И вот где мы все еще были бы , если бы не квантовая механика .

Эта новая отрасль физики началась достаточно тихо. Не так уж много можно было
объяснить классической физикой до конца девятнадцатого века,
но загадки начали расти. Некоторые были просто странными. Например,
костер и Солнце считались пылающими огнями. (Истинный
процесс высвобождения энергии Солнца при ядерном синтезе не был объяснен до тех пор, пока Артур
Эддингтон не сделал этого в 1920 году.) Если вы стояли слишком близко к костру, протягивая
хот - дог или зефир на палочке, вы бы отпрыгнули назад, потому что ваша кожа может
стать болезненно горячей — определенно более неудобной, чем когда - либо заставляли
вас чувствовать солнечные лучи, даже в полдень. И все же, несмотря на обильную жару, костер никогда
не сможет обеспечить загар или “ солнечный ожог ”. Но почему? Это было необъяснимо.

Мы знали об ультрафиолетовых (УФ) лучах с момента их открытия Иоганном
Риттером в 1801 году и о том, что такие ультрафиолетовые фотоны (частицы света), исходящие от Солнца
, вызывают загар и солнечные ожоги. Но почему мы никогда ничего не получали от
костра? Классическая физика говорила, что ультрафиолетовое излучение должно присутствовать, и
достаточно долгое пребывание у костра должно обеспечить загар. Но этого так и не произошло.

Ответ был связан с электронами, которые были открыты в 1897 году. Сразу
же было предположено, что они вращаются вокруг ядра атома, как планеты вокруг
Солнца. Но вот в чем дело: в 1900 году Макс Планк предположил, что электроны могут
поглощать энергию из горячей среды, а затем излучать ее обратно в виде
кусочков света, которые должны включать немного ультрафиолетового света. Но если электроны —
в отличие от планет, которые могут вращаться вокруг Солнца на любом расстоянии — могли бы вращаться только
их атом в определенных, дискретных местах, тогда они могли бы поглощать
или излучать только определенные количества энергии, называемые квантами, потому что
для перемещения электрона на определенное расстояние требуется точное количество или квант энергии. Если бы окружающая
среда не была достаточно энергичной, электроны могли бы производить только

легкие прыжки, как те, что на внешних границах атома. Они никогда не смогли бы совершить
мощный прыжок с самой внутренней орбиты на следующую самую высокую, что
требуется для создания ультрафиолетового фотона, когда электрон снова упал вниз.

Идея Планка, вскоре названная постулатом Планка, заключалась в том, что электромагнитная
энергия может излучаться только в определенных квантах. Это было незадолго до того, как Нильс
Бор, блестящий датский физик, подтвердил, что все атомы действительно ведут себя подобным
образом. Только падая обратно внутрь с одной допустимой, более высокой орбиты на другую
, более близкую к ядру, атомы испускают пакеты света, называемые фотонами. Это
единственный способ, которым рождается свет. Если атом не стимулируется, его электроны остаются
на стабильных орбитах, и он вообще не производит света.

Это высокоэнергетическое падение со второй орбиты на самую внутреннюю, необходимое для
создания ультрафиолетового фотона, вызывающего солнечные ожоги, требует более мощного начального
повышения энергии, чем может обеспечить костер. Квантовая теория — идея о том, что
электроны могут совершать только определенные перемещения между допустимыми орбитами и, таким образом
, поглощать или испускать только определенные кванты энергии, — объясняла ранее загадочные
аспекты природы. Пока все идет хорошо. Но странность уже таилась в шкафу.
Согласно Бору, электрон не может существовать в каком - либо промежуточном положении за пределами
точной, допустимой орбиты; всякий раз, когда он меняет положение, он должен переходить с одной
определенной орбиты на другую и никогда не находиться где - либо между ними. Итак, вот что
странно: когда электрон меняет орбиты, он не проходит через промежуточное
пространство!

Представьте, если бы Луна вела себя так же. Раньше он был намного ближе к нам и все
еще отдаляется со скоростью почти два дюйма в год. Он
уносится по спирали, как изогнутая ракета. Кроме того, физика позволяет Луне находиться на любом расстоянии
от нас. Теперь представьте, что Луна не сдвинулась с места в своем отдалении от нас в течение
миллионов лет, а затем в одно мгновение внезапно исчезла и материализовалась в
новом месте на расстоянии пятидесяти тысяч миль. И представьте также, что он
совершил этот прыжок в нулевое время, не пройдя ни через одно из
промежуточных пространств.

Ну, это то, что делают электроны. Излишне говорить, что это открыло новые причудливые
следствия и подготовило почву для землетрясений, которые навсегда потрясли классическую физику
. Даже Планк безуспешно пытался понять значение

кванты энергии. “ Мои безуспешные попытки каким - то образом интегрировать
квант действия в классическую теорию... доставили мне много хлопот ”, - раздраженно писал
он много лет спустя. В конце концов он перестал пытаться
найти в этом логический смысл или даже пытаться убедить своих самых упрямых сомневающихся. “ Новая
научная истина торжествует не потому, что убеждает своих противников и заставляет их
видеть свет, - сказал он прозорливо, - а скорее потому, что ее противники в конечном итоге
умирают, и вырастает новое поколение, которое знакомо с ней ”.

Но кому - либо было трудно слишком хорошо ознакомиться с квантовой механикой
, потому что продолжали прибывать странные новые открытия. Физики узнали, что свет, как
и частицы материи, являются не просто частицами, но и волнами, и то, как они
существуют, зависит от того, кто спрашивает — это означает, что метод наблюдения определяет
, как появляются эти объекты! На самом деле все гораздо хуже. Эти сущности также могут
существовать в двух или более местах одновременно, в некотором размытом вероятностном виде. Мы
могли бы сказать, что электроны, действующие как волны, на самом деле являются волновыми пакетами, и
там, где пакет наиболее плотный, отдельный электрон с наибольшей вероятностью материализуется в виде
частицы. Но он также может, при наблюдении, появиться в маловероятном
месте, на почти полностью пустой границе этого пакета. Со временем серия
наблюдений покажет, что электроны или частицы света материализуются в соответствии с
вероятностными законами.

Это означает, что электрон или фотон не имеют никакого независимого существования как
реальный объект в реальном месте, с реальным движением. Вместо этого он существует только
вероятностно. То есть его вообще не существует — до тех пор, пока его не наблюдают. И
кто это наблюдает? Мы так и делаем. С нашим сознанием.

Внезапно сознание и космос, которые разошлись еще
с Аристотелем и чей развод, по — видимому, стал более постоянным из — за
картезианских и ньютоновских убеждений, в конце концов, могут оказаться не такими уж совершенно отдельными
сущностями.

Медленно, в первые десятилетия двадцатого века, классическая физика и
евангелие здравого смысла о локальности разрушались. В конце концов, какое - то “ движение ”
разворачивалось без того, чтобы объект проникал в какое - либо пространство или требовал
малейшего времени.