Эксперимент по намерению. Запустите сценарий счастливой жизни

Она начала понижать температуру по доле градуса шкалы Кельвина, а после применила сильное магнитное поле. К ее изумлению, атомы продолжали выстраиваться в линию. Тогда она подняла температуру, но атомы снова упорядочились. Что бы она ни делала, атомы каждый раз игнорировали внешнее воздействие. Хотя они с Томом изъяли большую часть магнитных компонентов вещества, оно продолжало становиться все более сильным магнитом.

Сай решила, что это очень странно. Возможно, следовало собрать больше данных, просто чтобы удостовериться, что они не внесли ничего лишнего в систему.

Она повторяла свой эксперимент на протяжении шести месяцев, и весной 2002 года ее компьютерная модель была наконец завершена. Однажды вечером она изобразила результаты компьютерной модели в виде графика, а затем наложила сверху результаты своего реального эксперимента. Они идеально совпали. На экране компьютера была точная копия графика, составленного на основании практических данных. То, что она наблюдала в маленьком кристалле, не было случайным искажением, это было реальностью, которую ей удалось воспроизвести с помощью компьютера. Она даже обозначила места на графике, где должны были располагаться атомы, если бы они подчинялись обычным законам физики. Но атомы выстраивались в линию – так, как им хотелось.

В тот же вечер она написала Розенбауму защищенное паролем сообщение: «Я хочу показать вам кое-что интересное утром». На следующий день они рассмотрели график. Картина была однозначной, они оба это понимали – атомы игнорировали внешние воздействия, подчиняясь вместо этого соседним атомам. Вне зависимости от того, воздействовала ли Сай на кристалл сильным магнитным полем или повышала температуру, атомы преодолевали внешние воздействия.

Единственным объяснением было то, что атомы в таком кристалле были внутренне организованы и вели себя так, как будто они были единым гигантским атомом. Ученые внезапно осознали: все атомы должны быть взаимосвязаны.

Одним из наиболее странных аспектов квантовой физики является феномен нелокальности, которую также образно называют «квантовой запутанностью» или сцепленностью. Датский физик Нильс Бор открыл, что после контакта электронов и протонов эти субатомные частицы навсегда сохраняют «знание» друг о друге и оказывают моментальное взаимное влияние, какое бы расстояние их ни разделяло, несмотря на отсутствие того, что физики считают ответственным за всякое воздействие – взаимообмена силой или энергией. Когда частицы сцеплены, любое состояние одной из них, например магнитная ориентация, всегда будет влиять на состояние другой, вне зависимости от того, насколько далеко они находятся друг от друга. Эрвин Шрёдингер, еще один разработчик квантовой теории, был убежден, что открытие нелокальности является определяющим моментом квантовой теории, ее ключевым свойством и предпосылкой.

Активность сцепленных частиц аналогична поведению близнецов, разделенных при рождении, но навсегда сохраняющих одинаковые интересы и телепатическую связь. Один из близнецов живет в Колорадо, другой – в Лондоне. Хотя они никогда больше не встретятся, оба предпочитают синий цвет, оба работают инженерами, оба любят кататься на лыжах; более того, когда один из них падает и ломает правую ногу на горнолыжном курорте в Колорадо, второй в тот же самый момент также ломает правую ногу, хотя находится на расстоянии шести с половиной тысяч километров и попивает латте в «Старбаксе» [30] . Альберт Эйнштейн отказывался признавать нелокальность, презрительно называя ее Spukhafte Fernwirkungen («жуткое дальнодействие»). Он говорил, что для такой мгновенной связи необходимо, чтобы информация перемещалась быстрее скорости света, следуя известному мысленному эксперименту. Это нарушает положения его собственной теории относительности [31] , так как в теории Эйнштейна скорость света (300 000 километров в секунду) применялась для вычисления абсолютного предельного фактора скорости, с которой один объект может влиять на другой. Объекты не должны быть в состоянии влиять на другие объекты быстрее, чем один объект мог бы достичь другого со скоростью света.

30

Я обязана доступному объяснению квантовой нелокальности исследованиям Даны Зохар, взятым из книги: Zohar D. Quantum self. N. Y.: Bloomsbury, 1991. P. 19–20.

31

Einstein A., Podolsky B., Rosen N. Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete? // Physical review. 1935. № 47. P. 777–780.

Тем не менее современные физики, такие как Алан Аспект и его коллеги в Париже, убедительно продемонстрировали, что скорость света не является абсолютным внешним пределом субатомного мира. Эксперимент Аспекта по вычленению двух протонов из одного атома показал: измерения одного протона мгновенно воздействовали на позицию другого [32] , так что тот принимал ту же или, как выразился ЭВМ-физик Чарльз Н. Беннет, «противоположную судьбу» [33] – то есть направление вращения или позицию.

32

Aspect A. et al. Experimental tests of Bell’s inequalities using time— varying analyzers // Physical review letters. 1982. № 49. P. 1804–1807; Aspect A. Bell’s inequality test: more ideal than ever // Nature. 1999. № 398. P. 189–190.

33

Science fact: scientists achieve Star-Trek-like feat // The associated press. 1997. December 10; опубликовано на сайте CNN http://edition.cnn.com/TECH/9712/10/beam.me.up.ap.

