December 15th, 2020

Как всё запутано в микромире!

Герман ДЬЯКОНОВ *
Рисунок Сергея САВИНА

Есть вполне обоснованное мнение, что понять квантовую физику, даже квантовую механику, ее простейшую часть, почти невозможно. Я не очень охотно верю этому утверждению. Ведь если что-то есть «на самом деле», то это всё как-то и с чем-то происходит, а значит, это можно представить – хотя бы грубо, на уровне пальцев. Всё дело упирается в невозможность подтвердить состоятельность наших представлений. И что вовсе сбивает с толку, так это постоянное стремление ученых еще более запутать ситуацию.

К нашему с вами удовольствию надо сказать, что вопросы концептуального характера, которые были поставлены перед творцами квантовой теории их оппонентами, в том числе и Эйнштейном (куды ж без него), не нашли однозначных ответов до сих пор. Да и сама формулировка вопросов неоднозначна: у разных вопрошающих они выглядят по-разному.
Вот главные из них. На первом месте квантовая запутанность, на втором – проблема «кота Шрёдингера». Или наоборот. Начнем со второго места: так обозначается ситуация, придуманная одним из главнейших авторов квантовой теории, Эрвином Шрёдингером. В некотором ящике заперт кот. Там же имеются радиоактивное атомное ядро и сосуд с ядовитым газом. Атомное ядро в течение некоторого отрезка времени может с вероятностью 50 % распасться. Если оно распадется, сосуд с газом откроется – и кот погибнет; если нет, то и кот жив.

