источник: http://www.msnbc.msn.com
автор: Sharon Begley
Из номера журнала “Newsweek” за 30.07.2007

Многое можно сказать о предмете, зная лишь, кто является его музой и талисманом. У нейробиологии есть философы, которые разглагольствуют о разуме; у геологии — бесстрашные исследователи, а у субатомной физики… Алиса в Стране Чудес. «Все удивительнее и удивительнее», как говорила Алиса, так же можно описать и субатомный, или квантовый, мир. С возрастом эта вековая наука (квантовой физике 107 лет) стала еще более причудливой. «Сюрпризы все прибывают», говорит физик Дэвид Альберт из Колумбийского университета. Нет более странной вещи, чем лазейки священного принципа неопределенности, но признаки того, что будущее может просочиться в настоящее, еще более абсурдны.

Так как квантовые идеи подтверждаются экспериментально, физики вынуждены принимать их всерьез. Им приходится согласиться с тем, что частица может находиться в двух местах одновременно. Им приходиться признать, что субатомные системы могут так переплестись, что измерение одной из них повлияет на другую, даже если их разделяют несколько световых лет — то, что Эйнштейн называл «жутким действием на расстоянии». Квантовые странности не только обеспечивают кормом такую чушь, как бестселлер «Тайна» (The Secret), но и подливают масло в огонь споров на такие возвышенные темы, как природа реальности.

На прошлой неделе в Оксфордском университете состоялась конференция, на которой ученые исследовали тот факт, что каждый раз, когда субатомная система достигает точки принятия решения (скажем, подвергаться радиоактивному распаду или нет), она выбирает оба возможных варианта: в этом мире частица распадается, а в параллельном — нет. Некоторые физики смиряются с этой интерпретацией «множества миров», потому что альтернатива еще более горька: квантовые системы выбирают один из возможных вариантов только тогда, когда за ними наблюдают. Эйнштейн отклонил идею того, что реальность создается наблюдателем.

Новые исследования предполагают, что измерить что-либо, не оказывая влияния, возможно. Главное делать это, так сказать, нежно. Если вы хоть немного помните курс физики, то должны знать, что если на объект измерений посветить, или воткнуть в него градусник, то этим вы этот объект измените. Например, измеряя температуру бифштекса холодным градусником, вы его охлаждаете, так как тепло переходит с мяса на стекло. Вы не знаете, какой «в реальности» была температура мяса до того, как вы вонзили в него градусник — идея, известная как принцип неопределенности. Чтобы обхитрить это правило, израильский физик Якир Ахаронов (Yakir Aharonov) придумал «слабые измерения», сродни тому, как вы, помахивая над мясом рукой, чувствуете его тепло. С мясом точных измерений так не получишь, но для квантовых измерений это подходит: сделав достаточное количество слабых измерений, средняя величина будет впечатляюще близка к фактической величине, что и показывают эксперименты. «Слабые измерения позволяют приподнять завесу принципа неопределенности», говорит Пол Дэйвис (Paul Davies) из университета штата Аризона.

В одном из экспериментов со слабыми измерениями частицы света (фотоны) запускались по направлению к экрану, по одной за раз. В экране имеются две щели. Если каждый фотон проходит через одну щель, то на занавеске за экраном появляются светлые пятна. Однако, если каким-то образом каждый фотон проходит через обе щели, при приземлении на занавеске они формируют черно-белые полосы. Физики уже давно знают, что если за щелями будут следить наблюдательные устройства, то «зебры» не получится, как будто квантовое явление стесняется демонстрировать свое волшебство (прохождение одной частицы через обе щели) на публике. Слабое измерение может это обойти, став менее назойливым, и над этим ведутся работы.

Тем временем, экспериментаторы установили свои датчики за занавеской. Если она открыта, и датчики смотрят прямо в щели, то фотоны буду лететь только через одну из них — без зебры. Но если занавеску закрыть, чтобы датчики не видели щелей, фотоны будут пролетать сквозь обе щели, формируя рисунок зебры. А вот фокус: если занавеска откроется только после того, как фотоны уже пройдут через щели, но до того, как они достигнут занавески, полосы не появятся, даже, несмотря на то, что, казалось бы, фотоны уже сделали все для этого необходимое — а именно, пролетели через обе щели, как обычно, когда никто не смотрит. Факт наблюдения переделывает то, что фотоны сделали ранее, меняя положение вещей так, что получается, что они прошли не через две, а через одну щель. Фотоны могут иметь «множество вариантов прошлого» таких, как прохождение через одну или две щели, пишет Дэйвис в своей новой книге «Космический Джекпот». Факт измерения «решает, какой из вариантов прошлого будет существовать».

Пока эта интерпретация остается лишь гипотетической, но слабые измерения действительно могут подтвердить, что «происходящее сейчас было вызвано тем, что будет происходить в будущем», говорит физик Джефф Толлаксен (Jeff Tollaksen) из университета Джорджа Мэйсона. «А отсюда можно предположить, что у вселенной есть судьба, возвращающаяся к нам из будущего». Может быть, физикам следует заменить Алису новой музой — Труфальмадорцами, которые в книге Курта Воннегута «Бойня № 5» могли видеть прошлое, настоящее и будущее одновременно, как панораму всех когда-либо существующих моментов.