Эрвин Ласло – Теория целостности Вселенной. Наука и поле Акаши
Наверное, каждый человек хоть раз в жизни ощущал гармонию бытия - глядя на прекрасный пейзаж, ребенка или произведение искусства. В научных терминах это чувство, подсказывающее нам, что все во Вселенной гармонично и взаимосвязано, называется нелокальной согласованностью. По мнению Эрвина Ласло, чтобы объяснить присутствие значительного числа частиц во Вселенной и непрерывную, но отнюдь не равномерную и линейную эволюцию всего, что существует, мы должны признать присутствие фактора, который не является, ни материей, ни энергией. Важность этого фактора теперь признается не только в социальных и гуманитарных науках, но и в физике и естествознании. Это информация - информация как реальный и эффективный фактор, устанавливающий параметры Вселенной при ее рождении, а впоследствии управляющий эволюцией ее базовых элементов, превращающихся в сложные системы.
Автор утверждает, что, опираясь на данные новой космологии, мы, наконец, вплотную подошли к реализации мечты каждого ученого - созданию целостной теории всего.
Эрвин Ласло
ТЕОРИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ВСЕЛЕННОЙ
УДК 530.145 ББК 22.31+15.11 Л26
Наука и пола акаши
|
Защиту интеллектуальной собственности и прав АРС-ПАТЕНТ ИЗДАТЕЛЬСКОЙ ГРУППЫ «ВЕСЬ» осуществляет агентство патентных поверенных «АРС-ПАТЕНТ»
Ervin Laszlo. Science and the Akashic Field:
An Integral Theory of Everything
Перевод с английского О. И. Звонаревой Дизайн обложки А. В. Макаровой
Ласло Э.
Л26 Теория целостности Вселенной. Наука и поле акаши. —
СПб.: ИГ «Весь», 2011. — 160 с. — (Квантовая магия). ISBN 978-5-9573-1940-5
УДК 530.145 ББК 22.31+15.11
Тематика: Эзотерические учения / Вселенная. Космоэнергетика
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
© 2007 by Ervin Laszlo ISBN 978-5-9573-1940-5 © Перевод на русский язык, издание
ISBN-10: 1594771812 на русском языке. ОАО «Издательская
ISBN-13: 978-1594771811 группа „Весь“», 2011
Подписано в печать 25.03.2011.
Формат 70 х 100 Ѵ^. Печ. л. 10. Тираж 1000 экз. Заказ №.
Налоговая льгота — общероссийский классификатор продукции ОК-005-93, том 2; 953130 — литература по философским наукам, социологии, психологии
Издательская группа «Весь»
197101, Санкт-Петербург, а/я 518.
E-mail: info@vesbook.ru Посетите наш сайт: http://www.vesbook.ru Вы можете заказать наши книги: в России («Книга — почтой») по адресу издательства: 197101, Санкт-Петербург, ул. Мира, д. 6, ИГ «Весь», или на сайтах www.vesbook.ru., http://точка24.рф
Отпечатано в ОАО «Ярославский полиграфкомбинат» 150049, Ярославль, ул. Свободы, 97
Содержание
Вступление. Осмысленное научное мировоззрение нашего времени. 8
ЧАСТЬ I. ОСНОВЫ ЦЕЛОСТНОЙ ТЕОРИИ ВСЕГО Как информация связывает все со всем
1. Создание целостной теории всего 13
Подходы к истинной теории всего 16
2. О загадках и мифах. Движущие силы грядущей смены парадигмы в науке 19
3. Краткий перечень загадок согласованности 27
Загадки согласованности в квантовой физике 27
Загадки согласованности в космологии 34
Загадки согласованности в биологии 40
Загадки согласованности сознания 45
4. Важнейший научный миф: ин-формация в природе 53
Квантовый вакуум или наполненность? 55
Ин-формация в квантовом вакууме 59
Притча о море 62
Вход в поле акаши 64
ЧАСТЬ II. ИН-ФОРМИРОВАННАЯ ВСЕЛЕННАЯ Вечные вопросы и новые ответы, даваемые целостной теорией всего
5. Происхождение и судьба жизни и Вселенной 71
Откуда все появилось и куда движется 71
Происхождение и эволюция нашей Вселенной 72
Жизнь на Земле и во Вселенной 81
Будущее жизни в космосе 86
Отблески предельной реальности 89
6. Сознание — человеческое и космическое 92
Истоки сознания 92
Эволюционный панпсихизм 96
Широкое ин-формирование сознания 97
Следующая ступень эволюции человеческого сознания 101
Космическое сознание 102
Дальние сферы сознания 105
7. Поэзия концепции акаши 112
Феномен согласованности. Пристальный взгляд на научные
доказательства 116
Согласованность в квантовом мире 116
Согласованность во Вселенной 123
Согласованность в мире жизни 126
Согласованность в сознании 130
Заключение 136
Четыре десятилетия поиска целостной теории всего.
Автобиографические записи 138
Список литературы 148
От издателя
Искренне признателен, что вы взяли в руки книгу нашего издательства.
Наш замечательный коллектив с большим вниманием выбирает и готовит рукописи. Они вдохновляют человека на заботливое отношение к своей жизни, жизни близких и нашей любимой Родины. Суровые климатические условия и большие пространства России рождают смелых людей с чуткой душой — это идеал русского человека. Будем рады, если наши книги помогут вам стать таким человеком и укрепят ваши добродетели. Мы верим, что духовное стремление является прочным основанием для полноценной жизни. Возрождайте его в себе, поддерживайте в других. Именно эти усилия укрепляют и вдохновляют наши души на сострадание, заботу и поддержку ближнего и способствуют росту нашего личного и общественного благополучия.
Приглашаю Вас принять участие в деятельности
Центра познания «Автор Жизни»: www.av-z.ru
Искренне Ваш,
Владелец Издательской группы «Весь: Петр Лисовский
АкАША (A-KA-SHA) — ПРОИСХОДЯЩЕЕ ИЗ САНСКРИТА СЛОВО, ОЗНАЧАЮЩЕЕ «ЭФИР» (ВЕЗДЕСУЩЕЕ ПРОСТРАНСТВО). АКАША, ИЗНАЧАЛЬНО ОЗНАЧАВШАЯ «ИЗЛУЧЕНИЕ» ИЛИ «СИЯНИЕ», В ИНДИЙСКОЙ ФИЛОСОФИИ СЧИТАЛАСЬ ПЕРВЫМ И САМЫМ ОСНОВНЫМ ИЗ ПЯТИ ЭЛЕМЕНТОВ, ДРУГИМИ ЖЕ БЫЛИ ВАТА (ВОЗДУХ), АГНИ (ОГОНЬ), АП
(Вода) и притхиви (Земля). Акаша обладает качествами всех пяти элементов: она является колыбелью, из которой вышло ВСЕ, ЧТО мы воспринимаем органами чувств, и куда все неизбежно вернется. Хроники Акаши — это долговечный след всего, что происходит и когда-либо происходило во Вселенной.
ВСТУПЛЕНИЕ
Осмысленное научное мировоззрение нашего времени
Вопреки распространенному мнению, наука — это не только совокупность наблюдений, измерений и математических формул, это еще и источник понимания устройства мира. Великие ученые интересуются не только тем, как устроен мир, но и тем, что представляют собой составляющие этого мира, и почему они таковы, какими предстают перед нами.