[Spoiler (click to open)]
Вот проходит назначенное время. Не будем пока ящик открывать. Кот жив? Как говорят у нас на Руси, «или-или». А вот у них, в бесовской квантовой теории, говорят «и-и». И причина здесь в том, что, с точки зрения этой теории, все частицы, из коих собрана Вселенная, – не совсем частицы, а скорее «волницы», то есть и частицы, и волны одновременно.
У волн свои причуды. Возьмем волновое уравнение (наплюйте на понимание, уловите характер). Решения таких уравнений обладают свойством суперпозиции, а по-русски – наложения. Это значит, что если наша система имеет несколько возможных состояний (у нас их два: жив, мертв), то и линейная функция, да хотя бы просто сумма соответствующих решений также является возможным состоянием. Поэтому у нас уже три состояния: жив, мертв и живо-мертв. Квантовая теория гласит, что атомное ядро находится во всех своих возможных состояниях одновременно. Dura lex sed lex.
До открытия ящика система находится в состоянии «ядро распалось, кот мертв» с вероятностью 0,5 и с такой же вероятностью – в состоянии «ядро цело, кот жив». Согласно принципу суперпозиции, кот и жив, и мертв одновременно.
Это цветочки. Ягодки называются «друг Вигнера». Вигнер – американский физик венгерской национальности еврейского происхождения, как почти все американские физики (с точностью до национальности). Вот Вигнер открыл коробку и увидел живого кота. Система перешла в состояние «ядро цело, кот жив». Но в коридоре у Вигнера сидит друг, а он еще не знает, жив кот или мертв. Друг из коридора признает кота живым, когда Вигнер сообщит ему результат опыта. Но общительный венгр имеет кучу друзей (по мнению его жены, собутыльников), и они еще не признали кота живым и признают только тогда, когда им сообщат об этом. Иначе говоря, кота можно считать точно живым или точно мертвым только тогда, когда все люди во вселенной узнают, что после открытия ящика его таковым нашли. До этого момента кот, по концепции Вигнера, является и живым, и мертвым одновременно.
Мы, здравомыслящие люди, подумаем, что иногда великие физики впадают в состояние «ку-ку», и будем правы, но не в данном случае. Заглянуть в мир субатомных размеров можно лишь мысленно, через «шлем» математики. Ведь суть дела вовсе не в размерах «действующих лиц». Трудность в том, что здесь имеет место диалектический переход количества в качество: частицы, которые в классической механике, описывающей нашу повседневность, можно рассматривать как маленькие шарики, в механике квантовой рассматриваются еще и как нечто волнообразное, постоянно колеблющееся и потому плохо предсказуемое в смысле своего поведения.
Физики более или менее точно определили границу между этими двумя видами механик. Размежевание опирается на понятие действия, причем в строго определенном смысле. Это такая фундаментальная функция переменных, описывающих какую-либо механическую систему, которая полностью определяет поведение этой системы.
Я не настаиваю на понимании этого необычного понятия, просто надо помнить, что оно есть. Так вот определение «квантовая» применяется к системе тогда, когда значение действия этой системы сравнимо со значением постоянной Планка, а она равна… Короче, напишите ноль, поставьте запятую, напишите 34 нуля после нее и уж потом 6626, вот как это мало. Вот с такой мелюзгой приходится иметь дело. А отсюда одна из главных проблем нашей науки – проблема измерения параметров квантовых систем. Ведь даже самый маленький измерительный прибор так или иначе имеет макроскопические размеры, то есть соизмерим с человеческими.
Представляете, как слону измерять характеристики новорожденных мышат? Да он такого там натворит, что ни одна комиссия не признает результаты достоверными. И в силу дисгармонии масштабов к квантовой теории предъявляется требование: уметь описывать, помимо исследуемой системы, процесс измерения ее характеристик, в том числе измерительный прибор и самого исследователя, причем в терминах волновых функций всего этого исследовательского комплекса. Ведь изучаемая и изучающая компоненты процесса измерения взаимодействуют.
Конечно, можно и не создавать специальную аппаратуру, а использовать природные феномены, например, протоны и нейтроны или даже магнитное поле Земли. Но фиксировать придется то, что имеет волновой характер, а как ты волну измеришь? У нее самой по себе свойств до фиговой тучи, а тут еще интерференция и прочая головная боль. Надо учитывать, что это скорее не реальные волны, а волны вероятности: то ли дождик, то ли снег, то ли будет, то ли нет. Из-за этого случаются самые разные невероятности, например, туннельный эффект, когда, скажем, электрон с не очень большой энергией выскакивает из глубокой энергетической ямы (представьте благообразного старичка с приятной внешностью, к примеру, меня, в прыжке достигающего пятого этажа хрущевки).
Понять нельзя. Можно смириться и привыкнуть. Это я смею утверждать, стоя на плечах гигантов, среди которых Нильс Бор и Альберт Эйнштейн. Нильс Бор считал, что в микромире правит его величество случай. Эйнштейн, который в вопросах квантовой физики выступал ретроградом (впрочем, в других вопросах тоже), говорил, что Бог не играет в азартные игры. Он (Эйнштейн) считал, что и у нас, и в квантовом мире всё определено. Наблюдатель – это наблюдатель, он не часть системы.
Но следуй за мной, о читатель! Из кучи квантовых сложностей наугад вытаскиваем… ага, парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена, ЭПР! Тут же и эффект Гринберга – Хорна – Зейлингера. Всё это из-за квантовой запутанности. Представьте себе, что есть две взаимодействующие квантовые подсистемы. Взаимодействие ведь есть взаимовлияние.
Проще всех показал проблему запутанности физик Джон Белл. Вот есть некая частица, у которой некая величина (спин) равна нулю. Она распадается на две другие с половинными спинами. У одной новой частицы спин будет плюс, у другой – минус одна вторая (в сумме будет ноль, всё нормально). И так будет всегда! Растащите новые частицы хоть на разные концы Вселенной, всё равно, если по какой-то причине мы узнаем, что спин одной плюс, то другой должен быть всегда минус, ибо так гласит парадокс ЭПР.
Что же касается эффекта ГХЗ, то, в принципе, он состоит вот в чем: результаты измерений, проводимых независимо над когда-то связанными частями целого, не обязательно будут предсказуемы в каждом отдельном случае, но всегда зависят друг от друга.
Измерение влияет на реальность. Вот представьте себе сеть киосков «Мармеладофф» (название вымышленное). На склады в один день завезли один и тот же набор товаров. И любая комиссия может это подтвердить. В нашем мире товар не зависит от того, сосчитан ли он, взвешен или нет. В мире мельчайшего это не так. Результат любого измерения зависит от процесса измерения. ГХЗ утверждает, что наличие товара в киосках № 2 и 3 зависит от того, что обнаружила комиссия (измерение) в киоске № 1.
Что-нибудь понятно? Мне – ничего. То есть головой я как-то еще могу пробиться через эту запутанность (чуть не набрал «запущенность») квантового мира, а вот сердцем – никак. Что-то, видно, у меня то ли с головой, то ли с сердцем.

