Неразрывное единство

Одним из главных творцов удивительной идеи о том, что Вселенная подобна гигантской голограмме, является ученик Эйнштейна – профессор Лондонского университета, один из наиболее выдающихся специалистов в области квантовой физики Дэвид Бом. В бытность аспирантом Бом писал свою кандидатскую диссертацию под руководством Роберта Оппенгеймера.

После окончания Государственного колледжа в штате Пенсильвания Бом поступил в Калифорнийский университет в Беркли и до получения докторской степени в 1943 году работал в Лоренсовской радиационной лаборатории, занимаясь исследованиями в области плазмы.

Там он встретился с одним поразительным примером квантовой взаимосвязи. Плазма – частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы (4). К своему удивлению, Бом обнаружил, что, будучи в плазме, электроны перестают вести себя как отдельные частицы и становятся частью коллективного целого. В то время как индивидуальные движения электронов имели случайный характер, большое количество электронов приводило к эффектам, носившим удивительно организованный характер. Подобно некой амебе, плазма постоянно регенерировала сама себя и окружала оболочкой все инородные тела – она вела себя аналогично живому организму, когда в его клетку попадает инородное вещество. Бом был настолько поражен органическими свойствами плазмы, что часто представлял электронное море как «живое существо» (5).

В 1947 году Бом принял предложение занять должность ассистента в Принстонском университете (что было признанием его заслуг) и продолжил начатое еще в Беркли исследование поведения электронов в металлах. Снова и снова он обнаруживал, что кажущееся хаотичным движение индивидуальных электронов-частиц способно производить в совокупности высокоорганизованное движение. Подобно плазме, которую он изучал в Беркли, он столкнулся с ситуацией, где не только две частицы согласовывают между собой свое поведение: он увидел целый океан частиц, каждая из которых как будто знала, что делают остальные триллионы частиц. Бом назвал такие коллективные движения частиц плазмонами, а их открытие принесло ему славу выдающегося физика.

Позже, в 1951 году, когда Оппенгеймер оказался под сильным давлением Комиссии по антиамериканской деятельности, созданной сенатором Маккарти, Бом был вызван на допрос и отказался давать показания, в результате чего потерял работу в Принстонском университете и больше не преподавал в Соединенных Штатах, переехав сначала в Бразилию, а затем в Лондон (5).

Квантовый потенциал. Коллективное движение плазмонов и наличие странной взаимосвязи между, казалось бы, несвязанными событиями на внутриатомном уровне не давало Бому покоя. Чтобы найти ответ на этот вопрос, Бом, предположил, что, во-первых, элементарные частицы, вопреки утверждению Бора существуют в отсутствие наблюдателей и, во-вторых, за пределами боровской реальности существует более глубокая реальность на субквантовом уровне, пока не открытая наукой.

Исходя из этих гипотез, Бом обнаружил, что многие непонятные явления в квантовой физике можно объяснить, если постулировать существование некоего гипотетического поля, которое, как и гравитация, пронизывает все пространство. Однако в отличие от гравитационных, магнитных и других полей действие нового поля не ослабевает с расстоянием, и его сила распределена равномерно по всему пространству. Бом назвал это поле квантовым потенциалом и постулировал его как волновое информационное поле, управляющее электронами.

Коллективную деятельность электронов в плазме можно объяснить координирующим действием квантового потенциала, которое обеспечивает электроны информацией, благодаря чему они знают обо всем, что происходит вокруг них.

Такое понимание аналогично движению корабля в океане, управляемого с берега с помощью радиосигнала. Корабль движется благодаря собственной энергии, но инструкцию для маневрирования получает с помощью радиоволн, которые несут только информацию. Так и квантовый потенциал обеспечивает «инструкции для изменения курса», требующиеся электрону, чтобы взаимодействовать с окружающей его средой.

Как указывает Бом, такие «электроны не рассеиваются, потому как благодаря действию квантового потенциала вся система приобретает координированное движение – это можно сравнить с балетом, в котором танцоры движутся синхронно в отличие от неорганизованной толпы… Такие квантовые целые состояния больше напоминают организованное поведение частей живого существа, чем функционирование отдельных частей машины» (5).