Конечно, ученые, занимающиеся общепризнанной наукой, часто более озабочены составлением уравнений, чем смыслом, который в этих уравнениях может содержаться. Но ведущие теоретики действуют по-другому. Космолог и физик Стивен Хокинг, например, весьма заинтересован в прояснении смысла своих теорий, хотя это весьма сложная задача, с которой он не всегда успешно справляется. Вскоре после выхода в свет его «Краткой истории времени» в «Нью-Йорк Таймс» появилась статья под названием «Да, профессор Хокинг, но что это значит?». Вопрос был справедлив: теория времени и Вселенной Хокинга сложна, и ее смысл не всегда понятен. Однако его попытки сделать ее доступной заслуживают внимания.
Очевидно, что поиск осмысленного мировоззрения происходит не только в науке. Он неотделим от человеческого разума — и так же стар, как и цивилизация. Как только люди посмотрели на Солнце, Луну и звездное небо вверху, на моря, реки, холмы и леса внизу, они стали задумываться о том, как все это появилось, каким будет будущее и каков смысл всего этого. В современном мире об этом же размышляют великие ученые. У многих из них есть выраженная мистическая жилка — Ньютон и Эйнштейн тому пример. Как сказал канадский физик Дэвид Пит, ведущие исследователи берут на себя задачу обнаружения смысла в науке и с ее помощью.
«Каждый из нас сталкивается с загадкой, — начинает Пит свою книгу „Синхроничность". — Мы рождаемся в этой Вселенной, развиваемся, работаем, играем, влюбляемся и в конце жизни встречаемся со смертью. Однако во всем этом мы постоянно встречаемся с неразрешимыми вопросами: Какова природа Вселенной и наше положение в ней? В чем смысл Вселенной? Какова ее цель? Кто мы, и в чем смысл нашей жизни?» Наука, утверждает Пит, пытается ответить на эти вопросы, так как именно ученые всегда выполняли задачу выяснения того, как устроена Вселенная, как появилась материя и как зародилась жизнь.
Многие ученые размышляют над этими вопросами, но некоторые приходят к иным выводам. Физик Стивен Вайнберг твердо убежден, что Вселенная как физический процесс бессмысленна — законы физики не предполагают никакой цели для человеческих существ. «Я убежден, что нет цели, которая могла бы быть найдена методами науки, — сказал он в интервью. — Я верю, что все то, что мы к настоящему моменту обнаружили (безличная Вселенная, которая не обращена к человеческим существам), мы продолжим находить и в будущем. И когда мы откроем основные законы природы, они будут пронизывающе холодны и безличны».
Это расхождение представлений ведущих ученых о мире имеет культурные корни. Оно отражает то, что историк цивилизации Ричард Тарнас назвал двумя сторонами западной цивилизации. Одна сторона — развитие, другая — закат. Более знакомая сторона — представления о длинном и героическом пути от примитивного мира темного невежества, страдания и ограничений к светлому современному миру растущих знаний, свободы и благополучия, которые стали возможными благодаря непрерывному развитию человеческого мышления, научного знания и технических возможностей. Другая сторона — это история заката человечества и отделения его от природы и космоса. В первобытном состоянии люди обладали инстинктивным знанием о священном единстве и глубинной взаимосвязи всего в мире, а затем, с развитием рационального мышления, возникла глубокая пропасть между человечеством и остальной реальностью. Низший предел этого развития выразился в нынешней экологической катастрофической обстановке, потере моральных ориентиров и духовной пустоте.
Современная цивилизация имеет как положительную, так и отрицательную сторону. Некоторые, подобно Вайнбергу, выражают ее негативную сторону. Для них смысл существует только для человеческого разума, сам же мир безличен и бесцелен. Другие, подобно Питу, настаивают, что Вселенная была лишена своей магии наукой, но эта магия возрождается в свете последних открытий.
Последнее мнение набирает силу. Новая космология открывает мир, где Вселенная не движется к гибели в руинах. Новая физика, новая биология и новая наука о сознании признают, что жизнь и сознание являются неотъемлемыми элементами мира, а не случайно возникшими побочными продуктами.
В этой книге я описываю происхождение и основные элементы мировоззрения, возникающего в настоящий момент на передовом крае новых наук. Я изучаю, почему и как оно появляется в физике и космологии, в биологических науках и новой сфере исследования сознания. Затем я подчеркиваю основную особенность зарождающегося мировоззрения: революционное открытие, что в основе реальности лежит не просто материя и энергия, а менее уловимый, но в равной мере первостепенный фактор, который мы можем описать как активную и эффективную информацию — «ин-формацию».
Я утверждаю, что ин-формация связывает все, существующее во Вселенной, — атомы, галактики, организмы и сознания. Это открытие превращает фрагментарную концепцию мира господствующей науки в целостное холистическое мировоззрение. Оно открывает путь к созданию теории, которая активно обсуждалась, но до настоящего момента по-настоящему не разрабатывалась: целостной теории не вещей одного типа, а всех — целостной теории всего.
Целостная теория всего приблизит нас к пониманию настоящей природы всего, что существует и развивается в пространстве и времени, будь то атомы или галактики, м ыш и или люди. Она предоставляет нам всеобъемлющее и научное представление о себе и мире; представление, в котором мы нуждаемся в нынешние времена — времена нарастающих изменений и усиливающейся дезориентации.
Парус
Беспечный со мной по спокойному морю плывет.
Можно гадать,
кто же там, за туманом живет.
Тонкая нить
На воде отмечает наш призрачный путь.
Мы тут одни —
или есть на земле кто-нибудь?
Шепчет волна, образуя зеленый прибой: ты не один,
Все на свете едино с тобой.
След мой и твой, неразрывно переплетены.
там, за туманом плывут и плывут корабли.
Воды кишат отражением их бытия.
В каждом из них есть частица моя и твоя.
И разобщенность — иллюзия, словно туман,
скрывший весь мир от тебя, но на миг, капитан!
Всех нас роднит бесконечная власть бытия.
Ей мы послушны — и море, и парус, и я.
Неизвестный автор
СОЗДАНИЕ ЦЕЛОСТНОЙ ТЕОРИИ ВСЕГО
В первой главе мы обсудим задачу создания теории всего. Теория, заслуживающая такое название, должна по-настоящему быть теорией всего — целостной теорией всего, что мы наблюдаем, переживаем и с чем сталкиваемся, будь то физические объекты, живые существа, социальные и экологические явления или порождения разума и сознания. Создать такую целостную теорию всего возможно — и это будет показано в этой и последующих главах.
Есть много способов постижения мира: через собственные представления, мистическую интуицию, искусство и поэзию, а также через системы убеждений мировых религий. Из множества доступных нам способов один заслуживает особого внимания, так как основывается на воспроизводимом опыте, строго соблюдает методологию и открыт для критики и переоценки. Это путь науки.
Наука имеет значение. Она имеет значение не только потому, что является источником новых технологий, которые меняют нашу жизнь и мир вокруг, но и потому, что дает нам надежный взгляд на мир и на нас в этом мире.
Но взгляд на мир через призму современной науки неоднозначен. До недавнего времени наука рисовала фрагментарный образ мира, который составляли кажущиеся независимыми дисциплины. Ученым тяжело сказать, что соединяет физическую Вселенную и живой мир, живой мир и мир общества, мир общества со сферами разума и сознания. Теперь ситуация меняется; на передовом рубеже науки все больше исследователей стремятся получить более целостную, единую картину мира. В первую очередь это касается физиков, которые трудятся над созданием единых теорий и больших единых теорий. Эти теории связывают
вместе фундаментальные поля и силы природы в логичную теоретическую схему, выдвигая предположение, что те имеют общее происхождение.