* Специалист по теории информатики.

Опубликовано в «Свежей газеты. Культуре» от 22 октября 2020 года, № 20 (193)

Свежести самарской культуры. 16 декабря, среда

МУЗЫКА
В САМАРСКОЙ ФИЛАРМОНИИ в рамках программы «Всероссийские филармонические сезоны» – концерт 16 декабря 2020 г. в 19.00 в концертном зале Самарской филармонии выступит Государственного академического русского народного ансамбля «Россия» имени Людмилы Зыкиной. Художественный руководитель и главный дирижер – Дмитрий ДМИТРЕНКО. Солистка – Ирина КРУТОВА (18:30).

[Spoiler (click to open)]
КРУТОВА (18:30).
***
В 11:00 – концерт молодых балалаечников «Звенит струна, поет душа» Регионального научно-методического центра пропаганды и развития исполнительства на струнно-щипковых инструментах «Перспектива», действующего на базе ДЕТСКОЙ МУЗЫКАЛЬНОЙ ШКОЛЫ ИМЕНИ П. И. ЧАЙКОВСКОГО.
***
В СЫЗРАНСКОМ ДРАМАТИЧЕСКОМ ТЕАТРЕ ИМЕНИ А. Н. ТОЛСТОГО – концерт Центра музыкального искусства и культуры «Новогодняя фантазия» (18:00).

ТЕАТР
В САМАРСКОМ АКАДЕМИЧЕСКОМ ТЕАТРЕ ОПЕРЫ И БАЛЕТА – оперетта И. Штрауса «Летучая мышь» в постановке Галины ТАРАСОВОЙ и Евгения ХОХЛОВА (18:30).
***
В АКАДЕМИЧЕСКОМ ТЕАТРЕ ДРАМЫ ИМЕНИ М. ГОРЬКОГО – триллер «И никого не осталось» по детективу А. Кристи «Десять негритят» в постановке Миши ЛЕБЕДЕВА (18:30).
***
На Новой сцене САМАРТА – мюзикл Е. Митько, Ю. Михайлова и В. Дашкевича «Бумбараш» в постановке Адольфа ШАПИРО (18:00).
***
В театре «САМАРСКАЯ ПЛОЩАДЬ» – «Роддом» по пьесе А. Слаповского «ЗЖЛ. Рождение» в постановке Евгения ДРОБЫШЕВА (18:30).
***
В театре драмы «КАМЕРНАЯ СЦЕНА» – «Между людьми и деревьями» по мотивам романа Ф. Достоевского «Идиот» в постановке Софьи РУБИНОЙ (18:30).
***
В ДОМЕ АКТЕРА ИМЕНИ М. Г. ЛАЗАРЕВА – спектакли театра «Камерная сцена» (г. Лобня Московской области) «Черная курица» по сказке А. Погорельского (11:00) и «Мертвые души» по поэме Н. Гоголя (18:00).
***
В ДОМЕ ОФИЦЕРОВ САМАРСКОГО ГАРНИЗОНА – спектакль театра «НитьЯ» «Я - счастье» (19:00).
***
В МОЛОДЕЖНОМ ДРАМАТИЧЕСКОМ ТЕАТРЕ (Тольятти) – «предсвадебные хлопоты в 2 действиях» по пьесе А. Коровкина «Кукла для невесты» в постановке Инны ГАЛКИНОЙ (19:00).

ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЕ ИСКУССТВА
В САМАРСКОМ ХУДОЖЕСТВЕННОМ МУЗЕЕ – выставки «Черный квадрат» Казимира Малевича» из собрания Государственного Эрмитажа, «Передвижники: образ эпохи. Портретная и жанровая живопись второй половины XIX века» из собрания Государственной Третьяковской галереи и «Поиски равновесия» Татьяны СТРЕЛЬБИЦКОЙ (живопись) и Владимира АМОДЕО (скульптура).
В 16:00 – презентация книги Светланы ШАТУНОВОЙ «Валентин Пурыгин», вышедшей в серии «Прекрасного след».

***
В МУЗЕЕ МОДЕРНА – выставки «Стихии Анны Голубкиной», «Старинная японская фотография» и «Бремя модерна».
***
В ЦРК «ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ» – открытие выставки графики Жени БАБУШКИНА «Девчонки» (15:00).
***
В ВЫСТАВОЧНОМ ЗАЛЕ СОЮЗА ХУДОЖНИКОВ – выставка Олега ЕМЕЛЬЯНОВА «Рисунок гобелена».
***
В галерее «НОВОЕ ПРОСТРАНСТВО» – итоговая выставка живописных работ Николая КУЛЕБАКИНА «Путник».
***
В галерее «ВАВИЛОН» – выставка Евгении ТАРАСОВОЙ «Юбилейная. Ягодная».
***
В галерее «ВИКТОРИЯ» – выставки «Логика разрыва» и «Пустые билборды. Присвоение» Татьяны ПОЧТЕННОЙ.
В 19:00 – занятия в Фотошколе Кристины СЫРЧИКОВОЙ и школе рисования для взрослых и детей Натальи СУББОТИНОЙ «Арт-среда»
***
В выставочном зале Самарского отделения Творческого союза художников России (ТРК «ЕВРОПА») – коллективная выставка «Белая метель».
***
В ОБЛАСТНОЙ ЮНОШЕСКОЙ БИБЛИОТЕКЕ – художественная выставка «Путь художника». В экспозиции – работы художника и арт-терапевта Татьяны ХАМИНОЙ и ее учеников.
***
В Доме культуры «ЧАЙКА» – фотовыставка Людмилы БУРНАЕВОЙ и коллективная художественная выставка «Очарование зимы».
***
В ОБЛАСТНОЙ УНИВЕРСАЛЬНОЙ НАУЧНОЙ БИБЛИОТЕКЕ – выставка «Художники книги: А. Бенуа, М. Добужинский, Е. Лансере».
***
В офисе «АЛЬЯНС ФРАНСЕЗ САМАРА» (Высоцкого, 10) в рамках VI Международного фестиваля «Французская осень» – выставка «Пейзажи Невшательского края».
***
В ДЕТСКОЙ КАРТИННОЙ ГАЛЕРЕЕ – выставки «От пещерного Льва до кота Василия», «Кто живет в белокаменном саду».
***
В ДОМЕ-МУЗЕЕ ЛЕНИНА – выставка «Кукла как искусство».
***
В ТОЛЬЯТТИНСКОМ КРАЕВЕДЧЕСКОМ МУЗЕЕ – выставка «Звонкое Рождество», на которой представлены около колокольчики из коллекции Ларисы Михайловны ФРАНЦЕК (Москва), переданной в дар музею, и фотовыставка заслуженного путешественника России Артура ЧУБАРКИНА «Русские крепости Аляски». Последний день работы выставки «Я расскажу вам анекдот…»
***
В ТОЛЬЯТТИНСКОМ ХУДОЖЕСТВЕННОМ МУЗЕЕ – выставка графики и барельефов Сальвадора ДАЛИ «Сюрреализм – это Я» из коллекции Павла БАШМАКОВА и галереи современного искусства PS Gallery (Санкт-Петербург) и выставка «Поп-арт».
***
В МУЗЕЕ АКТУАЛЬНОГО РЕАЛИЗМА – выставка живописи и графики «Странствия». Экспоненты: Ирина ИВА (Москва), Георгия КИКИНА (Самара), Алексей ЗУЕВ, Ольга ЛЕВЧЕНКО, Игорь ПАНОВ (все – Тольятти).
***
В модельной библиотеке «ДЛЯ ДРУЗЕЙ» (Тольятти) – международная выставка карманного коллажа «Туманное будущее». На выставке представлены работы художников из России, Беларуси, США, Испании, Аргентины, Уругвая, Германии, Дании. Куратор выставки – Ирина СЕВОСТЬЯНОВА (Самара).
***
В БИБЛИОТЕКЕ АВТОГРАДА – художественная выставка Владимира РОТМИСТРОВА и коллективная выставка «Зимние сезоны».
***
В галерее «СЧАСТЬЕ» (Тольятти) – выставка Творческого союза художников России «Мишки, зайки и коты – наши детские мечты» (18:00).