Два протона продолжают взаимодействовать друг с другом – что бы ни случилось с одним, с другим происходит то же самое либо абсолютно противоположное. В настоящее время даже самые консервативные физики принимают нелокальность как некое странное свойство субатомной реальности [34] .

Большая часть квантовых экспериментов включает в себя неравенство Белла. Известный в квантовой физике эксперимент был проведен Джоном Беллом, ирландским физиком, разработавшим практический инструментарий для исследования того, как на самом деле ведут себя квантовые частицы [35] . В этом простом тесте необходимо найти две квантовые частицы, которые когда-то контактировали между собой, затем разъединить их и провести измерения. Это можно уподобить человеческой паре, скажем, Дафне и Теду, которые были вместе, а потом разошлись. Дафна может пойти в любом из двух возможных направлений, так же как и Тед. Здравый смысл говорит нам, что выбор Дафны никак не будет зависеть от Теда.

34

Нелокальность считается доказанной экспериментами Аспекта с коллегами в 1982 году в Париже.

35

Bell J. S. On the Einstein-Podolsky-Rosen paradox // Physics. 1964. № 1. P. 195–200.

Когда Белл проводил свой эксперимент, он ожидал обнаружить, что данные измерений каждой частицы будут отличаться, и это продемонстрирует их «неравенство». Однако при сравнении результаты оказались одинаковыми, а неравенство – нарушенным. Какая-то невидимая нить связывала частицы в пространстве и заставляла их следовать друг за другом. С тех пор физики поняли: когда происходит нарушение неравенства Белла, это значит, что частицы сцеплены.

Неравенство Белла заставило нас многое пересмотреть в нашем понимании вселенной. Принимая нелокальность как факт природы, мы признаем, что два основания, на которых строилось наше мировоззрение, неверны: влияние не происходит посредством времени и расстояния, а частицы (такие как Дафна и Тед), как и все состоящее из них, не существуют независимо друг от друга.

Хотя современные физики принимают нелокальность как данность квантового мира, они успокаивают себя тем, что это странное, противоречащее здравому смыслу свойство субатомной вселенной не применимо к чему-либо более крупному, чем фотон или электрон. Когда дело доходит до уровня атомов и молекул, которые считаются в мире физики «большими», вселенная снова начинает вести себя в соответствии с предсказуемыми, измеримыми законами Ньютона.

При помощи одного кристалла, размером с ноготь, Розенбаум и его аспирантка опровергли это представление. Они доказали: большие объекты, такие как атомы, имеют нелокальную связь, даже в материи настолько большой, что ее можно подержать в руке. Никогда прежде квантовая нелокальность не проявлялась в таком масштабе. Хотя объектом эксперимента был всего лишь маленький кусочек соли, в атомном масштабе это было целое государство, в котором жили миллиард миллиардов (1000 000 000 000 000, или 10¹⁸) атомов. Розенбаум, обычно не желавший рассуждать о том, чего он пока не мог объяснить, понимал: они обнаружили нечто экстраординарное во вселенной. И тогда я поняла, что они открыли механизм намерения: они показали, что атомы, непосредственные составляющие материи, могут испытывать влияние нелокальности. Большие объекты, такие как кристаллы, играли не по правилам большого мира, а по анархическим правилам квантовой вселенной, сохраняя невидимую взаимосвязь при отсутствии видимой причины.

В 2002 году Сай описала эти открытия в статье, а Розенбаум откорректировал ее и послал в журнал «Природа», известный своим консерватизмом и тщательностью при отборе материала. После четырех месяцев переписки с рецензентами статья Гош была напечатана в главном мировом научном журнале – весьма значительное достижение для 26-летней аспирантки [36] .

Один из рецензентов, Влатко Ведрал, отнесся к этому эксперименту со смесью интереса и досады [37] . Югослав по происхождению, он учился в Королевском колледже в Лондоне, пока его страна была погружена в гражданскую войну, приведшую к распаду государства. Ведрал отлично показал себя на своей новой родине и был назначен ведущим специалистом по квантовой информатике в университете Лидса. Высокий и представительный, Ведрал входил в малую исследовательскую группу во Вьенне, работавшую в области передовой квантовой физики, занимаясь в том числе и квантовой сцепленностью.

36

Ghosh S. et al. Entangled quantum state of magnetic dipoles // Nature. 2003. № 435. P. 48–51.

37

Подробности о взглядах Ведрала и его экспериментах получены в многочисленных интервью в феврале, октябре и декабре 2005 года.

Ведрал первым теоретически предсказал эффект, с которым Гош и Розенбаум случайно столкнулись три года спустя. Он отправил статью в «Природу» в 2001 году, но журнал, предпочитавший экспериментальный формат теоретическому, не принял ее. В конце концов Ведрал опубликовал свою статью в «Обозрении физических исследований», основном журнале физиков [38] . Но после того как журнал «Природа» решил опубликовать исследование Гош, его издатели сделали шаг к примирению, предложив Ведралу быть рецензентом ее статьи. Кроме того, ему выделили полосу в том же выпуске, чтобы он высказал свое мнение об этих открытиях.

38

Arnesen С. et al. Thermal and magnetic entanglement in the 1D Heisenberg model // Physical review letters. 2001. № 87: 017901.