Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

Наблюдение в БАК частицы Хиггса (но не суперпартнеров) вызвало среди теоретиков великое оцепенение. Случилось нечто такое, чего просто не могло быть, – в этом были согласны все доказательства, полученные за последние 40 лет и уже закрепленные в учебниках. Выдвигаются предположения, что это еще одно свидетельство в пользу существования Мультивселенной. С этой «антропной» точки зрения, пусть что-то происходит на коротких расстояниях где-то в далеких вселенных-пузырьках, разбросанных по Мультивселенной, но в нашей Вселенной-пузырьке мы видим нечто «неестественно» простое, потому что иначе нас бы здесь не было. Появление таких доводов показывает, что отправить в отставку аргумент «естественности» (вместе с запредельной сложностью теории струн и суперпартнеров) нужно было уже давно.

Коллапс волновой функции Фримен Дайсон

Почетный профессор физики, Институт перспективных исследований. Автор книги A Many-colored Glass: Reflections on the Place of Life in the Universe («Разноцветное стекло: Размышления о месте жизни во Вселенной»).

Девяносто лет назад Эрвин Шрёдингер придумал волновую функцию как метод описания поведения атомов и других маленьких объектов. Согласно правилам квантовой механики, движение объектов непредсказуемо. Волновая функция говорит нам только о вероятностях возможных движений. Когда объект наблюдается, наблюдатель видит, где тот находится, и неопределенность движения исчезает. Знание устраняет неопределенность. Здесь нет никакой загадки.

К сожалению, те, кто пишет о квантовой механике, часто используют выражение «коллапс волновой функции», чтобы объяснить то, что происходит, когда объект наблюдается. Эта фраза вводит в заблуждение, наводя на мысль, что сама волновая функция является физическим объектом. Физический объект может коллапсировать, если врезается в препятствие. Но волновая функция не может быть физическим объектом. Волновая функция – это описание вероятности, а вероятность – это признание в неведении. Неведение не есть физический объект, и волновая функция тоже. Когда новое знание приходит на смену неведению, с волновой функцией не происходит коллапса; она просто становится ненужной.

Квантовые скачки Дэвид Дойч

Физик, Оксфордский университет. Автор книги The Beginning of Infinity: Explanations That Transform the World [18] . Лауреат премии Edge.org в области компьютерных наук.

Термин «квантовый скачок» вошел в повседневный обиход как метафора большого изменения, нарушающего непрерывность. Он также широко распространен в обширной, но весьма унылой области лженауки и мистицизма.

18

Дэвид Дойч. Начало бесконечности. Объяснения, которые меняют мир / пер. Марии Талачевой. М.: Альпина нон-фикшн, 2017.

Этот термин пришел из физики и действительно используется физиками (хотя редко употребляется в печатных работах). Он указывает на тот факт, что множество состояний квантовой физической системы часто бывает дискретно. Однако в квантовой физике нет такого явления, как квантовый скачок. Согласно законам квантовой теории, изменение всегда непрерывно и в пространстве, и во времени. Хорошо, возможно, некоторые физики всё еще признают одно исключение, а именно так называемый коллапс волновой функции, когда объект сознательно и намеренно наблюдается. Но эта бессмыслица – не та бессмыслица, которую я в данном случае имею в виду. Я говорю о заблуждениях, относящихся даже к субмикроскопическому миру, например таких: «Когда электрон в состоянии высокой энергии переходит на уровень с более низкой энергией, испуская фотон, он совершает квантовый скачок с одной орбиты на другую, не проходя через промежуточные состояния».

Или еще хуже: «Когда электрон в туннельном диоде подходит к барьеру, на проникновение через который у него не хватает энергии (так что по законам классической физики он бы отскочил), квантовый феномен туннелирования позволяет ему таинственным образом появиться по другую сторону барьера, при этом не побывав в районе, где у него была бы отрицательная кинетическая энергия».

