Светоч разума. Рациональное мышление в XXI веке

Другой вопрос: как данное понятие соотносится с окружающим нас миром? Поговорим о понятии “Санта-Клаус”. Хотя мы, взрослые, знаем, что Санта-Клауса не существует, каждый год мы видим его в торговых центрах и на рождественских представлениях. Итак, как мы используем это слово? Что оно значит? Какой смысл оно имеет во множественном числе, если всем известно, что есть только один Санта-Клаус (и, чтобы еще больше запутать, если мы к тому же знаем, что этого уникума вообще не существует)?

Когда я ходил в школу, нас учили, что атомы – это крошечные солнечные системы, с ядром в центре и электронами, вращающимися по орбитам вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца.

На самом деле эта картинка имеет мало общего с реальностью. Да, атомы состоят из ядер и электронов, располагающихся на “орбитах” вокруг ядер. Но понятие “орбита” для атомов совсем не такое, как для планет, поскольку, согласно квантовой механике, электроны атома в определенный момент времени не локализованы в определенной точке. Скорее следует говорить, что каждый электрон с разными вероятностями “размазан” по всем возможным точкам пространства. Планетарная модель помогает просто и наглядно представить атом, особенно тогда, когда понятие “атом” впервые вводится в школе. Но никогда не следует путать такую учебную модель реальности с “действительной” реальностью.

Квантовая механика – замечательная наука: ее уравнения и выполненные на их основании расчеты позволяют с удивительной точностью предсказать результаты самых разных экспериментов. В этом смысле мы можем сказать, что наши квантово-механические модели реальности истинны и функционируют почти идеально. И тем не менее для квантово-механической системы (такой как атомы) у нас нет словесного образа, совместимого со словесными образами окружающих нас предметов. Возможность квантово-механических частиц находиться в разных местах в один и тот же момент времени – на самом деле в неограниченно большом количестве мест! – полностью противоречит обыденным представлениям, сформированным нами на протяжении жизни.

То же можно сказать (но еще труднее в это поверить) и о том, что две квантово-механические частицы могут быть перепутаны. Это означает, что, установив квантовое состояние одной из двух перепутанных частиц (скажем, ее спин направлен вверх), одновременно мы определяем, что вторая частица находится в противоположном квантовом состоянии (следовательно, ее спин направлен вниз). И этот вывод не зависит от того, как далеко частицы находятся друг от друга. Возникает ощущение, что, даже находясь в разных концах Вселенной, эти частицы связаны через космос. Квантовая перепутанность – одно из самых мистических явлений квантовой механики. Альберт Эйнштейн относился к квантовой перепутанности очень подозрительно. Известно, что подобную возможность он называл “жутким дальнодействием”[32].