Квантовая механика: о чем вы хотели, но стеснялись спросить

…ее главные результаты возникали раньше, чем становился понятным их смысл!
Академик А.Б. Мигдал

Без малого сто лет назад, во второй половине 1913 года, одна за другой увидели свет три части работы Нильса Бора, работы, знаменовавшей собой появление квантовой теории (см. статью «Начало квантовой эпохи», «З–С», №№ 10 и 11 за прошлый год). В ней ученый установил загадочные даже для него самого правила – и с той поры не прекращаются споры о неизбежности порожденного новой наукой «странного мира», ломавшего устоявшиеся представления. Поражала и невероятная практическая эффективность новоявленных понятий, не только описывающих неклассическую логику поведения квантовых объектов, но и подаривших ключи к управлению этим поведением.

Это напряжение между невообразимой порой труднодоступностью и удивительной работоспособностью одной из краеугольных современных физических теорий не спадает и сегодня. Напротив, оно постоянно и все более напоминает о себе либо очередным прикладным достижением, либо экстраординарной интерпретацией. Редкий из последних номеров нашего журнала обходился без разговора о квантовой теории. И было бы действительно странным в год ее юбилея, да еще после такой «артподготовки», не вернуться к дискуссии о ее чудных особенностях.

Обсуждение это тем более назрело после того, как в конце прошлого года Нобелевский комитет присудил премию по физике за «создание технологий измерения и манипулирования квантовыми системами». И в комментариях о перспективах использования этой работы часто упоминают возможность создания квантовых компьютеров, о которых сегодня говорят как об одной из сверхзадач физики XXI века.

Но что лежит в основе уверенности в том, что такая задача будет решена? В комментарии «Ленты.ру» по поводу присуждения Нобелевской премии сказано: «Чаще всего, говоря о квантовой механике, придерживаются так называемой копенгагенской интерпретации, которую сформулировали Нильс Бор и Вернер Гейзенберг в 20-х годах прошлого века. До недавнего времени это была самая популярная интерпретация после сугубо инструментального подхода, сформулированного Дэвидом Мермином в словах «заткнись и считай» (часто эту фразу приписывают Ричарду Фейнману), однако в последние годы она стала терять свои позиции. Сейчас копенгагенская уступает так называемой многомировой интерпретации».

И именно с ней, многомировой интерпретацией квантовой механики, полагает часть наших авторов, связан успех новых нобелиатов. А начиналась она с работ одного из самых парадоксальных физиков XX века Хью Эверетта Третьего. Рассказ о них, наряду с другими материалами о современных дебатах и открытиях квантовой механики, расположившихся «под сенью» Главной темы, ждет вас впереди.

Содержание номера

ЗАМЕТКИ ОБОЗРЕВАТЕЛЯ

А. Волков

Человек создается заново.

Создание идеальных протезов – это, несомненно, вопрос ближайших десятилетий. Спрос на них стремительно растет. Ученые и исследователи уделяют все больше внимания техническим приспособлениям, которые позволят восстановить нормальную работу человеческого тела и расширить его возможности.


НОВОСТИ НАУКИ

***

В рубрике: Квазары и барионные акустические осцилляции
Найдены следы света первых звезд
Обнаружена рекордно старая сверхновая
Мозг способен учиться во сне
У яиц обнаружена способность к обучению


В ФОКУСЕ ОТКРЫТИЙ

Р. Нудельман

Бунт на корабле

Ничего нет хуже, полагает Рафаил Нудельман, чем «Бунт на корабле» в открытом море. К нашей общей радости, бунты в науке не столь свирепы и чаще всего обходятся без крови. Новейший пример, о котором речь в статье – развернувшийся сейчас бунт физиков против принципа неопределённости Гейзенберга. Почему этот принцип вызывает протест и какие предлагаются возражения?


ГЛАВНАЯ ТЕМА

***

Квантовая механика: о чем вы хотели, но стеснялись спросить

Присуждение Нобелевских премий зачастую вызывает новую волну интереса к «проклятым» вопросам, рожденным развитием науки. На этот раз внимание ученого сообщества сфокусировалось вокруг перемен в интерпретациях квантовой механики.


