Фритьоф Капра - Дао физики

Важным моментом является то, что частица — это промежуточная система между процессами в точках А и В. Она существует и имеет смысл только в этом контексте — не как самостоятельная единица, а как промежуточное звено между процессами подготовки и измерения. Свойства частицы нельзя определить независимо от этих процессов. Если в подготовку эксперимента вносятся изменения, свойства частицы тоже изменяются.

С другой стороны, если мы говорим о «частице» или какой либо другой наблюдаемой системе, мы, очевидно, подразумеваем, что существует некоторая самостоятельная единица, которую сначала подготавливают, а потом измеряют. Основная проблема наблюдения в атомной физике, по словам Генри Стаппа, заключается в том, что «наблюдаемая система должна быть изолированной, чтобы ее можно было определить, и, в то же время, взаимодействующей для того, чтобы ее можно было наблюдать» [70, 1303]. Квантовая теория решает эту проблему прагматическим образом, выдвигая требование, которое заключается в том, что наблюдаемая система должна быть свободна от внешних воздействий, вызванных процессом наблюдения, на протяжении определенного периода времени между подготовкой и последующим измерением. Это возможно в том случае, если подготавливающие и измеряющие приспособления находятся на большом физическом удалении, так что наблюдаемый объект может переместиться из точки подготовки в точку измерения.

Насколько же большим должно быть пространство между приборами и объектом? В принципе, оно должно быть бесконечно большим. В рамках квантовой теории, понятие самостоятельной физической единицы четко определено только при том условии, что эта единица достаточно удалена от средств наблюдения. На практике это невозможно, да и не нужно. Здесь нам следует не забывать об основном принципе современной науки — принципа относительности всех понятий и теории. В данном случае это означает, что понятие самостоятельной физической единицы не обязательно должно быть четко определено: достаточно приблизительного определения. Это делается следующим образом. Наблюдаемый объект — это воплощение взаимодействия между процессами подготовки и измерения. Как правило, это взаимодействие носит сложный характер и состоит из различных эффектов, действующих на различных расстояниях — имеет различные «ранги», как говорили физики. Теперь, если наиболее важная часть взаимодействия имеет длинный ранг, проявление этого эффекта с длинным рангом переместится на большое расстояние. В таком случае оно будет свободно от внешних воздействий и сможет рассматриваться в качестве самостоятельной физической единицы. Поэтому в рамках квантовой теории все самостоятельные физические единицы представляют собой идеальные модели, имеющие значение лишь при таком условии, что основная часть взаимодействия характеризуется длинным рангом. Подобную ситуацию можно четко определить с математической точки зрения. В физическом отношении она объясняется тем, что измерительные приборы находятся настолько далеко, что в основном взаимодействуют не с исходной, то есть подготовленной частицей, а с частицей или, в более сложных случаях, целой цепочкой частиц, возникшей при участии исходной частицы. Безусловно, помимо этого основного эффекта, будут присутствовать и другие, но ими можно пренебречь в силу достаточного удаления измерительных приборов. Только если приборы не удалены на достаточное расстояние, становятся важными и эффекты короткого ранга. В этом случае вся макроскопическая система образует единое целое, и понятие изолированного объекта утрачивает смысл.

Так, квантовая теория свидетельствует о принципиальном единстве Вселенной. Она показывает, что нельзя разложить мир на независящие друг от друга мельчайшие составляющие. В послесловии мы более подробно поговорим об этой квантовой взаимосвязанности в терминах «нелокальных» соединений, постулированных теоремой Белла. Углубляясь в толщу материи, мы обнаруживаем, что она состоит из частиц, которые, тем не менее, не похожи на «строительные кирпичики» в понимании Демокрита и Ньютона. Это просто идеальные модели, удобные с практической точки зрения, но лишенные фундаментального знания. По словам Нильса Бора, «изолированные материальные частицы — это абстракции, свойства которых могут быть определены и зафиксированы только при их взаимодействии с другими системами» [6,57].

Копенгагенская трактовка квантовой теории не является общепринятой. Было выдвинуто несколько альтернативных вариантов интерпретации, и возникающие при этом философские проблемы еще очень далеки от решения. И все же всеобщая взаимосвязанность всех вещей и событий, очевидно, принципиально присуща атомной действительности, несмотря на разнообразие интерпретаций математического содержания теории. Следующий отрывок из недавней публикации Дэвида Бома, одного из главных оппонентов копенгагенской трактовки, красноречиво свидетельствует об этом: «Возникает новое представление о неразрывном единстве, отрицающее классические понятия о том, что мир можно разложить на самостоятельные, не зависящие друг от друга части... Общепринятые классические понятия о том, что фундаментальной реальностью являются именно эти независимые „элементарные составные части“ мира и что самые разнообразные системы возникают вследствие различных соединений и взаиморасположений этих частей, превращаются в свою противоположность, что неделимое квантовое единство всей Вселенной является наиболее фундаментальной реальностью, а эти относительно независимые составные части — только лишь частные единичные формы внутри этого единства» [5, 96]. Итак, на уровне атома твердые материальные объекты классической физики превращаются в вероятностные схемы, которые, к тому же, отражают не столько вероятности вещей, сколько вероятности соединений между ними. Квантовая теория заставляет нас взглянуть на мир не как на коллекцию физических объектов, а как на сложную сеть взаимоотношений различных частей единого целого. И в то же время именно так всегда воспринимали мир восточные мистики, и высказывания некоторых из них почти полностью совпадают со словами атомных физиков. Вот два примера:

«Материальный объект превращается в нечто отличное от того, что мы видим перед со бой в настоящий момент, это не самостоятельный объект на фоне или в окружении остальной природы, а неотъемлемая часть и сложное проявление единства всего того, что мы видим» [3,993].

«Вещи получают свое существование и свою природу посредством взаимозависимости и не являются ничем сами по себе» [59, 138].