ЛИТЕРАТУРА
В кафе «Читкофф» БИБЛИОТЕКИ № 8 (Самара) – литературная игра-расследование по мотивам произведений Артура Конан Дойля о Шерлоке Холмсе (18:00).
***
В ОБЛАСТНОЙ ДЕТСКОЙ БИБЛИОТЕКЕ – праздничные занятия «Новый год со Снегурочкой» в рамках развивающего клуба для детей 2-3 лет «Сто фантазий в голове» (10:30).
***
В БИБЛИОТЕКЕ ИСКУССТВ № 8 (Тольятти) – фотовыставка книжного натюрморта «Дорога НатюрЛИТа», организованная областной универсальной научной библиотекой.
***
В НОВОКУЙБЫШЕВСКОЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ БИБЛИОТЕКЕ ИМЕНИ А. С. ПУШКИНА –литературно-художественная выставка «Изображая Слово», организованная областной универсальной научной библиотекой.

ОБРАЗОВАНИЕ
В философской школе «СИМПОЗИОН» – лекция «Содержательные метаморфозы философии» из цикла «Философия: метаморфозы стиля и метода» кандидата философских наук, доцент Самарского университета Александра ОГНЕВА (18:30, областная универсальная научная библиотека).
***
В Самарской центральной городской библиотеке имени Н. К. Крупской – лекция Валерия БОНДАРЕНКО «Александр Таиров: «Театральная магия» в рамках цикла «Серебряный век: поиск утраченной целостности» (18:30).
***
В ГОРЬКИЙ-ЦЕНТРЕ Самарского литературного музея – Лекция «Любовь, семья, работа. Как меняется гендерная культура в России XXI века» кандидата исторических наук доцента Самарского университета Людмилы ПОПКОВОЙ (18:00).
***
САМАРСКАЯ ЦЕНТРАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА ИМЕНИ Н. Г. КРУПСКОЙ проведет онлайн-лекцию Александры ШАЙДАРОВОЙ «Множество несовершенств японской эстетики» в рамках проекта «Человек и культура: вечный диалог» (13:30).
***
Во дворе ДОМА-МУЗЕЕ ЛЕНИНА – экспозиция «Картины прошлого усадьбы городской», включающая надворные постройки, сохранившиеся в усадьбе купца Рытикова с тех времен, когда здесь жила семья Ульяновых. В ходе реновации каретный сарай с конюшней и сенником и напогребица были освобождены под новую экспозицию. Сейчас здесь восстановлена картина, характерная для многих самарских усадеб той эпохи: посетители могут увидеть разные виды повозок, предметы быта, конскую упряжь, столярные инструменты, сельскохозяйственные орудия, которые были в ходу у самарцев.
***
В ДОМЕ-МУЗЕЕ М. В. ФРУНЗЕ – выставка «Охота красных командиров» о становлении охотничьего