ГЛАВНАЯ ТЕМА

Р. Григорьев

Квантовый компьютер: перспективы и реальность

Нобелевскую премию по физике за 2012 год, пишет Руслан Григорьев, разделили Серж Арош из Франции и Дэвид Вайнленд из США, оба – за эксперименты, способные привести к новым, исключительной точности способам измерения времени, а главное – стать ещё одним шагом к созданию квантовых компьютеров. В статье в статье «Квантовый компьютер: перспективы и реальность» расскахывается о сути этих экспериментов, а также о том, как они связаны с компьютерами.


ГЛАВНАЯ ТЕМА

А. Волков

Весь мир – квантовый театр?

«Весь мир – квантовый театр?» — задаётся вопросом Александр Волков. На эти мысли его наводит высказанная ещё в середине 1950-х гипотеза немецкого физика и философа Карла Фридриха фон Вайцзеккера о том, что всё м мире – и вещество, и энергия – порождено информацией, и что любой объект можно разлагать на всё более мелкие составные части до тех пор, пока все высказывания о нём не сведутся к бинарным формулам «да» / «нет», «плюс» / «минус», «0» / «1», а также предположение американского физика Сета Ллойда, что мир – это грандиозный квантовый компьютер, постоянно моделирующий собственное будущее. Статья – о том, какие выводы сделали для себя исследователи — среди них и Сет Ллойд, чья теория здесь излагается — из идей Вайцзеккера, каковы принципы работы «вселенского компьютера» и нуждается ли он в Верховном Программисте.


ГЛАВНАЯ ТЕМА

А. Грудинкин

Как превратить черную дыру в компьютер?

Александр Грудинкин ставит вопрос ещё более решительно: «Как превратить чёрную дыру в компьютер?» За такой постановкой вопроса кроется, говорил он, одна из фундаментальных проблем современной физики. Если, как вслед за автором термина «чёрная дыра» Джоном Уилером любят повторять программисты, «it from bit» — «всё порождают биты», то чёрные дыры – дефектные участки на жёстком диске мироздания: они непрестанно накапливают информацию, но – согласно общей теории относительности Эйнштейна – никогда не делятся ею с окружающей средой, и вся эта информация теряется безвозвратно. Впрочем, как показали позднейшие исследования, всё не так однозначно. Чёрные дыры, как ещё в 1970-х установил Стивен Хокинг, всё-таки испускают слабое излучение, названное «излучением Хокинга». Оно сохраняет информацию обо всех объектах, угодивших в дыру, хотя и изменяет её почти до неузнаваемости. Есть, соответственно, основания думать, что чёрные дыры – тоже своего рода компьютеры: подобно всем прочим объектам во Вселенной, они перерабатывают и накапливают информацию. И результаты её обработки всё-таки «выводятся» из чёрной дыры – в виде излучения Хокинга. Остаётся лишь собрать эту информацию. Но как это сделать?


ГЛАВНАЯ ТЕМА

В. Гердт

Актуальный комментарий

«Актуальный комментарий» к теме предлагает наш давний автор и эксперт (см. статьи «О квантовом компьютере и национальных традициях», № 6/03 и «Квантовый путь в новую науку», № 9/07), доктор физико-математических наук Владимир Гердт. Он представляет скептическую позицию и объясняет, почему говорить о чёрных дырах как о квантовых компьютерах нет серьёзных оснований; но обращает внимание и на то, чем могут быть полезны сформулированные Ллойдом представления о квантовых информационных процессах.


ГЛАВНАЯ ТЕМА

Ю. Лебедев, А. Гуларян

Неоднозначное мироздание

Юрий Лебедев и Артём Гуларян считают, что нам вообще досталось «Неоднозначное мироздание». Особенно наводит на такие мысли теория Хью Эверетта, которая и до сих пор – более чем полвека спустя после своего опубликования! — считается самой радикальной гипотезой в науке, самой непризнанной – и самой любимой: принять её учёный мир опасается, опровергнуть не может, а расстаться с нею не хочет. Кто же такой Хью Эверетт и что представляет собой его теория?


ВО ВСЕМ МИРЕ

***

В рубрике: Город-остров с шестью холмами
Полет по трубе
Римская волчица помолодела?
Биоресурсы Земли сокращаются


ПРОБЛЕМЫ ИСТОРИИ

К. Галеев

Почему капитализм возник не в Китае

Вопрос о причинах доминирования Запада в современном мире до сих пор остается открытым. Существует много теорий, объясняющих феномен европейского колониализма и капитализма – одна из наиболее оригинальных принадлежит Эрику Вольфу.