Особенно перспективное течение в последние годы появилось в квантовой физике: попытка создать теорию всего. Этот проект опирается на теории струн и суперструн (называемые так потому, что в этих теориях элементарные частицы рассматриваются как вибрирующие нити или струны). Развиваемые теории всего используют сложные математические и многомерные пространства для того, чтобы создать одно главное уравнение, которое могло бы объяснить все законы Вселенной.
Краткая справка
Физические теории всего
Теории всего, развиваемые в настоящий момент теоретическими физиками, направлены на достижение того, что Эйнштейн однажды назвал «чтением разума Бога». Он сказал, что если бы мы могли объединить все законы физической природы и создать связную систему уравнений, то сумели бы объяснить все характеристики Вселенной на основе этих уравнений, что было бы равносильно чтению разума Бога.
Собственную попытку такого рода Эйнштейн предпринял в форме создания теории единого поля. Хотя он не прекращал усилий до самой своей смерти в 1955 году, он не обнаружил простого и действенного уравнения, которое могло бы объяснить все физические феномены в логичной и связной форме.
К своей цели Эйнштейн шел, рассматривая все физические феномены как результат взаимодействия полей. Теперь мы знаем, что он потерпел неудачу из-за того, что не учел поля и силы, которые действуют на микрофизическом уровне реальности. Эти поля (слабое и сильное ядерное взаимодействие) занимают центральное положение в квантовой механике, но не в теории относительности.
Сегодня большинство физиков-теоретиков придерживаются другого подхода: они считают элементарной единицей квант—дискретный аспект физической реальности. Но физическая природа квантов пересмотрена: они считаются не отдельными материально-энергетическими частицами, а вибрирующими одномерными нитями — струнами и суперструнами. Физики пытаются представить все законы физики как вибрацию суперструн в многомерном пространстве. Они рассматривают каждую частицу как струну, которая создает собственную «музыку» вместе со всеми другими частицами. На космическом уровне целые звезды и галактики вибрируют вместе, а также и целые вселенные. Задача физиков состоит в том, чтобы создать уравнение, которое покажет, как одна вибрация соотносится с другой, чтобы все они могли быть выражены в одном суперуравнении. Это уравнение расшифровало бы музыку, в которой воплощена самая бескрайняя и фундаментальная гармония космоса.
Во время написания этой книги основанные на теории струн теории всего все еще продолжают оставаться честолюбивыми задумками: никто так и не создал суперуравнения, которое выражало бы гармонию физической Вселенной в формуле такой же простой, как созданная Эйнштейном Е = mc2. В действительности в этой области существует столько проблем, что все больше физиков предполагают, что для прогресса потребуется новая концепция. Для уравнений в теории струн требуются множественные измерения, четырехмерного пространства-времени недостаточно. Изначально теория требовала наличия 12 измерений для того, чтобы связать все вибрации в единую теорию, но теперь считается, что достаточно «всего» 10 или 11 измерений при условии того, что вибрации происходят в более многомерном «гиперпространстве». Более того, теория струн требует существования пространства и времени для ее струн, но не может показать, как могли появиться время и пространство. И, наконец, смущает то, что эта теория имеет так много возможных решений — около 10500 — что становится совершенно непонятно, почему наша Вселенная такова, какова она есть (притом, что каждое решение ведет к иной Вселенной).
Физики, стремящиеся спасти теорию струн, выдвигают различные гипотезы. Например, все возможные вселенные сосуществуют, хотя мы живем лишь в одной из них. Или, быть может, у нашей Вселенной есть множество граней, но мы воспринимаем лишь одну знакомую нам. Вот несколько гипотез, выдвинутых физиками-те- оретиками, которые стремятся показать, что теории струн имеют некоторую долю реалистичности. Но ни одна из них не является удовлетворительной, и некоторые критики, среди которых Питер Войт и Ли Смолин, готовы похоронить теорию струн.
Смолин является одним из основателей теории петлевой квантовой гравитации, согласно которой пространство является сетью ячеек, которая связывает все точки. Теория объясняет, как возникли пространство и время, и объясняет также «действие на расстоянии», то есть странную «взаимосвязь», которая лежит в основе феномена, известного как нелокальность. Этот феномен мы подробно рассмотрим в главе 3.
Неизвестно, смогут ли физики создать работающую теорию всего. Однако ясно, что даже если предпринимающиеся усилия увенчаются успехом, создание настоящей теории всего не будет само по себе означать успеха. В лучшем случае физики создадут физическую теорию всего — теорию, которая будет не теорией всего, а лишь теорией всех физических объектов. Настоящая теория всего будет включать в себя не только математические формулы, которые выражают феномены, изучаемые этой областью квантовой физики. Во Вселенной есть не только вибрирующие струны и связанные с ними квантовые события. Жизнь, разум, культура и сознание являются частью реальности мира, и настоящая теория всего будет принимать во внимание и их.
Кен Уилбер, написав ши й книгу «Теория всего», согласен с этим. Он говорит о «целостном видении», воплощаемом в истинной теории всего. Однако он не предлагает такой теории, а в основном обсуждает, какой она могла бы быть, и описывает ее с точки зрения эволюции культуры и сознания в отношении к собственным теориям. Имеющую научные основания целостную теорию всего еще предстоит создать.
ПОДХОДЫ К ИСТИННОЙ ТЕОРИИ ВСЕГО
Истинная теория всего может быть создана. Хотя она выходит за пределы струнной и суперструнной теорий, в рамках которых физики пытаются разработать собственную супертеорию, она вполне вписывается в рамки самой науки. Действительно задача создания истинной целостной теории всего проще, чем задача создания физической теории всего. Как мы видим, физические теории всего стремятся свести законы физики к единой формуле — все те законы, что управляют взаимодействием частиц и атомов, звезд и галактик; многими сложными сущностями со сложными взаимодействиями. Проще и разумнее искать основные законы и процессы, которые порождают эти су щн ости и их взаимодействия.
Компьютерное моделирование сложных структур показывает, что сложное создается и может быть объяснено базовыми и относительно простыми начальными условиями. Как показала теория клеточных автоматов Джона фон Неймана, достаточно определить основные составляющие системы и задать правила — алгоритмы — управляющие их поведением (это основа всех компьютерных моделей: разработчики указывают компьютеру, что делать на каждом этапе процесса моделирования, а компьютер выполняет все остальное). Ограниченный и неожиданно простой набор базовых элементов, управляемых небольшим количеством алгоритмов, может создать кажущуюся непостижимой сложность, если процессу позволено разворачиваться во времени. Набор правил, несущих информацию для элементов, запускает процесс, упорядочивающий и организующий элементы, которые получают, таким образом, возможность создавать все более сложные структуры и отношения.
В попытках создать истинную целостную теорию всего мы можем следовать аналогичным путем. Мы можем начать с элементарных вещей — вещей, которые порождают другие вещи, не будучи порождаемыми ими. Затем мы должны определить простейший набор правил, согласно которым будет создаваться нечто более сложное. В принципе, затем мы должны быть в состоянии объяснить, как возникла каждая «вещь» в мире.
Кроме теорий струн и суперструн в новой физике существуют теории и концепции, благодаря которым этот грандиозный замысел может осуществиться. Используя открытия в передовых областях теорий частиц и поля, мы можем определить основу, которая порождает все, не будучи сама при этом чем-то порождаемой. Эта основа, как мы увидим, — море виртуальной энергии, известное как квантовый вакуум. Мы можем также обратиться к множеству правил (законов природы), которые сообщают нам, как базовые элементы реальности — частицы, известные как кванты, — при взаимодействии со своей космической основой превращаются в сложные вещи.
