Меню

Незавершенная революция Эйнштейна

Нужен ли нам реализм реальности? Если такая постановка вопроса кажется вам странной, учтите тот факт, что она наиболее актуальна для физиков, работающими с, казалось бы, успешными и признанными теориями. А также с теориями, которые вроде бы все поясняют. Но в то же время оставляют значительные пробелы для веры. В том смысле, что большинство фактов и явлений принимаются на веру, а не вытекают из исследуемой реальности. Эта теория называется квантовой механикой - каждое цифровое электронное устройство, которое вы когда-либо использовали, обязано своим существованием новейшей физики.

Но при всем своем успехе у квантовой механики есть одна крошечная проблема: никто не понимает, что означает «факт», «сила», «взаимодействие» в мире микрокосмоса. Даже через столетие после первых набросков Нильса Бора никто не понимает, что квантовая механика говорит нам о природе самой реальности. Эта неопределенная территория описывается в новой книге Ли Смолина «Незавершенная революция Эйнштейна: поиск того, что лежит за пределами кванта». Смолин – физик-теоретик.

Он также талантливый писатель, которому удается перевести собственные идеи в увлекательный научно-популярный язык и захватывающие истории. Он абсолютно убежден в незавершенности революции Эйнштейна. Книга Смолина продолжает дебаты о значимости квантовой теории в современной науке и переопределении «реальности» исследуемого мира. Итак, какова проблема взаимосвязки квантовой физики и реальность?

Физики: нужно завершить революцию Эйнштейна

Если вам нужны только расчеты для создания лазера или компьютерного чипа, то – проблем нет. Квантовая механика предоставляет физикам сверхточные математические механизмы для манипулирования атомным миром в сверхточных спецификациях. Проблема возникает, когда вы задаете простой вопрос: «что такое атом?» На первый взгляд, квантовая механика представляет атомы в виде маленьких бильярдных шаров. Такие объекты вроде как обладают определенными свойствами, такими, как положение и скорость. Поэтому они считаются реальными, особенно по сравнению со столами и стульями. Это означает, что мы думаем, что вещи существуют независимо от нас. Но они должны быть ощутимы физическим образом:

«Мы, реалисты, считаем, что существует мир, свойства которого никоим образом не зависят от наших знаний или восприятия... Мы также считаем, что мир можно понять и описать достаточно точно, чтобы объяснить, как устроена и ведет себя любая система в мире природы».

Но в квантовой физике если вы помещаете атом в закрытый ящик, тогда атом проявляет себя с обеих сторон бокса одновременно. А при проведении измерения атом «разрушается», превращаясь то в одну сторону коробки, то в другую. Проще говоря, зафиксировать физического наличия атома в заданной реальности мы не можем. А значит, атом в этом контексте не является ни «вещью», ни самой «реальностью» - он проектируется исключительно как математическая модель с отдельными физическими эффектами, которые требуют дополнительной интерпретации. Как атом может находиться в двух местах одновременно? И почему взгляд на него «выбирает» только одну точку нахождения? Посмотрим правде в глаза: столы и стулья ведут себя не так.

Таким образом, возникает вопрос - как нам интерпретировать явления квантовой механики? Именно роль измерения, необходимая для придания атому определенных свойств (например, положения), беспокоит реалистов. Измерения и наблюдения являются неотъемлемой частью стандартной копенгагенской интерпретации, установленной Нильсом Бором.

Но сами физики ненавидят копенгагенскую интерпретацию. Так почему реализм отношении столов и стульев должен сохраняться для квантовых явлений атомного масштаба? Ответ для Смолина заключается в том, что странный реализм атомного мира является фундаментальной проблемой квантовой теории в ее нынешнем виде. Он интерпретирует такую странность как «пробелы и неудачи», которые «лежат в основе того факта, что мы продвинулись только частично к решению центральных проблем в науке, прежде чем выдохлись». Должна быть более глубокая теория, основанная на новом ощущении «реальности». Задача, которую Смолин поставил перед собой, - показать, что пути решения обозначенной проблемы уже существуют. Для этого необходимо перефокусировать измерения и наблюдения. Затем переоценить споры между антиреалистом Нильсом Бором и нераскаявшимся реалистом Альбертом Эйнштейном.

Правда, сам Смолин фокусируется на «теории пилотных волн» американского физика Дэвида Бома. Но прямых, внеакадемических выводов ученый при этом не делает. Незавершенная революция Эйнштейна заключается лишь в определении основ для аргументов против реалистов. Смолинская интерпретация основана квантовой модели Бома и ориентируется на понимании направлений, по которым следует идти дальше

Очевидно, что уже сейчас невозможно вернуться к простым картинкам крошечных шариков, подпрыгивающих в космосе. Когда дело доходит до атомного царства, возникает какая-то странность. Поэтому до тех пор, пока у нас не появятся эксперименты, которые отделят одну интерпретацию от другой (если мы когда-либо проводим), возникнет иной вопрос: какую странность мы можем принять? Или придется принять N-странность как исходный методологический конструкт?

Добавил:Всеволод Гордиенко Дата:2019-05-04 Раздел:Физика