Представьте, что вы садитесь и берете в руки свою любимую книгу. Вы смотрите на изображение на обложке, проводите пальцами по гладкому переплету книги и чувствуете знакомый книжный запах, листая страницы. Для вас книга состоит из ряда сенсорных явлений.
Но вы также ожидаете, что за этими единичными событиями у книги есть собственное независимое существование. Поэтому, когда вы кладете книгу на журнальный столик и идете на кухню или выходите из дома, чтобы пойти на работу, вы ожидаете, что книга по-прежнему выглядит, ощущается и пахнет так же, как когда вы держали ее в руках.
Ожидание, что объекты будут иметь собственное независимое существование — независимо от нас и любых других объектов — на самом деле является глубоко укоренившимся предположением, которое мы делаем о мире. Это предположение берет свое начало в научной революции 17 века и является частью того, что мы называем механистическим мировоззрением. Согласно этой точке зрения, мир подобен гигантскому часовому механизму, части которого подчиняются установленным законам движения.
Такой взгляд на мир во многом определяет наши научные достижения с 17 века. Но, как утверждает итальянский физик Карло Ровелли в своей новой книге "Гельголанд", квантовая теория — физическая теория, описывающая Вселенную в мельчайших масштабах — почти наверняка показывает, что это мировоззрение ложно. Вместо этого, утверждает Ровелли, мы должны принять "реляционное" мировоззрение.
Во время научной революции английский пионер физики Исаак Ньютон и его немецкий коллега Готфрид Лейбниц разошлись во мнениях о природе пространства и времени. Ньютон утверждал, что пространство и время действуют как "контейнер" для содержимого вселенной. То есть, если бы мы могли удалить содержимое Вселенной — все планеты, звезды и галактики — у нас остались бы пустое пространство и время. Это "абсолютный" взгляд на пространство и время.
Лейбниц, с другой стороны, утверждал, что пространство и время есть не что иное, как сумма расстояний и длительностей между всеми объектами и событиями мира. Если бы мы удалили содержимое вселенной, мы удалили бы также пространство и время. Это "реляционный" взгляд на пространство и время: это только пространственные и временные отношения между объектами и событиями. Реляционный взгляд на пространство и время был ключевым вдохновением Эйнштейна, когда он разработал общую теорию относительности.
Ровелли использует эту идею для понимания квантовой механики. Он утверждает, что объекты квантовой теории, например, фотоны, электроны или другой элементарные частицы, являются не более, чем свойствами они проявляют при взаимодействии с другими объектами, и по отношению к ним. Эти свойства квантового объекта определяются экспериментально и включают такие вещи, как положение объекта, импульс и энергия. Вместе они составляют состояние объекта.
Согласно реляционной интерпретации Ровелли, эти свойства — все, что есть у объекта: нет никакой индивидуальной субстанции, которая "имеет" эти свойства.
Итак, как это помогает нам понять квантовую теорию?
Рассмотрим известную квантовую загадку кота Шредингера. Мы помещаем кошку в ящик с каким-нибудь смертельным агентом (например, пузырек с ядовитым газом), катализатором для которого будет некий квантовый процесс (например, распадом радиоактивного атома), и закрываем крышку.
Квантовый процесс — случайное событие. Невозможно предсказать это, но мы можем описать это таким образом, чтобы сообщить нам о различных шансах распада атома в определенный период времени. Поскольку распад вызовет открытие пузырька с ядовитым газом и, следовательно, смерть кошки, жизнь или смерть кошки также являются чисто случайным событием. Согласно ортодоксальной квантовой теории, кошка не мертва и не жива, пока мы не откроем коробку и не увидим систему. Остается загадка относительно того, каково было бы кошке быть ни мертвой, ни живой.
Но согласно реляционной интерпретации, состояние любой системы всегда связано с какой-либо другой системой. Таким образом, квантовый процесс в коробке может иметь неопределенный результат по отношению к нам, но иметь определенный результат для кошки.
Поэтому вполне разумно, чтобы кошка была ни мертва, ни жива для нас, и в то же время сама определенно была мертва или жива. Один факт для нас реален, а другой факт для кошки. Когда мы открываем коробку, состояние кошки становится для нас определенным, но кошка никогда не была в неопределенном для себя состоянии. В реляционной интерпретации нет глобального взгляда на реальность "глазами Бога".
Что это говорит нам о реальности?
Ровелли утверждает, что, поскольку наш мир в конечном итоге квантовый, мы должны прислушаться к этим урокам. В частности, такие объекты, как ваша любимая книга, могут иметь свои свойства только по отношению к другим объектам, включая вас.
К счастью, сюда входят и все другие предметы, например, журнальный столик. Поэтому, когда вы идете на работу, ваша любимая книга продолжает появляться, как когда вы ее держали. Тем не менее, это важное переосмысление природы реальности.
С этой точки зрения мир представляет собой сложную сеть взаимосвязей, так что объекты больше не имеют своего собственного индивидуального существования, независимого от других объектов — как бесконечная игра квантовых зеркал. Более того, вполне может не быть независимой метафизической субстанции, составляющей нашу реальность, которая лежит в основе этой паутины.