Пристальное изучение свойств квантового потенциала привело его к еще более радикальному отходу от ортодоксального мышления. Вопреки классической науке, которая всегда рассматривала систему как простое сложение поведения ее отдельных частей, гипотеза квантового потенциала определяла поведение частей как производную от целого. Более того, она не только подтверждала высказывания Бора о том, что элементарные частицы не являются независимыми «частицами материи», но и постулировала целое как первичную реальность.

Еще более удивительным оказалось то, что на уровне квантового потенциала локализация вообще отсутствует, все пространство становится единым и говорить о пространственном разделении становится бессмысленно. Именно этим объясняется такое свойство пространства, как нелокальность.

Нелокальный аспект квантового потенциала позволил Бому объяснить связь между парными частицами без нарушения специальной теории относительности, запрещающей превышение скорости света. Для пояснения он предложил следующий пример: представьте себе рыбу, плавающую в аквариуме. Представьте также, что вы никогда раньше не видели рыбу или аквариум и что единственную информацию о них вы получаете через две телевизионные камеры, одна из которых направлена на торец аквариума, а другая смотрит сбоку. Если смотреть на два телевизионных экрана, можно ошибочно предположить, что рыбы на экранах разные. Действительно, поскольку камеры расположены под разными углами, каждое из изображений будет несколько отличаться. Но, продолжая наблюдать за рыбами, вы в конце концов понимаете, что между ними существует некая связь. Если поворачивается одна рыба, другая делает несколько другой, но синхронный поворот. Если одна рыба показывается анфас, другая предстает в профиль и т. д. Если вы не знакомы с общей ситуацией, вы можете ошибочно заключить, что рыбы мгновенно координируют свои движения, однако это не так. Никакой мгновенной связи между ними нет, поскольку на более глубоком уровне реальности – реальности аквариума – существует одна, а не две рыбы (5).

По мнению Бома, элементарные частицы связаны так же, как изображения одной рыбы в двух гранях аквариума. Хотя частицы наподобие электронов кажутся отделенными друг от друга, на более глубоком уровне реальности – реальности аквариума – они являются лишь двумя аспектами глубокого космического единства.

Таким образом, Бом рассматривает нелокальные связи как существенную часть некоего единства, считая, что глубже уровня вероятности существует более глубокий «уровень непроявленности», который внутренне присущ космической сети взаимоотношений (3).

Взгляды Бома на «неразрывное единство» противоречили механистической точке зрения ученых, которые рассматривали мироздание как вселенскую машину. Мир сводился к набору основных элементов, которыми служат частицы (электроны, протоны, кварки, атомы и т. д.) и различные виды непрерывно простирающихся в пространстве полей. Все эти элементы являются в своей основе внешними по отношению друг к другу, и не только в том, что они разделены в пространстве, но и в том, что фундаментальная природа каждого независима от фундаментальной природы соседа, а силы взаимодействия не затрагивают глубоко внутреннюю природу элементов. Такую структуру, скорее, можно сравнить с машиной, чем с единым организмом.

Безусловно, механистический подход допускает существование биологического организма (ибо оно очевидно), в котором части могут глубоко влиять на саму природу других частей и всего организма, поскольку они в основе своей связаны как друг с другом, так и с целым. Но и в этом случае все в конечном итоге сводится к молекулам, таким как ДНК, РНК, белки и т. д. Даже если в организме возникают какие-то новые свойства и качества, то они всегда подразумеваются в молекулах. Поэтому в конце концов организм лишь удобный способ говорить о большом числе молекул.

О том, что современная наука не имеет языка описания целостного мира, шла речь на конференции «Научные итоги второго тысячелетия: взгляд из России», которая проходила в конце 2000 года в Петербурге. Ученые резюмировали:

Наука разложила мир на элементарные кирпичики. Изучая организм, она опускалась до клетки. Однако современные данные в области молекулярной биологии показывают, что для того, чтобы описать только одну единственную органическую клетку, потребуется целая человеческая жизнь с расчетом на то, что человек будет описывать ее 24 часа в сутки. Выходит, что клетка представляет собой Вселенную, и путь дробления мира на кирпичики в целях его познания является тупиковым. Мир, разбитый на кусочки, стал таким же непонятным, как разрезанный на миллионы кусочков шедевр мастера. Процесс познания остановился (6).