Однако мы должны добавить новый элемент, чтобы получить истинную целостную теорию всего. Известные в настоящий момент законы, по которым существующие объекты мира возникают из квантового вакуума, — это законы взаимодействия, основанные на передаче и трансформации энергии. Этих законов оказалось достаточно для объяснения, как реальные объекты — в форме пар частица-античастица — создаются в квантовом вакууме и возникают из него. Но они не предоставляют объяснения того, почему в Большом взрыве было создано больше частиц, чем античастиц; а также как в течение миллиардов лет сохранившиеся частицы объединялись во все более и более сложные структуры: в галактики и звезды, атомы и молекулы, и (на подходящих планетах) в макромолекулы, клетки, организмы, общества, экологические ниши и целые биосферы.
Чтобы объяснить присутствие значительного числа частиц во Вселенной («материи» в противоположность «антиматерии») и непрерывную, но отнюдь не равномерную и линейную эволюцию всего, что существует, мы должны признать присутствие фактора, который не является ни материей, ни энергией. Важность этого фактора теперь признается не только в социальных науках и науках о человеке, но и в физике и естественных науках. Это информация — информация как реальный и эффективный фактор, устанавливающий параметры Вселенной при ее рождении, а впоследствии управляющий эволюцией ее базовых элементов, превращающихся в сложные системы.
Большинство из нас под информацией понимают данные или то, что известно человеку. Физические и естественные науки открывают, что информация выходит далеко за границы сознания отдельного человека и даже всех людей вместе взятых. Информация является неотъемлемым аспектом как физической, так и биологической природы. Великий физик Дэвид Бом назвал информацией процесс, который воздействует на получателя, «формируя» его. Мы примем эту конце пци ю.
Ин-формирование — это не человеческий продукт, не то, что мы создаем, когда пишем, считаем, говорим и передаем сообщения. Мудрецы древности давно знали, а современные ученые узнают это снова, что ин-формация присутствует в мире независимо от человеческой воли и действий и является определяющим фактором в эволюции всего, что наполняет реальный мир. Основа создания истинной теории всего — это признание того, что ин-формация является фундаментальным фактором природы.
О ЗАГАДКАХ И МИФАХ
Движущие силы грядущей смены парадигмы в науке
Мы начнем наш поиск истинной целостной теории всего с рассмотрения факторов, которые приближают науку к смене парадигмы. Ключевыми факторами являются загадки, которые появляются и накапливаются в ходе научного исследования: аномалии, которые существующая парадигма объяснить не в состоянии. Это подталкивает научное сообщество к поиску новых подходов к аномальным феноменам. Такие исследовательские попытки (мы будем называть их «научными мифами») содержат много идей. Некоторые из таких идей могут содержать ключевые концепции, которые приведут ученых к новой парадигме — к парадигме, которая сможет прояснить загадки и аномалии и послужить основой для истинной целостной теории всего.
Ведущие ученые стремятся расширить и углубить свое понимание исследуемого сегмента реальности. Они понимают все больше и больше о соответствующей части или аспекте реальности, но не могут изучить эту часть или аспект непосредственно — они способны постичь его только через концепции, превращенные в гипотезы и теории. Концепции, гипотезы и теории недостаточно вески, они могут быть и ошибочными. По сути, отличительной чертой по-настоящему научной теории (по мнению философа науки сэра Карла Поппера) является опроверга- емость. Теории опровергаются, когда предсказания, сделанные на их основе, не подтверждаются наблюдениями. В этом случае наблюдения аномальны, и рассматриваемая теория либо считается ошибочной и отвергается, либо нуждается в пересмотре.
Опровержение теорий — это двигатель настоящего научного прогресса. Когда все работает, прогресс может существовать, но он частичен (представляет собой доработку существующей теории для того, чтобы она соответствовала новым наблюдениям). Настоящий прогресс происходит тогда, когда это невозможно. Рано или поздно наступает момент, когда вместо того, чтобы пытаться пересмотреть существующие теории, ученые предпочитают начать поиск более простой и многое объясняющей теории. Открывается путь к фундаментальному обновлению теории: к смене парадигмы.
Смена парадигмы запускается накоплением наблюдений, которые не вписываются в принятые теории и не могут вписаться в них после простой доработки таких теорий. Приходит этап появления новой и более приемлемой научной парадигмы. Задача состоит в том, чтобы найти фундаментальные новые концепции, которые станут основой новой парадигмы.
Существуют строгие требования к научной парадигме. Теория, основанная на ней, должна позволять ученым объяснять все открытия, которые могла объяснить предыдущая теория, а также аномальные наблюдения. Она должна объединять все относящиеся к делу факты в более простую и в то же время более полную конце пци ю. Именно это сделал Эй нш тейн на рубеже XX столетия, когда прекратил искать причины странного поведения света в рамках физики Ньютона и вместо этого создал новую концепцию физической реальности — теорию относительности. Как сказал он сам, нельзя решить проблему на том же уровне, на котором она возникла. За неожиданно короткое время физическое сообщество отказалось от классической физики, основанной Ньютоном, и ее место заняла революционная концепция Эйнштейна.
В первом десятилетии XX века наука пережила смену парадигмы. Сейчас, в первом десятилетии века XXI, загадки и аномалии накапливаются снова, и научное сообщество стоит перед лицом следующей смены парадигмы — такой же фундаментальной и революционной, как переход от механистического мира Ньютона к относительной Вселенной Эйнштейна.
Современная смена парадигмы уже некоторое время назревала в передовых научных кругах. Научные революции — это не мгновенные процессы, когда новая теория сразу же занимает свое место. Они могут быть быстрыми, как в случае с теорией Эйнштейна, или же более растянутыми во времени, как, например, переход от классической теории Дарвина к более широким биологическим концепциям постдарвинизма.
Прежде чем начинающиеся революции приводят к окончательному результату, науки, в которых существуют аномалии, проходят через период неустойчивости. Принадлежащие к общепринятому направлению ученые защищают существующие теории, в то время как ученые-вольнодумцы в передовых областях исследуют альтернативы. Последние выдвигают новые идеи, предлагающие по-иному взглянуть на феномены, знакомые традиционным ученым. На некоторое время альтернативные концепции, существующие изначально в форме рабочих гипотез, кажутся если не фантастичными, то странными. Они иногда напоминают мифы, придуманные исследователями с богатым воображением. Однако таковыми они не являются. «Мифы» серьезных исследователей основаны на тщательно выверенной логике; они объединяют то, что уже известно о сегменте мира, который исследует определенная дисциплина, с тем, что пока ставит в тупик. Это не обычные мифы, это «научные мифы» — продуманные гипотезы, которые открыты проверке и, следовательно, могут быть подтверждены или опровергнуты при помощи наблюдений и экспериментов.
Изучение аномалий, которые обнаруживаются при наблюдениях и в экспериментах, и измышление проверяемых мифов, которые могут объяснить их, являются главными компонентами фундаментального научного исследования. Если аномалии продолжают существовать несмотря на все усилия ученых, придерживающихся старой парадигмы, и если тот или иной научный миф, выдвинутый учеными-вольнодумцами, предлагает более простое и логичное объяснение, критическая масса ученых (в основном, молодых) перестает придерживаться старой парадигмы. Так начинается смена парадигмы. Концепция, которая до сего момента была мифом, начинает считаться надежной научной теорией.
