Читать интересную книгу Голографическая Вселенная - Майкл Талбот

Новый вид поля

После бесед с Эйнштейном Бом попытался найти рабочую альтернативу отстаиваемой Бором интерпретации реальности. Он начал с того, что предположил: частицы наподобие электронов действительно существуют в отсутствие наблюдателей. Он также предположил, что за пределами боровской реальности существует более глубокая реальность на субквантовом уровне, ожидающая ее открытия наукой. Исходя из этих гипотез, Бом увидел, что простым постулированием существования поля нового вида — поля на субквантовом уровне — он может объяснить открытия в квантовой физике с таким же успехом, что и Бор. Бом назвал свое новое гипотетическое поле квантовым потенциалом и предположил, что, как и гравитация, оно пронизывает все пространство. Однако в отличие от гравитационных, магнитных и других полей его действие не ослабевает с расстоянием. Несмотря на довольно тонкую природу нового поля, его сила распределена равномерно по всему пространству. Свое альтернативное видение квантовой теории Бом обнародовал в печати в 1952 году.

Реакция на его подход была в основном отрицательной. Некоторые физики настолько верили в то, что никакие альтернативы не возможны, что отвергли его теорию без рассмотрения. Другие обрушили на нее яростные атаки. В конце концов все возражения свелись к философским разногласиям: точка зрения Бора была настолько укоренена в физику, что альтернативный подход Бома казался более чем ересью.

Несмотря на остроту атак, Бом продолжал невозмутимо верить, что существует более глубокая реальность, нежели та, которую допускает Бор. Он также почувствовал, что классическое научное мировоззрение препятствует новым идеям, и в 1957 году в книге под названием «Причинность и вероятность в современной физике» он проанализировал несколько философских допущений, ответственных за такую ограниченность науки. Одним из таких широко распространенных допущений был постулат о том, что любая теория, в том числе и квантовая, может быть законченной. Бом критиковал этот постулат, указывая, что природа бесконечна. Поскольку ни одна из теорий не может объяснить то, что по своей природе бесконечно, Бом заключил, что для научного поиска было бы лучше, если бы ученые отказались от подобных допущений.

В своей книге он указывал, что причинность, трактуемая наукой, слишком ограничена. Большинство следствий рассматривались как происходящие по одной или нескольким причинам. Бом, однако, почувствовал, что следствие может иметь за собой бесконечное множество причин. Например, если вы спросите, что вызвало смерть Авраама Линкольна, вам ответят, что это была пуля, вылетевшая из револьвера Джона Бута. Но полный список причин, за которыми последовала смерть Линкольна, должен был бы включать все события, приведшие к производству данного ружья, все факторы, заставившие Бута желать смерти Линкольна, все шаги эволюционного развития человеческой расы и руки, способной удержать револьвер, и т.д. и т. п. Бом признавал, что в большинстве случаев можно игнорировать огромную вереницу причин, приводящих к конкретному следствию, но считал, что ученым очень важно помнить: ни одно из причинно-следственных отношений нельзя в действительности отделить от вселенной.

Если хочешь узнать о себе, спроси других

В это же время Бом продолжал шлифовать свой альтернативный подход к квантовой физике. Пристальное изучение свойств квантового потенциала привело его к еще более радикальному отходу от ортодоксального мышления. Классическая наука всегда рассматривала систему как простое сложение поведения ее отдельных частей. Однако гипотеза квантового потенциала, образно говоря, поставила эту точку зрения с ног на голову, определив поведение частей как производную от целого. Она не только включила в себя утверждение Бора о том, что элементарные частицы не являются независимыми «частицами материи», а представляют собой часть неделимого целого, но и постулировала целое как первичную реальность.

Эта гипотеза также объясняла, каким образом электроны в плазме (и других особых состояниях, таких как сверхпроводимость) могли вести себя как единое целое. Как указывает Бом, такие «электроны не рассеиваются, потому как благодаря действию квантового потенциала вся система приобретает координированное движение — это можно сравнить с балетом, в котором танцоры движутся синхронно в отличие от неорганизованной толпы». И он снова отмечает: «Такие квантовые целые состояния больше напоминают организованное поведение частей живого существа, чем функционирование отдельных частей машины» [6].

