таким образом, чтобы она была применима как к микроскопическому, так и к макроскопическому миру. Ведутся попытки разработать единую теорию, точно описывающую микроскопическое и макроскопическое, которая широко известна как теория всего, или единая теория.

Последние 30 лет жизни Эйнштейн посвятил работе над объединением гравитации, которая работает в макромире общей теории относительности, с электромагнетизмом. С тех пор ученые продолжают эту работу, но пока и им не удается связать три негравитационные силы. Если ученые добьются успеха в этой области исследований, последствия для тех, кто заинтересован в изменении восприятия времени, будут огромными. Это предполагает, что законы квантовой механики оказывают измеримое, заметное влияние на макроскопические группы частиц в видимом мире, играют роль в образовании материи и определении реальности времени. Последние теории, которые связывают гравитацию с тремя другими силами, так амбициозны, что словосочетание «квантовая гравитация» стало синонимом «теории всего». (Подробнее об исследованиях, лежащих в основе теории всего, см. в «Приложении A: Наука».)

Среди них особенно выделяются две теории. Одна из них называется теорией струн, и ее смысл довольно точно отражает название. Теория предполагает, что Вселенная состоит из двух типов крошечных вибрирующих струн: с двумя открытыми концами и с замкнутыми петлями. Принципы растяжения, соединения, вибрации и разделения струн объясняют все явления во Вселенной, включая макроскопический мир общей теории относительности и микроскопический мир квантовой теории. Другая теория, которая называется петлевой квантовой гравитацией, предполагает, что Вселенная состоит из сети «петель», которые ведут себя как квантовые системы, в том числе подвержены квантовой неопределенности.

В дополнение к теориям об устройстве Вселенной ученые также работают над теорией всего, пытаясь продемонстрировать, что управляющие микроскопическим миром квантовые системы действуют и в макроскопическом мире. Например, ученые предполагают, что квантовая запутанность и обнаруженные в космосе червоточины могут быть одним и тем же феноменом. Другие ученые провели мысленный эксперимент, объединяющий гравитацию и квантовую механику, и продемонстрировали, что квантовая суперпозиция – помните кота Шредингера? – может существовать и для очень больших объектов, таких как космические корабли. Десятилетиями ученые работали над доказательством того, что сознание может вызывать коллапс, а эффект наблюдателя воздействует и на привычные нам крупные объекты. Так как наука неустанно прогрессирует, квантовые эксперименты над объектами, по своим размерам превышающими частицы, к которым применима квантовая теория, кажутся неизбежными.

Давайте чуть подробнее остановимся на последствиях того, что мы уже рассмотрели. Если квантовая запутанность реальна, если материя в отсутствие наблюдения существует в состоянии суперпозиции и, если эффект наблюдателя конструирует реальность, – буквально все может произойти, если подождать достаточно долго. Если рассматривать всю совокупность человеческих мыслей, можно сказать, что наши возможности безграничны. Вы можете представить, что на вашем заднем дворе приземляется самолет, а я – как на коленях появляется огурец.

Также вы можете растягивать и ускорять время – вот почему моя состоящая из двух частей формула о том, как работает время, в каком-то смысле является теорией всего. Научные теории, объединяющие гравитацию с квантовой теорией в единую теорию, основываются на наблюдении – я его называю состоянием сфокусированного внимания. Состояние субатомных частиц не определено и зависит от наблюдателя – вас. Это говорит о том, что реальность – в том числе время – отчасти физическое, отчасти воспринимаемое явление. Поскольку вы контролируете вторую часть формулы, свое восприятие, вы можете контролировать время.

Так почему же «все что угодно» не случается чаще? Что ж, оно может происходить чаще, чем мы думаем. Допустим, вы роняете стакан и видите, что он падает так медленно, что можете легко поймать его до соприкосновения с полом. Скорее всего, вы посчитаете это странным, придумаете логичную причину, по которой это произошло, и забудете о том, что произошло. Или скажете себе: «Я и впрямь это видел? Не может быть». Чаще всего мы сбрасываем со счетов подобный опыт. Находим ему объяснения. Почему? Потому что он не вписывается в наши представления о реальности. Но ученые все чаще доказывают, что подобное действительно происходит в макроскопическом мире. Как предположительно сказал Уинстон Черчилль о своем политическом оппоненте, премьер-министре Стэнли Болдуине: «Порой он спотыкался о правду, но всегда брал себя в руки и шел дальше, будто ничего не произошло». То же можно сказать и о нас, когда происходит нечто необычное, и мы не обращаем на это внимание.

Исследователи в подобных случаях говорят про избирательное внимание. Избирательное внимание – фокусирование на одном из двух происходящих в одно время событий. Прекрасный пример – забавное видео, на котором люди в белых и черных футболках кидают друг другу два баскетбольных мяча. Закадровый голос просит посчитать зрителя, сколько раз люди в белых футболках бросили друг другу мяч. Прежде чем читать дальше, посмотрите это видео, если не видели его раньше. Спойлер: в конце зрителя спрашивают, видели ли они гориллу. Действительно, некто в костюме гориллы идет к игрокам, останавливается в самом центре разворачивающегося действа, несколько раз бьет себя в грудь перед камерой и уходит. Однако большинство людей, не зная о том, что нужно обратить внимание на гориллу, не замечают ее.

Это прекрасный пример работы избирательного внимания: мы не замечаем нечто столь очевидное, как человек в костюме гориллы, потому что сосредоточены на чем-то другом и не ожидаем увидеть нечто подобное. Схожим образом, если мы ожидаем, что все видимое подчиняется законам классической физики, но вместе с ней в привычном нам мире работает и квантовая механика, мы можем просто не замечать того, что происходит на самом деле. Почему самолет не приземляется у нас во дворе и огурец не появляется на коленях? Потому что мы получаем то, чего ожидаем. Чаще всего.