Существуют бесчисленные примеры как успешных, так и провалившихся мифов в истории науки. Подтвержденные мифы — считающиеся надежными, хоть и не абсолютно истинными научными теориями, — включают предположение Чарльза Дарвина, что все живые виды произошли от общих предков, и гипотезу Алана Гута и Андрея Линде, что Вселенная появилась при сверхбыстром «расширении», последовавшем за ее рождением во время Большого взрыва. Провалившиеся мифы (те, которые предлагали не точное или не лучшее объяснение соответствующих феноменов) включают идею Ханса Дриша, что эволюция жизни следует предопределенному плану в направляемом определенной целью процессе, называемом энтелехия, и гипотезу Эйнштейна, что дополнительная физическая сила, называемая космологической константой, не дает Вселенной погибнуть из-за силы гравитации. (Интересно, что, как мы узнаем, некоторые из этих положений в наше время подвергаются сомнениям: возможно, что теория расширения Гута и Линде будет заменена более широкой концепцией циклической Вселенной, а космологическая константа Эйнштейна все же не была ошибочной...)
Примеры современных научных мифов
Здесь представлены три рабочие гипотезы — «научных мифа» — выдвинутых высокоуважаемыми учеными. Все три, хотя и кажутся невероятными, привлекли к себе серьезное внимание со стороны научного сообщества.
10100 вселенных
В 1955 году физик Хью Эверетт предложил поразительное объяснение квантового мира (ставшее впоследствии основой для одного из самых популярных романов Майкла Крайтона «Стрела времени»). Гипотеза параллельных вселенных Эверетта связана с загадочным открытием в квантовой физике: пока частицу не наблюдают, не измеряют и никак на нее не воздействуют, она находится в любопытном состоянии, которое является суперпозицией всех возможных состояний. Однако когда частицу наблюдают, измеряют или воздействуют на нее, это состояние суперпозиции исчезает: частица находится в единственном состоянии, как и любой «обычный» предмет. Так как состояние суперпозиции описывается как сложная волновая функция, связанная с именем Эрвина Шре- дингера, то, когда состояние суперпозиции исчезает, говорят, что происходит коллапс волновой функции Шредингера.
Проблема в том, что невозможно сказать, какое из множества возможных виртуальных состояний примет частица. Выбор частицы кажется непредопределимым — совершенно не зависимым от условий, которые запускают коллапс волновой функции. Согласно гипотезе Эверетта, неопределимость коллапса волновой функции не отражает существующих в мире условий. Здесь нет неопределенности: каждое виртуальное состояние, избранное частицей, определенно — оно просто присутствует в мире само собой!
Вот как происходит коллапс: когда квант измеряют, существует некоторое количество возможностей, каждая из которых связана с наблюдателем или измерительным прибором. Мы воспринимаем только одну из возможностей в кажущемся случайным процессе выбора. Но, по мнению Эверетта, выбор не случаен, так как этого выбора не происходит: все возможные состояния кванта реализуются каждый раз, когда его измеряют или наблюдают; они просто
не реализуются в одном мире. Многие возможные состояния кванта реализуются в таком же количестве вселенных.
Предположим, что, когда такой квант, как электрон, измеряют, существует пятидесятипроцентная вероятность того, что он направится вверх, и такая же вероятность того, что он направится вниз. Тогда у нас есть не одна Вселенная, в которой квант может с вероятностью 50 на 50 направиться вверх или вниз, а две параллельных. В одной из вселенных электрон действительно движется вверх, а в другой направляется вниз. В каждой из этих вселенных есть также наблюдатель или измерительный прибор. Два исхода существуют одновременно в двух вселенных, так же как и наблюдатели или измерительные инструменты.
Конечно, когда многочисленные состояния суперпозиции частицы сходятся в одно, существуют не только два, а большее количество возможных виртуальных состояний, которые эта частица может принять. Таким образом, должно существовать множество вселенных, возможно, около 10100, в каждой из которых существуют наблюдатели и измерительные инструменты.
Созданная наблюдателем Вселенная
Если существует 10100 или даже 10500 вселенных (притом, что в большинстве из них жизнь возникнуть не могла никогда), как же получилось, что мы живем в такой Вселенной, где существуют сложные формы жизни? Может ли это быть простой случайностью? Многие научные мифы посвящены этому вопросу, включая антропный космологический принцип, который утверждает, что наше наблюдение за этой Вселенной имеет отношение к такому счастливому стечению обстоятельств. Недавно Стивен Хокинг из Кембриджа и Томас Хер- тог из ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям) предложили математически оформленный ответ. Согласно их теории Вселенной, созданной наблюдателем, не отдельные вселенные ответвляются во времени и существуют сами по себе (как предполагает теория струн), а все возможные вселенные существуют одновременно в состоянии суперпозиции. Наше существование в этой Вселенной избирает путь, который ведет именно к такой Вселенной, среди всех других путей, ведущих ко всем другим вселенным; все остальные пути исключаются. Таким образом, в этой теории причинная цепь событий перевернута: настоящее определяет прошлое. Это было бы невозможно, если бы Вселенная имела определенное изначальное состояние, так как из определенного состояния родилась бы определенная история. Но, утверждают Хокинг и Хертог, у Вселенной нет изначального определенного состояния, нет точки отсчета — такой границы просто не существует.
Голографическая Вселенная
Этот научный миф утверждает, что Вселенная является голограммой (или, по крайней мере, может считаться таковой). (В голограмме, о чем мы подробнее поговорим чуть позже, двухмерная модель создает картину в трех измерениях.) Считается, что вся информация, которая составляет Вселенную, находится на ее периферии, являющейся двухмерной поверхностью. Эта двухмерная информация возникает внутри Вселенной в трех измерениях. Мы видим Вселенную трехмерной, несмотря на то, что нечто, делающее ее такой, какая она есть, является двухмерным полем информации. Почему же эта кажущаяся нелепой идея стала темой споров и исследований?
Проблема, которую устраняет теория голографической Вселенной, относится к сфере термодинамики. Согласно ее твердо установленному второму закону, уровень хаоса никогда не может снизиться в закрытой системе. Это означает, что уровень хаоса никогда не может снизиться во Вселенной в целом потому, что, если мы рассматриваем космос во всей его полноте, он является закрытой системой (нет внешнего и, следовательно, нет ничего, что могло бы стать открытым). То, что уровень хаоса не может снизиться, означает, что порядок, который может быть представлен как информация, не способен увеличиться. Согласно квантовой теории, информация, которая создает или поддерживает порядок, должна быть постоянной, ее не может стать больше или меньше.
Но что происходит с информацией, когда материя исчезает в черных дырах? Может показаться, что черные дыры уничтожают информацию, содержащуюся в материи. Это, однако, бросает вызов квантовой теории. Чтобы разрешить эту загадку, Стивен Хокинг вместе с Якобом Бекенштейном, работавшим тогда в Принстонском университете, вместе вывели, что хаос в черной дыре пропорционален площади ее поверхности. Внутри черной дыры есть гораздо больше места для порядка и информации, чем на поверхности. В одном кубическом сантиметре, например, есть место для 1099 планковских объемов и всего для 1066 битов информации на поверхности (планковский объем — это почти непостижимо малое пространство, ограниченное сторонами в 10-35 метров). Леонард Сасскинд из Стэндфорда и Герард 'т Хоофт из Утрехского университета выдвинули предположение, что информация внутри черной дыры не потеряна — она голографически сохранена на ее поверхности.