Правда заключается в том, что в таких ситуациях электрон имеет не какую-то одну энергию или позицию, а набор энергий и позиций, и сам этот допустимый набор может изменяться со временем. Если бы весь ряд энергий туннелирующей частицы был ниже требуемого для преодоления барьера, то она бы действительно отскочила. А если бы электрон в атоме действительно был на дискретном уровне энергии и не произошло бы никакого вмешательства, способного это изменить, то электрон никогда бы не совершил переход ни к какой другой энергии.

Квантовые скачки являются примером того, что было принято называть «действием на расстоянии»: когда что-то в одном месте оказывает воздействие в другом месте без посредничества чего-либо физического. Ньютон называл эту идею «таким великим абсурдом, что, думаю, ни один человек, обладающий компетентным научным мышлением в философских вопросах, в него не впадет» [19] . Эта ошибка имеет аналоги в областях, очень далеких от классической и квантовой физики. Например, в политической философии квантовый скачок называется революцией, и абсурдное заблуждение заключается в том, что прогресса будто бы можно добиться, насильственно уничтожив существующие политические институты и начав всё на пустом месте. В философии науки – это идея Томаса Куна о том, что наука идет вперед через революции, то есть через победы одной научной школы над другой, поскольку сознательно изменить собственные «парадигмы» не способна ни та, ни другая сторона. В биологии аналог квантового скачка называется сальтацией – появлением новой адаптации уже в следующем поколении, и абсурдная теория, допускающая столь стремительные эволюционные изменения, именуется сальтационизмом.

19

Письмо Ричарду Бентли, 25 февраля 1693 г., цит. по: Richard S. Westfall. Never at Rest: A Biography of Isaac Newton. Cambridge University Press, 1983. С. 505. – Примеч. авт.

Ньютон был неправ в том, что бывает какой-то максимальный размер ошибки, которую может совершить компетентный специалист, но он прав в том, что эта конкретная ошибка огромна. Во всех своих версиях она ошибочна по одной причине: во всех случаях расчет делается на то, что необходимая информация возьмется ниоткуда. В реальности пространство по другую сторону барьера не может «знать», что в нем появится электрон, а не протон или бозон, пока этого пространства не достигнет некое физическое изменение, исходящее из электрона. Это справедливо и в том случае, когда речь идет не о пространственном разрыве, а о непосредственно информационном: политические институты и биологические виды хранят информацию – знание о том, как сложным системам лучше справляться с вызовами, а знание создается только в процессе постепенных перемен и отбора. И концепция Куна не может объяснить, каким образом науке удается во все ускоряющемся темпе наращивать знания о физической реальности.

Во всех этих областях понятие квантового скачка прикрывает собой отказ от объяснения и таким образом, по сути дела, взывает к сверхъестественному. Это логика карикатуры Сидни Харриса «А потом случилось чудо», на которой математик у доски заполняет этими словами пробел в доказательстве. Как говорит Ричард Докинз, «сальтационизм – это креационизм». И в любых обстоятельствах реальность, которая заполняет разрывы, идея, которая действительно объясняет явление, – вещи гораздо более интересные и восхитительные, чем любая вера со всей ее таинственностью.

Причина и следствие Дэниел Хиллис

Физик, ученый-компьютерщик, сопредседатель компании Applied Minds, LLC. Автор книги The Pattern on the Stone («Шаблон на камне»).

Мы, люди, по природе своей рассказчики. Мы любим организовывать события в цепочки причин и следствий и объяснять последствия наших действий. Мы любим приписывать заслуги и находить виноватых. Это имеет смысл с эволюционной точки зрения. Главная работа нашей нервной системы состоит в том, чтобы принимать решения, которые можно выполнить, и для нашего выживания очень важно уметь предсказывать последствия этих решений.

Наука – это богатейший источник выдающихся объясняющих историй. Например, Ньютон объяснил, как сила заставляет массу ускоряться. Это подарило нам историю о том, как яблоко падает с дерева и как наша планета обращается вокруг Солнца. Это позволяет нам решить, с какой силой двигатель должен толкать ракету, чтобы доставить ее на Луну. Объяснения следствий причинами позволяют нам строить сложные машины вроде фабрик или компьютеров, в которых действуют невероятно длинные цепи причин и следствий. Они конвертируют вводные данные в те результаты, которые нам нужны.