задачей восточных мистических традиций является "исправление" сознания
при помощи медитации, которая делает его уравновешенным и спокойным. СА-
МАДХИ, что значит на санскрите "медитация", буквально переводится как
"душевное равновесие". Здесь имеется в виду то уравновешенное и безмя-
тежное состояние сознания, при котором становится возможным восприятие
принципиального единства Вселенной:
"Входя в чистейшее САМАДХИ, обретаешь проницательнейшее прозрение,
позволяющее осознать абсолютное единство Вселенной {2, 93].
Принципиальное единство Вселенной осознается не только мистиками, это
- одно из основных открытий, или, вернее сказать, откровений современной
физики. Оно становится очевидным уже на уровне атома и делается все бо-
лее несомненным по мере дальнейшего проникновения в толщу вещества,
вплоть до мира субатомных частиц. Сравнивая современную физику с восточ-
ной философией, мы будем постоянно обращаться к теме единства всех вещей
и событий. Обсуждая различные модели субатомной физики, мы увидим, что
они снова и снова воплощают одно и то же прозрение, заключающееся в том,
что все составные части материи и основные явления, в которых они прини-
мают участие, взаимосвязанны, родственны и взаимозависимы, что они не
могут иметь различную природу, и должны рассматриваться в качестве не-
отъемлемых частей одного целого.
В этой главе я расскажу о том, как теория, атомных явлений, то есть
квантовая теория, обнаруживает принципиальное единство Вселенной, тща-
тельно анализируя процесс наблюдения. Должен заметить, что, хотя я пос-
тарался выбросить всю математику и как можно больше упростить анализ,
последующие рассуждения могут показаться читателю слишком сухими и тех-
ническими. Возможно, к этому лучше подходить как к "йогическому" упраж-
нению, которое, как многие упражнения, использующиеся восточными тради-
циями, не похоже на развлечение, но в результате приводит к глубокому
блистательному прозрению сущности вещей. Прежде чем окунуться в среду
физики, хотелось бы еще раз напомнить о различии между математическим
скелетом теории и ее словесным описанием. Математическая сторона кванто-
вой теории неоднократно подвергалась экспериментальной проверке, и те-
перь является общепринятым описанием всех атомных явлений - последова-
тельным и непротиворечивым. Однако словесное истолкование квантовой тео-
рии не имеет столь твердой почвы под ногами. И действительно, вот уже на
протяжении более сорока лет физики не могут остановиться на какой-либо
метафизической модели, которая четко соответствовала бы квантовой тео-
рии.
Этот рассказ основан на так называемой копенгагенской интерпретации
квантовой теории, разработанной в конце двадцатых годов нашего века Бо-
ром и Гейзенбергом и до сих пор являющейся наиболее общепринятой мо-
делью. Я буду опираться на описание этой модели, данное в работе Генри
Стаппа из Калифорнийского университета и сосредотачивающееся на соот-
ветствующих аспектах квантовой теории и на определенной разновидности
экспериментальных ситуаций, которая часто встречается в субатомной физи-
ке (другие аспекты теории мы будем рассматривать позже) [70, 1303].
Стапп самым очевидным образом доказывает, что одно из следствий кванто-
вой теории - представление о принципиальной взаимосвязанности всех явле-
ний природы, а также описывает теорию в том контексте, который будет не-
обходим в дальнейшем, при рассмотрении релятивистских моделей субатомных
частиц.
Отправной пункт копенгагенской интерпретации - разделение физического
мира на наблюдаемую систему ("объект") и наблюдающую систему. Наблюдае-
мая система может быть атомом, субатомной частицей, атомным процессом и
т. д. Наблюдающая система состоит из экспериментального оборудования и
одного или нескольких людей-наблюдателей. Значительная сложность заклю-
чается в том, что две эти системы рассматриваются совершенно по-разному.
Наблюдающую систему описывают в терминах классической физики, что не мо-
жет быть сделано по отношению к наблюдаемому "объекту" с должной после-
довательностью. Мы знаем, что классические представления неадекватны на
уровне атома, но пользуемся ими для описания экспериментов и подведения
итогов. И нет возможности избежать этого парадокса. Технический язык
классической физики - лишь очищенный и усовершенствованный повседневный
язык, и для описания результатов экспериментов мы не располагаем ничем
иным.
Квантовая теория описывает наблюдаемые системы в терминах вероятнос-
тей. Это значит, что мы никогда не можем с точностью утверждать, где бу-
дет находиться в определенный момент субатомная частица и каким образом
будет происходить тот или иной атомный процесс. Все, что мы можем сде-
лать, это предсказать вероятности. Например, большинство частиц, извест-
ных в настоящее время, неустойчивы, то есть они, по прошествии опреде-
ленного времени, распадаются, или "разлагаются", на другие частицы. И
точно сказать, когда это произойдет, нельзя. Мы можем только предсказать
вероятность распада частицы по прошествии определенного времени, то есть
указать среднюю продолжительность существования большей части частиц ка-
кой-то определенной разновидности. То же самое можно сказать о "способе"
распада. Как правило, частица может распасться на различное количество
разнообразных частиц, и снова мы не можем предугадать, какие именно час-
тицы станут продуктом распада исходной частицы. Единственное, что мы мо-
жем сказать, это то, что из некоторого большого количества частиц, ска-
жем, шестьдесят процентов частиц распадутся одним образом, еще трид-
цать-другим, и, наконец, еще десять процентов-третьим. Понятно, что для
того, чтобы проверить истинность таких статистических выкладок, нужно
произвести множество измерений. И это действительно так - ведь для того,
чтобы произвести один эксперимент в области физики высоких энергий, фик-
сируются и подвергаются анализу десятки тысяч столкновений частиц, и
только тогда можно определить вероятность какого-либо процесса.