РАЗМЫШЛЕНИЯ К ИНФОРМАЦИИ

Б. Жуков

Нейрон выбирает специальность

Как известно, способность чувствовать и различать запахи обеспечивают нам расположенные в мозгу обонятельные нейроны. В их мембране находятся белки-рецепторы, способные связываться с молекулами летучих веществ и менять при этом своё состояние. Если сработает достаточное число рецепторов, мембрана отростка деполяризуется – возникает нервный импульс, который по обонятельному нерву передаётся в обонятельные отделы головного мозга. Причём в мембране каждого нейрона присутствует только один тип рецепторов. С другой стороны, рецепторы – белки и кодируются генами. А набор генов во всех клетках одного организма одинаков. Так почему же в каждом нейроне синтезируется только один тип рецепторов и как «Нейрон выбирает специальность»? – Ответ на эти вопросы ищет Борис Жуков.


ТЕХНИКА: ГУМАНИТАРНЫЕ СМЫСЛЫ

Е. Эберле

Воздухо/космоплавание и метафизика

Воздухоплавание, авиация и космонавтика появились не столько из практических соображений, сколько в результате стремления человека воплотить вечное как мир предчувствие и желание полёта. Можно предположить, что, явившись из метафизического посыла, эти виды техники не остались только принадлежностью материального мира, но оказали влияние и на метафизические пласты современной культуры. Елена Эберле показывает, как и почему связаны «Воздухо/космоплавание и метафизика».


ПОНЕМНОГУ О МНОГОМ

***

В рубрике: Семена взошли через 30 тысяч лет
Предсказуемость поведения
Суперэкономный унитаз


ИНСТИТУТ ЗДОРОВЬЯ

Л. Крайнов

Альцгеймер: осторожный оптимизм

Болезнь Альцгеймера, связанная с аномалией так называемого тау-белка, крайне коварна, в ней много загадок. Поэтому крайне важно решение каждой из них. Исследования 2011-2012 годов, пишет Леонид Крайнов, увенчались несколькими такими разгадками. Более того – они наметили новый путь борьбы с болезнью. Об этом – статья «Альцгеймер: осторожный оптимизм».


«ЛИСА» В ГОСТЯХ У СКЕПТИКА

***

Ноль пишем, а что в уме?

«Ноль пишем, а что в уме?» — спрашивает Скептик, узнав от газеты «Известия», что депутаты Госдумы намерены положить конец трагедиям на дорогах — путём ужесточения наказания за вождение автомобиля в нетрезвом состоянии, вплоть до пожизненного заключения. Демоскоп, как всегда, знает больше и предлагает к рассмотрению некоторые связанные с этим цифры.


«ЛИСА» В ГОСТЯХ У СКЕПТИКА

***

Наконец-то американцам будет не хватать детей!

Кроме того, Депутаты Государственной думы РФ почти единогласно знают, что с 21 декабря 2012 года «запрещается передача детей, являющихся гражданами Российской Федерации, на усыновление (удочерение) гражданам Соединённых Штатов Америки». Демоскоп и тут знает больше и – продемонстрировав статистику по рождаемости и усыновлениям в США — радостно восклицает: «Наконец-то американцам будет не хватать детей!»


ПОНЕМНОГУ О МНОГОМ

***

В рубрике: Опередивший время: Христиан Хюльсмейер


ПИСЬМА РУССКОГО ПУТЕШЕСТВЕННИКА

Э. Войцеховская

Мадрас, по следам Фомы Неверующего

Согласно христианской традиции, св. апостол Форма Неверующий проповедовал в Индии, в окрестностях города Майлапур, там же погиб и погребён. Действительно ли Индия была крещена ещё на заре христианской эры? Чтобы это выяснить, Элина Войцеховская отправляется в «Мадрас, по следам Фомы Неверующего».


МАЛЕНЬКИЕ ТРАГЕДИИ ВЕЛИКИХ ПОТРЯСЕНИЙ

Е. Съянова

Леонора

«Леонора» Каррингтон родилась художницей и всегда была немного другой – даже не странной, а именно другой, отличающейся от обычных девушек своего круга. Оставив безнадёжные попытки сделать из дочери светскую даму, родители отпустили её в Италию – учиться живописи. Там Леонора и попала в круг сюрреалистов и встретила Макса Эрнста. Елена Съянова пишет о том, что их связало – и что случилось с Леонорой, когда в Париже 1939 года Макса — как немца, подданного страны-противника — арестовали.