Гипотеза квантового потенциала постулировала существование целого и его частей, которые являются соотносительными категориями: говоря об одном, следует подразумевать другое. Нечто может быть частью, только если существует целое, частью которого оно может быть.

Свое альтернативное видение квантовой теории Бом обнародовал в печати в 1952 году.

Реакция на его работу была в основном отрицательной. Некоторые физики настолько верили в то, что никакие альтернативы невозможны, что отвергли его теорию без рассмотрения. Другие обрушили на нее яростные атаки. В конце концов все возражения свелись к философским разногласиям: точка зрения Бора была настолько укоренена в физику, что альтернативный подход Бома казался более чем ересью.

Несмотря на остроту атак, Бом верил, что существует более глубокая реальность, нежели та, которую допускает Бор, и невозмутимо продолжал шлифовать свой альтернативный подход к квантовой физике.

Однако более чем сдержанная реакция научной общественности на его идеи относительно единства и нелокальности, а также неясность дальнейших исследований в этом направлении заставили его переключиться на другую тему. В 1960-х годах он занялся пристальным изучением порядка.

О порядке. В классической науке все объекты обычно разделялись на две категории: объекты, обладающие упорядоченностью своих частей, и объекты, части которых находятся в неупорядоченном, или случайном, состоянии. Снежинки, компьютеры и живые существа – все это примеры упорядоченных объектов. Рассыпанные зерна кофе на полу, обломки после взрыва, числа, генерируемые рулеткой, – примеры неупорядоченных объектов.

Возникает вопрос: что есть порядок? Вообще говоря, некоторое представление о порядке имеется практически у каждого. Все мы знакомы с порядком чисел, с порядком точек в линии, порядком функционирования организма, множеством порядков тонов в музыке, порядком времени, порядком языка, порядком мышления и т. д. Однако дать обобщенное и внятное понятие порядка, по мнению Бома, невозможно (7).

По мере того как Бом все более углублялся в изучаемый предмет, он стал понимать, что существуют различные степени порядка. Некоторые вещи более упорядочены, чем другие, причем иерархия порядка бесконечна во Вселенной. Из этого Бом сделал вывод: то, что нам кажется неупорядоченным, вовсе может и не являться таковым. Возможно, порядок этих вещей имеет «такую бесконечно большую величину», что они только кажутся беспорядочными, хаотичными. Сегодня уже многие ученые разделяют подобную точку зрения на хаос. Например, американский ученый Б. Вильямс пишет: «Хаос представляет собой более высокую форму порядка, где случайность и бессистемные импульсы становятся организующим принципом скорее, нежели более традиционные причинно-следственные отношения в теориях Ньютона и Евклида» (8).

Будучи погруженным в эти мысли, Бом увидел как-то в телевизионной программе на канале BBC устройство, способствовавшее дальнейшему развитию его идей. Устройство представляло собой специально спроектированный сосуд, содержащий большой вращающийся цилиндр. Пространство сосуда было заполнено глицерином – плотной, прозрачной жидкостью – с неподвижно плавающей в нем каплей чернил. Бома заинтересовало следующее: когда ручку цилиндра поворачивали, чернильная капля расползалась по глицерину и казалась растворенной. Но как только ручку начинали крутить в противоположном направлении, слабая чернильная траектория медленно исчезала и превращалась в исходную каплю (5).

Позднее Бом написал:

Этот опыт поразил меня тем, что в точности соответствовал моим представлениям о порядке, то есть когда чернильное пятно расползалось, оно все-таки имело «скрытый» (то есть непроявленный) порядок, который проявлялся, как только капля восстанавливалась. С другой стороны, на нашем обычном языке мы сказали бы, что чернила были в состоянии «беспорядка», растворившись в глицерине. Этот опыт привел меня к новому определению порядка (5).

Это открытие сильно воодушевило Бома. Наконец он нашел метафору для понимания порядка, которая позволила не только свести воедино все его разрозненные мысли за многие годы, но и предоставила мощный аналитический аппарат в его распоряжение. Этой метафорой была голограмма.

Бом стал приверженцем голографической теории Вселенной после разочарования в общепринятых теориях, не способных дать удовлетворительное объяснение явлениям квантовой физики.