Математика обнаружила неожиданное применение для голограмм в 1998 году, когда Хуан Малдасена, будучи тогда в Гарвардском университете, попытался поработать с теорией струн в условиях квантовой гравитации. Малдасена выяснил, что со струнами легче работать в пятимерных пространствах, чем в четырехмерных. (Мы воспринимаем пространство в трех измерениях: две плоскости вдоль поверхности и одна вертикально. Четвертое измерение будет располагаться перпендикулярно этим трем, но его нельзя воспринять. Математики могут добавлять любое число измерений, все дальше уходя от воспринимаемого мира.) Решение казалось очевидным: предположим, что пятимерное пространство внутри черной дыры в действительности является голограммой четырехмерного пространства на ее поверхности. Тогда можно производить отно-
сительно легкие подсчеты в пяти измерениях, работая с четырехмерным пространством.
Подойдет ли прием уменьшения количества измерений для Вселенной в целом? Как мы видели, ученые, работающие в рамках теории струн, бьются со множеством дополнительных измерений, выяснив, что трехмерного пространства недостаточно для того, чтобы выполнить их задачу: связать вибрации различных струн во Вселенной в единое уравнение. Голографический принцип мог бы помочь, так как Вселенную можно было бы считать многомерной голограммой, хранящейся в меньшем количестве измерений на своей периферии.
Голографический принцип мог бы облегчить подсчеты в рамках теории струн, но он несет в себе фантастические предположения касательно природы мира. Даже Герард 'т Хоофт, бывший одним из основоположников этого принципа, уже не считает его неоспоримым. Он сказал, что в данном контексте голография является не принципом, а проблемой. Возможно, предположил он, квантовая гравитация могла бы быть выведена из более основополагающего принципа, не подчиняющегося законам квантовой механики.
Во времена научных революций, когда существующая парадигма находится под давлением, выдвигаются новые научные мифы, но не все из них находят подтверждение. Теоретики укрепились в убеждении, что, как сказал Галилео, «книга природы написана на языке математики», и забыли, что не все в языке математики существует в книге природы. В результате множество математически оформленных мифов остаются всего лишь мифами. Другие, однако, несут в себе зародыши значительного научного прогресса. Изначально никто не знает наверняка, какие из семян прорастут и принесут плоды. Поле бурлит, находясь в состоянии творческого хаоса.
Таково положение дел сегодня во множестве научных дисциплин. Множится число аномальных феноменов в физической космологии, квантовой физике, в эволюционной и квантовой биологии и в новой сфере исследований сознания. Они создают все больше неопределенности и заставляют открытых новому ученых раздвигать границы принятых теорий. В то время как консервативные исследователи настаивают, что научными могут считаться только идеи, опубликованные в известных научных журналах и воспроизведенные в учебниках, передовые исследователи ищут фундаментально новые концепции, включая те, что считались выходящими за рамки их дисциплин всего несколько лет назад.
Все больше научных дисциплин описывают мир все более невероятным образом. Космология добавила в него темную материю, темную энергию и многомерные пространства; квантовая физика — частицы, которые мгновенно связаны в пространстве-времени на более глубоких уровнях реальности; биология — живую материю, которая демонстрирует целостность квантов; а исследования сознания — независимые от пространства и времени трансперсональные связи. Это лишь немногие из уже подтвержденных научных теорий, которые теперь считаются полноправными.
КРАТКИМ ПЕРЕЧЕНЬ ЗАГАДОК СОГЛАСОВАННОСТИ
Мы продолжим наш поиск целостной теории всего, составив перечень открытий, которые сегодня ставят ученых в тупик. Очевидно, что этот список не может включить все загадки, появившиеся в различных сферах научных исследований. Однако в нем присутствуют разнообразные загадки, которые значимы сами по себе и неожиданно часто появляются в разных научных сферах. Это загадки согласованности. Имеется в виду не обыкновенная заурядная согласованность, а удивительное разнообразие, в котором части согласованной системы так точно подогнаны друг к другу, что изменение одной вызывает изменения во всех остальных. Более того, изменения распространяются по системе почти мгновенно и сохраняются во времени. Части системы как будто являются нелокальными — они не привязаны к тому месту, в котором находятся, а существуют в некотором роде во всей системе. В этой главе мы узнаем, как эта странная форма согласованности проявляет себя в физическом мире, в живом мире и в мире сознания [1].
ЗАГАДКИ СОГЛАСОВАННОСТИ В КВАНТОВОЙ ФИЗИКЕ
Согласованность — это хорошо известный в физике феномен. В обычной форме он означает, что свет состоит из волн, имеющих постоянное различие по фазе. Фазовые отношения остаются постоянными, а процессы и ритмы гармонизированы. Свет обычных источников остается согласованным в пределах нескольких метров, свет технологических источников (лазеров, микроволновых печей и тому подобного) остается согласованным на значительно больших расстояниях. Но согласованность, обнаруженная в настоящий момент, является более сложной и значимой, чем ее стандартная разновидность. Она свидетельствует о почти мгновенной корреляции между частями или элементами системы — будь эта система атомом, организмом или галактикой. Все части системы, обладающей такой согласованностью, настолько связаны, что происходящее с одной частью происходит также и с другими.
Нелокальная согласованность — это всего лишь один из неожиданных феноменов, обнаруженных в XX веке. Картина мира квантовой физики — физики сверхмалой сферы физической реальности — стала куда более странной, чем можно было вообразить. Открытия свидетельствуют о том, что самые малые единицы материи, силы и света являются не вполне «разделенными реальностями», а особыми формами и сгустками энергетических полей. Некоторые из этих «квантов» обладают качествами материи — такими как масса, гравитация и инерция. Иные обладают качествами силы, являясь частицами, которые обеспечивают эффективное взаимодействие между подобными материи частицами. Есть и другие, обладающие качествами света, они несут электромагнитные волны, которые включают в себя видимый спектр. Но в действительности кванты не отдельны друг от друга, так как, побывав однажды в одинаковом состоянии, они остаются взаимосвязанными друг с другом вне зависимости от того, как далеко друг от друга находятся. И никакие кванты не ведут себя как физические объекты. Они обладают и корпускулярными, и волновыми качествами, которые, как кажется, зависят от того, каким образом проводятся эксперименты, в которых их наблюдают. Более того, когда измеряется одно из их качеств, другие оказываются недоступными для наблюдения и измерения.
Странный мир кванта
Важная веха: связанные частицы
В первоначальном состоянии кванты отнюдь не находятся в единственном месте во времени. Каждый квант есть одновременно и «здесь», и «там» — и в некотором смысле в пространстве-времени он присутствует везде.
■ Пока за квантами не наблюдают и их не измеряют, у них нет определенных характеристик, они существуют в нескольких состояниях одновременно. Эти состояния не реальны, а виртуальны — кванты способны их принимать, когда их наблюдают или измеряют. Наблюдатель или измерительный прибор как будто вылавливают квант из моря возможностей. Когда квант покинул море, он становится реальным, а не просто виртуальным, но мы никогда не можем знать заранее, каким зверем из всех возможных он станет. Возможно, квант может самостоятельно выбирать свое реальное состояние среди виртуальных.
■ Даже когда квант находится в реальном состоянии, он не позволяет нам наблюдать и замерять все параметры своего состояния одновременно: когда мы измеряем один параметр (например, позицию или энергию), другие становятся неясными (такие как скорость движения или время наблюдения).
■ Кванты очень социальны: если они находились в одинаковом состоянии, они остаются связанными друг с другом вне зависимости от того, на каком расстоянии друг от друга оказались. Когда один квант из пары взаимосвязанных наблюдается или измеряется, он выбирает собственное реальное состояние — и его близнец тоже выбирает собственное состояние, но не свободно: он выбирает его в соответствии с выбором первого. Второй всегда выбирает дополнительное состояние и никогда — состояние, выбранное первым.