Еще более удивительное свойство квантового потенциала заключается в его связи с локализацией. На уровне нашего обычного опыта вещи обладают вполне конкретной локализацией, однако, в интерпретации Бома, на субквантовом уровне, то есть уровне, на котором работает квантовый потенциал, локализация отсутствует. Все точки пространства становятся едиными, и говорить о пространственном разделении становится бессмысленным. Физики называют такое свойство пространства «нелокальностью».

Нелокальный аспект квантового потенциала позволил Бому объяснить связь между парными частицами без нарушения специальной теории относительности, запрещающей превышение скорости света. Для пояснения он предлагает следующий пример: Представьте себе рыбу, плавающую в аквариуме. Представьте также, что вы никогда раньше не видели рыбу или аквариум и что единственную информацию о них вы получаете через две телевизионные камеры, одна из которых направлена на торец аквариума, а другая смотрит сбоку. Если смотреть на два телевизионных экрана, можно ошибочно предположить, что рыбы на экранах разные. Действительно, поскольку камеры расположены под разными углами, каждое из изображений будет несколько отличаться. Но, продолжая наблюдать за рыбами, вы в конце концов понимаете, что между ними существует некая связь. Если поворачивается одна рыба, другая делает несколько другой, но синхронный поворот. Если одна рыба показывается анфас, другая предстает в профиль, и т.д. Если вы не знакомы с общей ситуацией, вы можете ошибочно заключить, что рыбы мгновенно координируют свои движения, однако это не так. Никакой мгновенной связи между ними нет, поскольку на более глубоком уровне реальности — реальности аквариума — существует одна, а не две рыбы. Именно это, отмечает Бом, и происходит с частицами, например с двумя фотонами, испускаемыми при распаде атома позитрония (см. рис. 8).

Рис. 8. Бом считает, что элементарные частицы связаны также, как изображения одной рыбы в двух гранях аквариума. Хотя частицы, наподобие электронов, кажутся отделенными друг от друга, на более глубоком уровне реальности — реальности аквариума — они являются лишь двумя аспектами глубокого космического единства.

Действительно, поскольку квантовый потенциал пронизывает все пространство, все частицы имеют нелокальную взаимосвязь. Картина реальности, которую раскрывал Бом, все более становилась похожа не на отдельное существование разрозненных элементарных частиц, движущихся в вакууме, но на непрерывную паутину событий, уложенных в пространство, которое само обладает такой же реальностью и разнообразием, как и материя, движущаяся сквозь него.

Идеи Бома по-прежнему не были убедительны для большинства ученых, но у некоторых физиков они вызывали интерес. Одним из таких физиков был Джон Стюарт Белл, теоретик из CERN'a — Центра ядерных исследований, расположенного близ Женевы, в Швейцарии. Как и Бом, Белл также был неудовлетворен квантовой теорией и искал ей альтернативу. Позднее он вспоминал: «В 1952 г. я увидел статью Бома. В ней он предлагал ввести некоторые переменные, чтобы дополнить квантовую механику. Это было впечатляюще» [7].

Белл также понял, что теория Бома предполагает наличие нелокальности, и начал думать о ее экспериментальной проверке. Эта проблема долго оставалась у него в уме, пока в 1964 году он не получил годичный отпуск для научной работы и не смог сконцентрироваться на этой идее. Затем он быстро нашел элегантное математическое обоснование эксперимента. Единственной проблемой было ограничение точности, обусловленное тогдашним развитием техники. Чтобы убедиться в том, что частицы, например в случае EPR-парадокса, не используют обычной связи, основные экспериментальные измерения должны были производиться за такой бесконечно малый промежуток, за который луч света не успевал бы пройти расстояние между частицами. Это означало, что измерительные приборы должны были производить необходимые отсчеты в течение нескольких миллиардных долей секунды.

Голограмма появляется на свет

К концу 1950-х годов Бом уже достаточно настрадался от маккартизма и решил перебраться в Англию, в Бристольский университет, где стал вести научную работу. Там вместе с молодым исследователем Якиром Аароновым он обнаружил еще один пример нелокального взаимодействия. Бом и Ааронов установили, что при определенных обстоятельствах электрон может «почувствовать» присутствие магнитного поля в области, где вероятность нахождения электрона равна нулю. Это явление известно сегодня под именем эффекта Ааронова-Бома. Когда исследователи опубликовали свое открытие, многие физики не поверили, что такой эффект возможен. Даже сегодня находятся скептики, которые, несмотря на многочисленные подтверждающие эксперименты, время от времени публикуют статьи, отрицающие существование данного эффекта.