Тезис III. Опьяняющие кванты

Представьте, что вы студент физического факультета, несколько лет изучаете различные разделы физики, наполняетесь ощущением того, что понимаете суть явлений, которые вас окружают. Вы решаете задачи, связанные с реальными явлениями природы. Однако эти задачи всегда специально выбранные и подготовленные авторами учебников так, чтобы их можно было решить.

Мир может показаться чем-то, что в полной мере может быть разрешимо рационально, что всегда может быть рассчитано. При этом ваш расчет строится на интуитивно понятных основаниях. Действительно, законы классической физики согласуются со здравым смыслом, кроме разве что электромагнетизма.

Это не значит, что весь курс общей физики интуитивно понятен. Вовсе нет. Он может удивлять. Существуют задачи с контринтуитивным решением. Но разгадка всегда скрывается в сложности задачи. Её можно разложить на отдельные интуитивно понятные части. Такого рода задачи представляют собой что-то вроде интеллектуального фокуса.

Когда же вы начинаете знакомиться с курсом квантовой механики, факты из учебника кажутся какими-то таинственными и одновременно нелепыми. Хочется придумать им объяснения в рамках той картины мира, которую вы себе уже построили на основании классической физики. Но придумать не получается.

Представьте, что вы играете в быстрые шахматы с Максом Планком. Время хода вы отмеряете песочными часами. Вот вам удается провести гамбит, затем цугцванг. Планк погрустнел, задумался и не может определиться со следующим ходом. Вы в это время смотрите на песочные часы, на то, как утекает время его хода.

Бугорок песка на дне часов стремительно растет, но вдруг вы замечаете, что это не обычный бугорок. Песок, падая на дно часов, образует форму из концентрических колец различного диаметра вместо привычного ровного конуса. Вы смотрите на Планка, а он лишь разводит руками и делает свой ход.

Вам когда-нибудь снилось что-то подобное? Если да, то вы знаете то странное чувство, когда ваш эмпирический опыт вдруг перестаёт вписываться в картину вашей реальности.

Самое замечательное, что такое явление можно наблюдать не только во сне, но и наяву. Только линейный размер песчинок должен быть хотя бы в миллион раз меньше, и падать они должны не в часах, а в специальной аппаратуре, как, например, в опыте советских физиков Л. Бибермана, Н. Сушкина и В. Фабриканта 1948 года. Тем не менее такое сюрреалистичное поведение движущихся квантовых песчинок — эмпирически подтвеждённый факт.

Чем глубже вы как студент погружаетесь в физику элементарных частиц, тем таких фактов больше и тем сложнее совместить их с интуитивным чувством реальности и здравым смыслом. В свое время это было сложно сделать самым разным ученым — от Альберта Эйнштейна и до Филиппа Ленарда, идеолога арийской физики.

Несмотря на все различия в их судьбе и политических взглядах, оба они в свое время занимались исследованием фотоэффекта, оба были Нобелевскими лауреатами и оба выражали скептицизм в отношении квантовой теории. Парадокс в том, что разработка квантовой теории во многом началась именно с теоретического описания фотоэффекта.

Конечно, в их время ещё не было такого массива экспериментальных данных, которые есть сейчас, математический аппарат еще только разрабатывался и не было, в конце концов, толковых учебников по квантовой механике, которые создала советская школа теоретической физики.

Но даже будучи студентом, у которого всё это есть, вы не сможете сразу понять и принять квантовую физику. Всё в ней кажется какой-то дичью, окутанной математическими манипуляциями. Вы продираетесь сквозь дебри гильбертовых пространств, кучи разных фактов и экспериментов… И вдруг это к вам приходит. Падают стены старой реальности, и новая, пугающая и опьяняющая реальность приглашает к себе.

Будто бы вы, стоя в музее искусств, долго вглядывались в картину Рене Магритта «Тайный игрок», пытаясь понять, какой тайный смысл и в каких символах спрятал художник. А оказалось, что нет ни символов, ни тайного смысла.

Эта картина и есть сама реальность. Среди цветущих балясин, над которыми летит черная черепаха, двое мужчин играют в крикет, а женщина устроилась в шкафу — это и есть то, как устроен наш мир.