■ В сложной системе (такой как ситуация физического эксперимента) кванты демонстрируют такое же социальное поведение. Если мы проведем измерение одного кванта в системе, другие также перейдут из виртуального состояния в реальное. Более того, если мы создаем экспериментальную ситуацию, в которой определенный квант может быть измерен индивидуально, все другие кванты становятся реальными, даже если эксперимент не проведен...
Классическая механика, физика Исаака Ньютона, предлагает доступную концепцию физической реальности. Труд Ньютона «Математические начала натуральной философии», опубликованный в 1687 году, с геометрической точностью показал, что материальные тела на Земле движутся в соответствии с выраженными математически законами, в то время как планеты в небесах вращаются в соответствии с законами Кеплера. Движение всех тел точно определяется условиями, в которых оно начинается, так же как движение маятника определяется его длиной и изначальным положением, а траектория снаряда — углом пуска и ускорением. С математической определенностью Ньютон предсказывал положение планет, движение маятников, траекторию снарядов и движение материальных точек, которые в его физике являются неделимыми строительными блоками Вселенной.
Более сотни лет назад механистический предсказуемый мир Ньютона попал в беду. С разделением атома в конце XIX века (а потом и атомного ядра на составляющие в начале XX века) распалось не только физическое тело. Зашатались основы естественных наук: эксперименты в физике начала XX века разрушили господствующие представления о том, что реальность состоит из неделимых элементов. Однако физики не смогли предложить такой же здравой и доступной концепции вместо отвергнутой. Сама идея материи стала проблематичной. Субатомные частицы, которые возникали, когда атомы и атомные ядра разделялись, вели себя не так, как обычная материя: они обладали загадочной взаимосвязью, известной как нелокаль- ность, и двойственной природой, состоящей из волновых и корпускулярных качеств.
Оказалось, что частицы, составляющие явный аспект реальности, — это не крошечные материальные точки, подобные маленьким шарикам материи, а волны (точнее, стоячие волны). В квантовой физике они описываются волновыми функциями. Вся видимая Вселенная определяется законами, которые управляют интерференцией этих волн. Возможные интерференционные фигуры стоячих волн мы знаем как атомы, определяющие, какого рода молекулы могут из них образовываться и, следовательно, какие химические системы могут возникнуть. Интерференционные фигуры молекул определяют, в свою очередь, возможные виды межмолекулярных взаимодействий, включая сложные взаимодействия, образующие основу жизни.
Виды возможных взаимодействий определяются, в свою очередь, виртуальными состояниями. Как только что было указано, каждая частица, каждый атом и каждая молекула имеют не только то состояние, в котором они находятся во время наблюдения, но и состояния, называемые «виртуальными». Виртуальные состояния описываются вероятностными функциями и битами информации. Они становятся реальными, когда частица, атом или молекула их принимает.
Совокупность виртуальных состояний, которые могут принять определенные частицы, атомы или молекулы, в отличие от самих состояний не случайна. Порядок виртуальных состояний определенной частицы (атома или молекулы) контролирует переходные, вибрационные и вращательные движения этой частицы (или атома, или молекулы). Этот порядок виртуальных состояний определяет движение химических систем через поверхности потенциальной энергии, ведя их от одного конформного состояния к другому — от одной химической или биохимической системы к другой.
Каждая система, которая возникает в явном мире, представляет собой выбор из совокупности виртуальных состояний, доступных ей. Происходит непрерывная трансформация из виртуальных состояний в реальные. Квантовый физик и химик Лотар Шефер описывает это как «непрерывный танец», в котором принимаемые состояния непрерывно становятся виртуальными, в то время как незанятые состояния становятся реальными. Как он пишет, «в основе всего трансцендентальный (то есть виртуальный) и реальный порядок соединены в вечном яростном объятии».
Загадочное взаимодействие реальных и виртуальных состояний в физическом мире дополняется еще одной загадкой: неизменной и превосходящей пространство и время связью между частицами в реальном состоянии. Известный парадокс ЭПР (изначально предложенный Альбертом Эйнштейном вместе с коллегами Борисом Подольским и Натаном Розеном) показывает, что частицы, однажды находившиеся в одинаковом состоянии (в одинаковой системе координат), остаются мгновенно и прочно связанными. Такая связь характеризует целые атомы: современные эксперименты с «телепортацией» показывают, что, когда один из пары взаимосвязанных атомов связывается с третьим атомом, квантовое состояние третьего мгновенно переносится (направляется) на другие два атома — вне зависимости от того, как далеко находится тот атом.
Удивительный факт, возникающий из этого загадочного квантового океана, состоит в том, что частицы, а также атомы, состоящие из частиц, не являются одиночками. Они очень дружелюбны и при определенных условиях так тесно взаимосвязаны друг с другом, что находятся не просто здесь или там, а во всех учтенных местах одновременно. Их нелокальность не подвластна ни времени, ни пространству: она существует вне зависимости от того, в миллиметрах или световых годах изменяется расстояние между частицами и атомами, в секундах или миллионах лет измеряется разделяющее их время.
Квантовая нелокальность: революционные эксперименты
ЭПР-эксперимент
ЭПР-эксперимент — первый из революционных экспериментов, подтверждающих нелокальность микросферы физической реальности, — был предложен Альбертом Эйнштейном и его коллегами Борисом Подольским и Натаном Розеном в 1935 году. В этом «мысленном эксперименте» (названном так потому, что в то время он не мог быть проведен эмпирически) предполагалось взять две частицы в так называемом синглетном состоянии, в котором их спины аннулируют друг друга, а общий спин оказывается равным нулю. Затем частицы разделяются и отдаляются друг от друга. Если затем замерить спиновые состояния обеих частиц, мы, как полагал Эйнштейн, получим информацию об обоих спиновых состояниях одновременно. Эйнштейн верил, что этот эксперимент покажет, что странное ограничение, касающееся того, что может быть измерено, согласно принципу неопределенности Гейзенберга, не работает — теория, на которой он основывается, предлагает неполное описание физической реальности.
Когда экспериментальная аппаратура стала достаточно мощной, чтобы проверить правоту Эйнштейна, оказалось, что все происходит не совсем так. Предположим, мы замеряем спиновое состояние одной из частиц — частицы А — вдоль, скажем, осиz (допустимыми спиновыми состояниями являются «вверх» и «вниз» вдоль осей x, y и z). Предположим, наше измерение показало, что спин частицы направлен «вверх». Так как спины частиц должны взаимно уничтожаться, спин частицы В определенно должен быть направлен «вниз». Но частицы разделены, поэтому это требование не должно исполняться. Однако именно так и происходит. Каждое измерение одной частицы влечет за собой добавочный результат при измерении другой. Оказывается, что измерение частицы А мгновенно оказывает влияние на В, заставляя ее спинно-волновую функцию принять дополнительное состояние. Измерение А не просто обнаруживает уже установленное состояние В — оно создает его.
Мгновенный эффект переходит от А к В, передавая точную информацию о том, что измеряется. В «знает», когда А измеряется, какой точно параметр исследуется и с каким результатом, так как соответствующим образом выбирает свое состояние. Нелокальная связь устанавливается между А и В, несмотря на расстояние, которое их разделяет.
