Камъкът

Предговор

Разбирането на природата на квантовата Вселена изисква пълна преоценка на начина, по който схващаме заобикалящата ни действителност. Когато погледнем един естествен предмет — например ябълка или камък — ние знаем от опит, че той се подчинява на определени закони — законите, описани от Нютон. Нека си представим камък, който е поставен върху маса. Можем да го подържим в ръка и да определим тежестта му. Знаем, че ако го бутнем от ръба на масата, той ще падне на пода, но ако сме достатъчно бързи, можем да се пресегнем и да го хванем, докато пада. С други думи, ние можем да го гледаме, докато пада, можем да измерим какво разстояние е изминал и колко бързо се е движил, както и да протегнем ръка, за да го пресрещнем.

Но на нивото на атома, квантовото ниво, нещата съвсем не стоят така. Ние можем да правим измервания в света на атома, но тази наша способност е компрометирана — не от измервателните ни прибори, а от природата на самите неща. Ние можем да измерим къде се намира един атом или колко бързо се движи той, но просто не сме в състояние да измерим къде се намира атомът и колко бързо се движи. Невъзможно е.

Причините за това са дълбоко смущаващи. Човек си мисли: „Само да имах точни инструменти и щях да разбера природата на кванта, понеже щях да установя къде се намира и едновременно с това колко бързо се движи.“ Но той греши поради следната причина: на квантово ниво нещата не са такива, каквито ние с увереност твърдим, че са на нивото на ябълките и камъните. Не можем да кажем, че един атом „е“ по същия начин, по който казваме, че камъкът „е на масата“. От гледна точка на атома, така да се каже, съществуват само „вероятности“.

Чували сте за прочутия експеримент с котката на Шрьодингер. Една котка е поставена в непрозрачна кутия. Нека си представим, че поради начина, по който е конструирана кутията, нейното отваряне ще убие котката. Ние не можем да погледнем в кутията, нито можем да я гледаме на рентген или нещо подобно. Обаче искаме да знаем дали котката е жива или мъртва. Ако отворим кутията, за да проверим, тогава тя със сигурност ще умре. Но дали тя е жива или мъртва сега, преди да отворим кутията? Квантовият извод от ситуацията е, че в един и същи момент котката е и жива, и мъртва. Тя обитава едновременно и двете състояния. Ако отворим кутията, това, което ще се случи е, че нашето действие ще сведе квантовите вероятности до едно-единствено положение, а именно — „котката е мъртва“. Мога да ви обещая, че котката на Шрьодингер ще постави на изпитание гъвкавостта на вашия ум. Вие си мислите: „Е, котката или е жива, или е мъртва. Като отворим кутията, ще установим едното или другото.“ Но на квантово ниво нещата не стоят така и там котката е жива и мъртва, докато не я видим, когато действието „наблюдаване“ свежда вероятностната вълна до една-единствена детерминирана схема — в този случай мъртва котка.

Може би котката от примера не е подходяща и обърква нещата. Нека сега си представим една миниатюрна котка от няколко атома, една нанокотка, дълга десет атома. Къде се намира тя, тук или там? Е, преди да включите вашия уред за наблюдаване на атоми, тя е и тук, и там. Или ако го кажем по друг начин, преди котката да бъде наблюдавана, съществува една вероятностна вълна, която я определя като 40% тук и 60% там. Но забележете, не разполовена между двете места. Цялата нанокотка се намира едновременно във всяко място, като разликата във вероятностите е съвсем малка. Звучи така, сякаш ви карам да мислите, че има две котки. Всъщност котката е само една, просто тя не съществува в света по същия начин, по който съществува котка с обичайни размери. Сега наблюдавайте и ще установите, че нанокотката е там, а не тук, но всъщност вашето наблюдение е това, което е предопределило резултата. Ако вие не наблюдавате, котката ще продължи да бъде тук и там, ще продължи да съществува в една квантова супа от вероятности. Но извършвайки наблюдение, вие ще сведете вероятностите до едно определено нещо.

Сега стигаме до най-фундаменталното заключение, до най-разтърсващото философско прозрение, понеже от всичко това следва, че именно нашето наблюдение — нашата способност на разумни същества да наблюдаваме — е това, което определя Вселената такава, каквато е.

Кърт Солдан, Кванти: есета върху квантовата физика