Важно осознать, что статистические формулировки законов атомной и су-
батомной физики не отражают нашего незнания физической ситуации, как в
случае с использованием вероятностей страховыми компаниями или игроками
в азартные игры. В квантовой теории вероятность следует воспринимать как
основополагающее свойство атомной действительности, управляющее ходом
всех процессов и даже существованием материи. Субатомные частицы не
столько существуют в определенное время в определенных местах, сколько
"могут существовать", а атомные явления не столько происходят определен-
ным образом в определенные моменты времени, сколько "могут происходить".
Так, мы не можем точно сказать, где в данный момент находится элект-
рон данного атома. Его местонахождение зависит от действия силы притяже-
ния ядра и воздействия других электронов того же атома. Эти обстоя-
тельства создают вероятностную модель местонахождения электрона в разли-
чных областях атома. Иллюстрация на рис. 9 может служить примером нес-
кольких вероятностных моделей. Электрон, вероятнее всего, находится там,
где фон светлый, и, менее вероятно, там, где фон темный. Очень важный
момент - то, что весь паттерн соответствует одному электрону в данный
момент. Внутри паттерна мы не можем указать конкретное местонахождение
электрона, мы можем лишь с какой-то вероятностью указать область его
пребывания. На языке формальной математики эти тенденции, или вероятнос-
ти, выражаются вероятностной функцией - математической величиной, харак-
теризующей вероятности местонахождения электрона в разных точках в раз-
ное время.
Контраст между двумя типами описания - классические термины для под-
готовки эксперимента и вероятностные функции для наблюдаемых объектов -
приводит к серьезным метафизическим проблемам, которые до сих пор оста-
ются нерешенными. Тем не менее, на практике эти проблемы попросту обхо-
дят, описывая наблюдающую систему в операциональных терминах, то есть в
терминах предписаний, позволяющих ученым подготовить и провести экспери-
мент. Благодаря этому измерительные приборы и сами ученые представляют
собой единую комплексную систему, которая не делится на самостоятельные,
четко определенные части. Поэтому не нужно описывать экспериментальное
оборудование как систему самостоятельной физической природы. Для
дальнейшего описания процесса наблюдения мы приведем конкретный пример с
простейшей физической единицей - субатомной частицей, такой, как элект-
рон. Если мы задались целью наблюдать и измерять такую частицу, нам сна-
чала придется ее изолировать или даже создать в процессе того, что назы-
вается подготовкой эксперимента. После того, как частица готова для наб-
людения, можно измерить ее характеристики, и в этом состоит процесс из-
мерения. Можно символически описать ситуацию следующим образом. Частицу
А готовят в точке А, затем она перемещается из А в В и подвергается из-
мерениям в точке В. На практике и подготовка. и измерение частицы могут
представлять собой целый ряд довольно сложных процессов. Так, например,
в физике высоких энергий при подготовке столкновений частиц частицы-сна-
ряды разгоняются, вновь и вновь двигаясь по круговой дорожке, до тех
пор, пока их энергия не возрастет до нужного уровня. Этот процесс проис-
ходит в ускорителе частиц. Когда необходимое количество энергии приобре-
тено, частицы покидают ускоритель (А) и перемещаются в район мишени (В),
где сталкиваются с другими частицами. Столкновения происходят в пу-
зырьковой камере: частицы оставляют видимые следы, которые потом фотог-
рафируются. Подвергая математическому анализу следы частиц, ученые могут
говорить о свойствах частиц; при этом часто используют компьютеры: ана-
лиз очень сложен. Все эти процессы составляют акт измерения.
Важным моментом является то, что частица - это промежуточная система
между процессами в точках А и В. Она существует и имеет смысл только в
этом контексте-не как самостоятельная единица, а как промежуточное звено
между процессами подготовки и измерения. Свойства частицы нельзя опреде-
лить независимо от этих процессов. Если в подготовку эксперимента вно-
сятся изменения, свойства частицы тоже изменяются.
С другой стороны, если мы говорим о "частице" или какой либо другой
наблюдаемой системе, мы, очевидно, подразумеваем, что существует некото-
рая самостоятельная единица, которую сначала подготавливают, а потом из-
меряют. Основная проблема наблюдения в атомной физике, по словам Генри
Стаппа, заключается в том, что "наблюдаемая система должна быть изолиро-
ванной, чтобы ее можно было определить, и, в то же время, взаимодейству-
ющей для того, чтобы ее можно было наблюдать" [70, 1303]. Квантовая тео-
рия решает эту проблему прагматическим образом, выдвигая требование, ко-
торое заключается в том, что наблюдаемая система должна быть свободна от
внешних воздействий, вызванных процессом наблюдения, на протяжении опре-
деленного периода времени между подготовкой и последующим измерением.
Это возможно в том случае, если подготавливающие и измеряющие приспособ-
ления находятся на большом физическом удалении, так что наблюдаемый
объект может переместиться из точки подготовки в точку измерения.
Насколько же большим должно быть пространство между приборами и
объектом? В принципе, оно должно быть бесконечно большим. В рамках кван-
товой теории, понятие самостоятельной физической единицы четко определе-
но только при том условии, что эта единица достаточно удалена от средств
наблюдения. На практике это невозможно, да и не нужно. Здесь нам следует
не забывать об основном принципе современной науки - принципа относи-
тельности всех понятий и теории. В данном случае это означает, что поня-