Эксперименты, проведенные в 1980 годах Аленом Аспектом и его коллегами и повторенные Николасом Гизином в 1997 году, показывают, что скорость, с которой передается эффект, поразительна. В экспериментах Аспекта сообщение между частицами, находящимися на расстоянии 12 метров друг от друга, произошло, по оценкам ученых, менее чем за одну биллионную секунды, что примерно в 20 раз быстрее скорости, с которой свет перемещается в пустом пространстве. В эксперименте Гизина частицы, находившиеся друг от друга на расстоянии 10 километров, сообщались между собой со скоростью, в 20 тысяч раз превышающую скорость света, — считавшийся непреодолимым скоростной предел теории относительности. Эксперименты также показывают, что связь между частицами осуществляется не обычными способами через измерительную аппаратуру; она внутренне присуща самим частицам. Частицы «связаны», и эта связь не чувствительна ни к расстоянию в пространстве, ни к разнице во времени.
В последующих экспериментах использовались еще бо$льшие расстояния, но удивительные результаты не изменились. Оказывается, разлучение не разделяет частицы друг с другом — в противном случае измерение одной не оказывало бы влияния на другую. Даже не обязательно, чтобы частицы появлялись в одинаковом квантовом состоянии. Эксперименты показывают, что любые две частицы, будь то электроны, нейтроны или фотоны, могут возникать в различных точках пространства и времени; если они когда-либо сошлись вместе в одной системе координат, этого достаточно, чтобы они продолжали действовать как часть одной квантовой системы даже тогда, когда они разделены...
Эксперименты с телепортацией
Последние эксперименты показали, что форма нелокальной связи, известная как телепортация, существует не только между отдельными частицами, но и между целыми атомами. Телепортация с 1997 года получила экспериментальное подтверждение в отношении квантового состояния фотонов в световых пучках и состояния магнитных полей, созданных облаками атомов. Весной 2004 года были проведены важнейшие эксперименты: две команды физиков, одна в Национальном институте стандартов в Колорадо, а другая — в Инсбрукском университете в Австрии, продемонстрировали, что квантовое состояние целых атомов может быть телепортировано при помощи перемещения квантовых битов («кубитов»), которые определяют атомы. В эксперименте, проведенном в Колорадо М. Д. Барретом, было успешно телепортировано основное состояние ионов бериллия, а в эксперименте, проведенном в Инсбруке М. Рибе, были телепорти- рованы основное и метастабильное состояния притянутых магнетически ионов кальция. Физики провели телепортацию с удивительной точностью — 78% командой Колорадо и 75% командой Инсбрука — используя разные техники, но следуя одному основному протоколу.
Первые два заряженных атома, названные А и Б, были «связаны», как и предполагалось в эксперименте ЭПР. Затем подготавливался третий атом, П, вводившийся в особое квантовое состояние, которое и должно было телепортироваться. Затем А, один из связанных ионов, измерялся вместе с подготовленным атомом П. В тот момент менялось внутреннее квантовое состояние Б: атом принимал то самое состояние, которое было закодировано в П! Квантовое состояние П оказывается телепортированным в Б.
Хотя в экспериментах используются сложные процедуры, процессы реального мира, на которые они указывают, относительно понятны. Когда А и П измеряются вместе, существовавшая прежде нелокальная связь между А и Б обеспечивает нелокальную передачу состояния от П к Б. В ЭПР-эксперименте одна из пары связанных частиц «ин-формирует» другую о своем замеряемом состоянии; сходным образом в экспериментах с телепортацией измерение одного из пары ионов, которые связаны между собой и с третьим ионом, передает состояние последнего двум другим. Так как процесс нарушает квантовое состояние А и воссоздает его в П, он заставляет вспомнить научно-фантастическую идею о телепортации объекта из одного места в другое.
Хотя телепортация целых объектов, не говоря уже о людях, в настоящий момент недоступна, аналогичный процесс на человеческом уровне все же можно представить. В этом «мысленном эксперименте» мы возьмем двух эмоционально связанных друг с другом людей, скажем, Арчи и Бетти, влюбленных друг в друга. Мы попросим третьего человека, Петру, сосредоточиться на определенной мысли или образе. Затем мы создадим глубокую «трансперсональную» связь между Арчи и Петрой путем их совместной молитвы или медитации. Если телепортация на человеческом уровне работает, в тот момент, когда Арчи и Петра войдут в общее медитативное состояние, мысль или образ, на котором была сосредоточена Петра, исчезнет из ее сознания, чтобы появиться в сознании Бетти.
Эксперименты в области телепортации открывают перед нами обширные и на сегодняшний момент более реалистичные перспективы. Вскоре физики найдут способ телепортировать кубиты не просто от одного атома к другому, а среди большого числа частиц одновременно. Это породит множество технологических инноваций, включая новое поколение сверхбыстрых квантовых компьютеров. Когда большое число связанных частиц распределены в структуре компьютера, квантовая телепортация может создавать мгновенную передачу информации среди них, и для этого им вовсе не обязательно находиться рядом или быть связанными проводами.
ЗАГАДКИ СОГЛАСОВАННОСТИ В КОСМОЛОГИИ
Космология, отрасль астрономических наук, переживает потрясения. Чем глубже проникают новые мощные инструменты в труднодоступные области Вселенной, тем больше обнаруживается загадок. И все они имеют общий элемент — демонстрируют поразительную согласованность во всех сферах пространства и времени.
Удивительный мир новой космологии
Важная веха: согласованный и согласованно развивающийся космос
Вселенная гораздо сложнее и согласованнее, чем кто-либо (кроме поэтов и мистиков) может себе представить. Результаты некоторых наблюдений приводят в замешательство.
Нарушение равенства зарядов. Вселенная, рожденная в Большом взрыве, должна содержать равное количество частиц и античастиц — материи и антиматерии. Но если бы в нашей Вселенной все так и было, сталкивающиеся пары частиц и античастиц уничтожили бы друг друга, и пространство-время было бы лишено того, что нам известно как материя. Однако равновесия между материей и антиматерией не существует: материи достаточно, чтобы наполнить космическое пространство частицами, атомами, звездами и галактиками. (Эта загадка называется «СР-нарушение», где С — это «зарядовое сопряжение», а Р — это «четность», создающая зеркальное изображение.)
Энергия «пустого» пространства. Даже в отсутствие материи космическое пространство не пусто: его занимают поля с положительной энергетической ценностью. Это вызвавшее много споров поле Хиггса и нулевое поле или поле нулевой энергии (ПНЭ). Последнее названо так потому, что энергии этого поля присутствуют даже тогда, когда все традиционные формы энергии исчезают — при температуре, равной абсолютному нулю. Точная величина энергии, присутствующей в свободном от материи (то есть «пустом») пространстве, может быть критическим, пусть и неизвестным пока фактором, который определяет, будет ли Вселенная расширяться вечно, остановится и начнет двигаться к Большому сжатию или же останется балансировать на грани между расширением и сжатием.
Ускорение расширения космоса. Отдаленные галактики набирают скорость, двигаясь прочь друг от друга. Но они должны были замедляться по мере того, как гравитация ослабляет силу Большого взрыва, который направил их в разные стороны. «Недостающая масса» Вселенной. В космосе существует больше гравитационного притяжения, чем может объяснить видимая материя, — однако считается, что только материя обладает массой и, следовательно, способна обнаруживать силу гравитации. Даже когда космологи вводят понятие «темной» (оптически невидимой) материи, ее все равно не хватает. Единообразие некоторых космических пропорций. Масса элементарных частиц, количество частиц и силы, которые существуют между ними, загадочным образом сонастрое- ны, что приводит к возникновению определенных пропорций снова и снова.
|
|
|
|
|
Дата добавления: 2017-03-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 257 | Нарушение авторских прав
Лучшие изречения:
| 2330 - 