Поняв революционные идеи новой физики, было бы совершенно неверно думать, что физика Ньютона была полностью неправильной. Старая физика продолжает жить в сфере большей части (но не всей) грубой материи в качестве частного случая новой физики. Важная особенность науки состоит в том, что когда новый порядок сменяет старый, он, обычно, расширяет область своего применения. В старой области математические уравнения старой физики остаются справедливыми (подтверждаясь экспериментальными данными). Поэтому в сфере классической физики выводы квантовой физики о движении объектов четко соответствуют тем, что делаются с помощью ньютоновской математики при допущении, что тела, с которыми мы имеем дело, являются классическими. Этот принцип соответствия сформулировал Бор. Взаимоотношение между классической и квантовой физикой в каком-то смысле похоже на зрительную иллюзию. «Моя жена и моя теща» (рис. 12). Что вы видите на этом рисунке? Сначала вы видите или жену, или тещу. Я всегда вижу сначала жену. В действительности, вам может потребоваться некоторое время, чтобы обнаружить на рисунке второй образ. Если вы присматриваетесь к нему, внезапно возникает второй образ. Подбородок жены превращается в нос тещи, ее шея — в подбородок более старой женщины, и так далее. Возможно, вы поражаетесь — что происходит? Линии рисунка остаются теми же, но внезапно для вас становится возможным новый способ восприятия картины. Очень скоро вы обнаруживаете, что можете легко переходить от старой картинки к новой и обратно. В любой момент вы по-прежнему видите только один из двух образов, но ваше сознание расширилось так, что вы осознаете их двойственность. В таком расширенном состоянии осознания начинает становиться понятной странность квантовой физики. Она даже становится волнующей. Перефразируя слова Гамлета, обращенные к Горацио, можно сказать — в небесах и на земле есть много вещей, которые и не снились классической физике.

Рис. 12. Моя жена и моя теща

Квантовая механика дает нам более широкую перспективу, новый контекст, расширяющий наше восприятие в новую область. Мы можем видеть природу как отдельные формы — волны, либо частицы — или можем обнаруживать дополнительность: идею, что одной и той же вещи присущи и волновые, и корпускулярные свойства.

Согласно так называемой Копенгагенской интерпретации квантовой механики, разработанной Бором, Гейзенбергом и Борном, мы рассчитываем квантовые объекты как волны и интерпретируем волны вероятностным образом. Мы определяем их атрибуты — такие, как положение и импульс — отчасти неопределенно и понимаем их с учетом принципа дополнительности. Вдобавок фундаментальными аспектами поведения квантового объекта считаются отсутствие непрерывности и квантовые скачки — например, схлопывание расползающегося волнового пакета при наблюдении. Еще один аспект квантовой механики — неразделимость. Разговор о квантовом объекте без разговора о том, как мы его наблюдаем, не имеет смысла, поскольку одно неотделимо от другого. Наконец, для массивных макрообъектов предсказания квантовой механики совпадают с предсказаниями классической физики. Это вводит запрет на проявление таких квантовых эффектов, как вероятность и прерывистость в макроскопической сфере природы, которую мы наблюдаем непосредственно с помощью органов чувств. Классическое соответствие маскирует квантовую реальность.

Принципы квантовой теории позволяют отказаться от необоснованных допущений материального реализма.

Допущение 1: Строгая объективность. Основное допущение материализма состоит в том, что существует независимая от нас материальная вселенная. Это допущение обладает некоторой очевидной операционной обоснованностью и зачастую считается необходимым для осмысленного занятия наукой. Действительно ли это допущение обоснованно? Квантовая физика показывает, что мы выбираем, какой аспект — волновой или корпускулярный — будет демонстрировать квантовый объект в той или иной ситуации. Более того, наше наблюдение схлопывает квантовый волновой пакет в локализованную частицу. Субъекты и объекты неразделимо связаны воедино. Если это так, то как можно придерживаться допущения строгой объективности? [13]

Допущение 2: Причинный детерминизм.Еще одно допущение классической науки, подкрепляющее материальный реализм, — это то, что мир является фундаментально детерминистическим: нам нужно знать только силы, действующие на каждый объект, и начальные условия (начальные скорость и положение объекта). Однако принцип квантовой неопределенности говорит, что мы никогда не можем одновременно определять и скорость, и положение объекта с абсолютной точностью. В нашем знании начальных условий всегда будет содержаться ошибка, и строгий детерминизм неприемлем. В равной мере подозрительна и сама идея причинности. Поскольку поведение квантовых объектов носит вероятностный характер, строгое причинно-следственное описание поведения единичного объекта невозможно. Вместо этого, говоря о больших группах частиц, мы имеем статистическую причину и статистическое следствие.

Допущение 3: Локальность.Допущение локальности — того, что все взаимодействия между материальными объектами опосредуются локальными сигналами, — имеет решающее значение для материалистического воззрения, согласно которому объекты существуют, по существу, отдельно и независимо друг от друга. Однако если волны распространяются на огромные расстояния, а затем внезапно схлопываются, когда мы производим измерения, то влияние нашего измерения не передается локально. Таким образом, локальность исключается. Это еще один смертельный удар по материальному реализму [14].

Допущения 4 и 5. Материализм и эпифеноменализм.Материализм утверждает, что субъективные ментальные феномены представляют собой всего лишь эпифеномены материи и могут быть полностью сведены к материальному мозгу. Однако согласно принципу дополнительности и идее смешения субъекта и объекта для понимания поведения квантовых объектов нам, по-видимому, необходимо учитывать сознание — нашу способность делать выбор. Более того, кажется абсурдным, что эпифеномен материи может воздействовать на материю: если сознание — это эпифеномен, то как оно может «схлопывать» рассредоточенную волну квантового объекта в локализованную частицу при проведении квантового измерения? [15]

Несмотря на принцип соответствия, новая парадигма физики — квантовая физика — противоречит данным материального реализма. Не существует способа обойти стороной этот вывод. Мы не можем говорить, ссылаясь на принцип соответствия, что классическая физика справедлива для макрообъектов для всех практических целей, и что коль скоро мы живем в макромире, то будем допускать, что квантовая странность ограничена субмикроскопической сферой природы. Напротив, странность преследует нас и на макроуровне. Если мы делим мир на сферы классической и квантовой физики, возникают неразрешимые квантовые парадоксы.

В Индии люди придумали хитроумный способ ловить мартышек с помощью сосуда с орехами. Мартышка засовывает руку в сосуд, захватывая пригоршню орехов. Увы, зажав пищу в кулаке, она уже не может вытащить руку — горлышко сосуда слишком узкое. Ловушка действует потому, что жадность мартышки не дает ей выпустить орехи. Аксиомы материального реализма — материализм, детерминизм, локальность и т.д. — хорошо служили нам в прошлом, когда наши знания были более ограниченными, чем сегодня, но теперь они стали для нас ловушкой. Возможно, нам придется отказаться от орехов определенности, чтобы воспользоваться свободой, лежащей за пределами материальной арены.