Ольга Володинская - Догоняя время

– И какой из этого можно сделать вывод?

– А вот какой: космические путешествия на скорости, близкой к скорости света, – это путешествия во времени! Фантасты об этом пишут книги, режиссеры снимают фильмы! Но это может быть и реальностью! – восторженно заключил Глеб.

– Значит, и сюда ты попал таким же образом, развивая скорость, выше скорости света?

– Ну, со мной немного по-другому. Это вообще покажется тебе за гранью.

– Да осознать это, честно говоря, сложно. Остается только принять. Это как вера в Бога. Его же никто не видел. Но мы в него верим… Так и здесь…

– Ну, если тебе так легче, прими, как данность, без всяких доказательств, – рассмеялся Глеб.

– Что же именно поэтому получается, что все в мире относительно?

– Не совсем. Но это долго объяснять. Да и незачем. Ты просто пойми, что специальная теория относительности Эйнштейна связывает временные промежутки и пространство. В материальной, то есть в нашей Вселенной существует три измерения пространства: вправо и влево, вперед и назад, вверх и вниз. Так ведь? А если добавить к ним другое измерение, называемое временным, то это составит основу пространственно—временного континуума.

– А, да, да, да, что-то такое я слышала, конечно.

– Конечно, слышала, иначе и быть не могло. Теперь давай пойдем дальше. Или устала?

– Нет-нет, давай, пока я настроилась.

– Хорошо, ты знаешь, за что Эйнштейн получил Нобелевскую премию?

– Ну, если честно, нет, толком не знаю. Я думала, что за теорию относительности и получил.

– Так, ладно, а такое понятие, как квантовая механика, тебе известно?

– Ну, я же не совсем дремучая. Не как Фрося Бурлакова из известного кинофильма, при всем к ней уважении… Известно, конечно. Это часть квантовой физики. Она изучает законы микромира, а не макромира, в котором мы живем. И часто совершенно невозможно представить себе, что происходит с мелкими частицами, ну, с электронами и фотонами в этом самом микромире, до того фантастичными бывают результаты. Там проводились какие-то эксперименты…

– Да ты умница! Действительно, вот тебе один из примеров: если мы положим что—либо в одну из двух, допустим, коробок, то вторая останется пустой. Правильно?

– Ну, да…

– Но это в нашем, как ты правильно сказала, макромире. А в микромире, если вместо нашего предмета, будет атом, то он может находиться одновременно в обеих коробках.

– Действительно фантастика.

– Но это на самом деле подтверждалось экспериментами. Тут ты опять права. Или, например, ты же любишь фотографировать, вот если ты фотографируешь движущийся предмет, что получится?

– Я поняла, куда ты клонишь… Да, получится как бы линия, то есть как будто предмет, допустим, машина или бегун, или еще что-то находится одновременно в разных точках пространства, в то время, как это что-то находится в одном конкретном месте.

– Правильно, – довольно рассмеялся Глеб, – Именно так. Потому что в микромире электрон находится одновременно во всех сферах точки вокруг ядра атома.

– Ну ладно, с этим разобрались. Ты говорил про Нобелевскую премию. Это тоже связано с квантовой механикой?

– Да, именно с ней и связано. Хотя, смотри, если квантовая механика – это достижение целой плеяды великолепных ученых, среди которых, кстати, и Эйнштейн, то теория относительности – это плод работы одного человека. И все же еще более важным было другое: Эйнштейн понял, что свет – это не только волна. Если поставить руку напротив свечи, то на стене будет не чёткая тень от руки, а с расплывающимися контурами, как бы волнами. Так?

– Ну, да…

– Но иногда свет ведет себя и как частица, которая излучается порциями, квантами. Но и электроны, как и свет, тоже могут иметь волновую природу, то есть могут интерферировать.

– Попрошу не выражаться… – пошутила Мила

– Вообще, чтобы это лучше понять, надо абстрагироваться от всего, что ты знаешь из классической физики. Потому что и теория относительности, и квантовая механика навсегда изменили те объяснения мира, которые основывались, казалось бы, на здравом смысле и на повседневных наблюдениях – одновременности, положении в пространстве или скорости. Если Ньютон превратил окружающий нас мир в часовой механизм, которым можно было управлять по желанию и в соответствии с нуждами промышленной революции, то Эйнштейн превратил нашу реальность в то пространство, где можно мечтать о невозможном. И независимо, насколько были понятны в свое время его идеи, их эхо и сейчас слышится повсюду. Так что про свои школьные знания забудь.

– Ну, я не так уж много и знаю.

– Но про корпускулярно-волновой дуализм помнишь?

– Да ты что?! Издеваешься? Понятия не имею, что это такое. Какая-то китайская грамота! Я же не на физмате училась!

– И вовсе не китайская, – рассмеялся Глеб. – Хотя и не совсем школьная программа, конечно. Ладно. Продолжаю тебе рассказывать об открытии Эйнштейна. Когда мы говорим о маленьких частицах микромира, то они могут быть одновременно и волнами, и частицами. Вот в чем весь фокус! Это сейчас мы уже точно знаем, что и свет, и электроны имеют квантовую природу, являются и волнами, и частицами одновременно. А в начале 20-го века результаты этих экспериментов были сенсацией. Поэтому Эйнштейн и был удостоен Нобелевской премии. Ну, как, не надоело еще?

***

– Да нет, давай уже разберемся…

– Осталось немного. Но теперь – внимание! Объекты нашего макромира могут находиться только в одном определенном месте и в одном определенном состоянии. Это мы с тобой уже выяснили, но квантовая частица существует по своим законам. Это значит, что любая квантовая частица находится, как правило, в нескольких состояниях или в нескольких точках пространства одновременно. Вот так-то! И это тоже экспериментально доказано. Нам остаётся просто признать это как аксиому. А теперь еще разочек напрягись, пожалуйста. Предположим, у нас есть электрон, и летит он себе в неопределённом состоянии, вектор его направлен и вверх, и вниз одновременно. Но нам надо измерить его состояние. Не вдумывайся, просто послушай! Вот тут неизбежно возникает вопрос: до измерения ведь у электрона не было какого-то конкретного направления, так? Летел он себе в пространстве и летел, Бог знает куда. Он ведь был во всех состояниях одновременно? В этом-то и заключается сенсация квантовой механики! Этакая ее своеобразная фишка!

– Поясни… потому что я ничего не поняла.

– Поясняю – пока мы не измеряем состояние квантового объекта, он может вращаться в любую сторону, иметь любое направление вектора, ну, не буду еще больше усложнять. Но в момент, когда мы измерили его состояние, он как будто, подумав, принимает решение, какой вектор ему принять. Вот такой крутой и непредсказуемый этот квантовый объект – сам принимает решение о своём состоянии! И мы не можем заранее определить, каким это решение будет, когда он влетит в магнитное поле, в котором мы его измеряем. Вероятность того, что он решит иметь вектор «вверх» или «вниз» – пятьдесят на пятьдесят. Но как только он это решил – все – он находится в определённом состоянии с конкретным направлением. И причиной его решения является наше измерение и ничто другое!