ГЕНИЙ МЕСТА

А. Левинтов

Преображенка

В 2012 году московскому Преображенскому рынку исполнилось 80 лет. Александр Левинтов видит в этом несомненный повод для того, чтобы припомнить – восходящую ещё к эпохе царя Алексея Михайловича — историю московских рынков, а также всё то, чем славилась «Преображенка» во времена, памятные самому автору.


ЧЕЛОВЕК И КОМПЬЮТЕР

***

В рубрике: Предустановленные вирусы
Закон Куми
Компьютер почти даром
Ноутбуки и экология
Вред и польза компьютерных игр


ЗАБЫТЫЕ ГОРОДА

А. Голяндин

Урук

Этот город можно по праву назвать «Венецией Древнего Востока». Обширная система каналов, проложенных здесь, была настоящим шедевром инженерного искусства. Город напоминал райский сад. Здесь зеленели луга, цвели цветы, колыхались пальмы. Это был один из величайших городов Шумера – Урук.


КОСМОС: РАЗГОВОРЫ С ПРОДОЛЖЕНИЕМ

М. Вартбург

Солнце вчера и сегодня

Так называемый «парадокса молодого Солнца» известен науке вот уже 40 лет: в 1972 году американские астрономы Саган и Мюллен показали, что есть странное расхождение между данными астрономии о прошлом Солнца и данными геологии о прошлом Земли. О том, что это за парадокс и какое его решение предложили учёные — статья Михаила Вартбурга «Солнце вчера и сегодня».


ДРУГАЯ ВОЙНА

Солдаты гор

А. Яблоков

Войны в горах – это особые войны, для которых необходимы и особые подразделения. И пока от этих войн мир не застрахован, военная специальность «горный стрелок» будет существовать еще долго.


КАК МАЛО МЫ О НИХ ЗНАЕМ

***

В рубрике: Эволюция рыб начиналась с головы
Ум уменьшает силу
Завистливые собаки


УЧИТЕСЬ ЧИТАТЬ

Б. Левинов

Есть ли тайные смыслы в поэме Гоголя «Мертвые души»?

Статья Бориса Левинова представляет его личное прочтение поэмы Гоголя «Мёртвые души». Кому-то оно может показаться странным, надуманным и даже фантастичным. Во всяком случае, оно будит воображение и заставляет взглянуть на поэму новыми глазами. Так «Есть ли тайные смыслы в поэме Гоголя “Мёртвые души”»?


РАЗМЫШЛЕНИЯ У КНИЖНОЙ ПОЛКИ

О. Балла

Симптом-инструмент

На Размышления у книжной полки нашего книжного обозревателя Ольгу Балла наводит книга Гасана Гусейнова «Нулевые на кончике языка: Краткий путеводитель по русскому дискурсу» (М., 2012): язык, полагает обозреватель, предстаёт под пером автора как особенный «Симптом-инструмент», столь же характеризующий человека двухтысячных годов, сколь и сформировавший его.


РАССКАЗЫ О ЖИВОТНЫХ

Ал Бухбиндер

Ядовитая защита

Ал Бухбиндер представляет читателю удивительное животное – утконоса. Мало того, что детей это существо рождает, как птица, в яйцах, а выкармливает, как правильное млекопитающее, молоком, мало и того, что лицом оно – вылитая утка, — оно ещё и ядовитое: «Ядовитая защита» утконоса кроется в роговых шпорах на задних ногах. Эта милая особенность – ядовитость — объединяет утконоса с очень немногими млекопитающими, например, с совершенно, вроде бы, не похожими на него землеройкой и щелезубом. Эти последние, правда, травят своих противников не шпорами или когтями, а ядовитой слюной. Достоин упоминания в этом ряду также гребенчатый хомяк, отрастивший себе, в устрашение врагам, ядовитые волосы. Здесь же автор вспоминает ещё двух знаменитых животных – скунса и зорриллу, африканского полосатого хорька, которые хоть и не ядовиты, зато отменно вонючи.


КАЛЕНДАРЬ «З-С»

***

Март


МОЗАИКА

***

В рубрике: Выкормить гения
Сон помогает похудеть
Искусство комплимента

Преображенка

В прошлом году знаменитой Преображенке – московскому Преображенскому рынку – исполнилось 80 лет. Когда-то Москва славилась своими колхозными рынками, хотя…

Комментарии к записи Преображенка отключены