— Сильное воображение, — ответил он. — Мне очень нравится вот эта фраза Бора:
«Вы должны быть готовы к сюрпризу, и очень большому сюрпризу».
Начиная с пятидесятых годов его все больше заинтриговывал философский смысл квантовой физики. Наиболее широко принятой интерпретацией квантовой механики была так называемая ортодоксальная интерпретация (хотя «ортодоксальная» кажется странным описанием такой радикальной точки зрения, распространенной во всем мире). Ее также называли копенгагенской интерпретацией, потому что ее представил учитель Уилера Бор в серии лекций в Копенгагене в конце двадцатых годов. Она утверждала, что такие субатомные сущности, как электроны, реально не существуют; они существуют в вероятностном переходном состоянии, пока не переводятся в единое состояние актом наблюдения. Электроны и протоны могут действовать как волны или как частицы, в зависимости от типа эксперимента.
Уилер был одним из первых выдающихся физиков, предположивших, что реальность может быть не полностью физической; в некотором смысле наш космос может быть явлением, требующим акта наблюдения, — и, таким образом, самим сознанием. В шестидесятые годы Уилер помог популяризировать печально известный антропический принцип. По сути, он утверждает, что Вселенная такова, какова она есть, потому что если бы она была другой, то и нас бы здесь не было, чтобы наблюдать за ней. Уилер также стал привлекать внимание коллег к некоторым интригующим связям между физикой и теорией информации, которая была предложена в 1948 году математиком Клодом Шенноном (Claude Shannon). Физика строится на элементарной, неделимой сущности, а именно на кванте, который определяется в результате наблюдения. То же происходит и с теорией информации. Ее квант — это бинарная единица, или бит (единица информации), который является посланием, представляющим один из двух вариантов выбора: орел или решка, да или нет, ноль или единица.
Уилер еще больше уверился в важности информации после того, как придумал эксперимент, открывший для нас странность квантового мира. Эксперимент с отложенным выбором Уилера — это вариация знаменитого (но не классического) эксперимента с двумя щелями, Демонстрирующего шизофреническую природу квантового явления. Когда электроны направляют на барьер, в котором имеются две щели, они действуют подобно волнам: электроны идут через обе щели одновременно и формируют то, что называется интерферограммой, создаваемой перекрыванием одной волны другой, когда они ударяются о детектор в дальней от барьера частиц Однако если физик закрывает каждый раз по одной щели, электроны проходят через открытую щель как сбытые частицы и интерференционная картина исчезает. В эксперименте отложенного выбора экспериментатор решает, оставить ли открытыми обе щели или закрыть одну после того, как электроны уже прошли сквозь барьер — с теми же результатами. Кажется, что электроны заранее знают, что выберет физик, чтобы наблюдать за ними Этот эксперимент был проведен в самом начале девяностых годов и подтвердил предсказание Уилера.
Уилер объясняет эту загадку еще одной аналогией. Он сравнил работу физика с работой водящего в известной игре, когда над водящим решают подшутить. Этом варианте игры один человек выходит из комнаты, в то время как оставшиеся — или так думает водящий — Загадывают какую-то личность, место или вещь. Затем водящий возвращается и пытается догадаться, что загадали остававшиеся в комнате, задавая вопросы, на которые можно отвечать только «да» или «нет». Но водящий не знает, что над ним решили подшутить. Первый, кому водящий задаст вопрос, придумывает предмет только после того, как водящий задаст вопрос. Все остальные будут делать то же самое, давая ответы, согласующиеся не только с конкретным вопросом, но и со всеми предыдущими вопросами.
— Слова в комнате не было, когда я вошел, хоть я думал, что оно там есть, — объяснил Уилер.
Таким же образом электрон, перед тем как физик решит за ним наблюдать, не волна и не частица. Он в некотором роде нереален: он существует как неопределимая неопределенность.
— Пока не начнешь задавать вопросы, ничего не получишь, — сказал Уилер. — Ситуация не может заявить о себе, пока не задашь свой вопрос. Но один вопрос предотвращает и исключает другой. Так что если вы спросите, где в настоящий момент находится моя голубая мечта — а мне всегда интересно спрашивать у людей об их голубой мечте, — я сказал бы, что она заключается в идее, что все происходящее может быть сведено до чего-то, в широком смысле подобного той игре с вопросами.
Уилер сконцентрировал эти идеи во фразу, напоминающую коан из дзэн-буддизма: «Это из частицы». В одном из своих эссе, написанных в свободной форме, Уилер объясняет упомянутую фразу следующим образом: «…каждое „это“ — каждая частица, каждое силовое поле, даже само пространство-время — имеет началом своей функции, значения, всего своего существования — даже непрямо в некоторых случаях — ответы на вопросы, предполагающие ответа „да“ или „нет“, бинарные выборы, биты».
Вдохновленная Уилером большая группа ученых — специалистов по информатике, астрономов, математиков, биологов и физиков — в конце восьмидесятых начала исследовать связи между теорией информации и физикой. Подключились даже некоторые теоретики, занимающиеся суперструнами, пытаясь связать воедино квантовую теорию поля, черные дыры и теорию информации с пучком струн. Уилер признал, что эти идеи были еще сырыми и не готовыми для строгого тестирования. Он и его коллеги-исследователи все еще пытались выяснить «характер и рельеф местности» и «учились, как выразить вещи, которые мы уже знаем, на языке теории информации». Усилия могут привести в тупик, сказал Уилер, или к новому мощному видению реальности, «всего представления».
Уилер подчеркнул, что у науки осталось еще много тайн.
— Мы все еще живем в периоде детства человечества, — сказал он. — Все эти горизонты начинают зажигаться в наши дни: молекулярная биология, ДНК, космология. Мы просто дети, ищущие ответа.
Он выдал еще один афоризм:
— Так же, как увеличивается остров наших знаний, растет и наше невежество.
Тем не менее он тоже был уверен, что люди когда-нибудь найдут Ответ. В поисках цитаты, которая выразила бы его веру, он вскочил и достал книгу о теории информации и физике, в которую было включено его эссе. Открыв ее, он прочитал: «Конечно, когда-нибудь, и в этом можно быть уверенным, мы ухватим основную идею всего этого, такую простую, такую красивую, такую побуждающую к действию, что скажем друг другу: „О, как же могло быть иначе! Как мы все могли быть настолько слепы так долго!“». Уилер поднял глаза от книги; выражение его лица было блаженным.
— Я не знаю, сколько потребуется — год или десятилетие, — но я думаю, что мы можем понять основную идею и поймем ее. Это — главное, за что я намерен стоять. Мы можем понять и поймем.
Многие современные ученые, отметил Уилер, разделяют его веру в то, что люди когда-нибудь найдут Ответ. Например, Курт Гедель, когда-то живший по соседству с Уилером в Принстоне, верил, что Ответ могли уже обнаружить.
— Он думал, что, может, в бумагах Лейбница, которые в то время еще все не изучили, мы найдем — что там было за слово? — ключ философа, магический путь, чтобы найти истину и решить любой набор загадок.
Гедель считал, что этот ключ «даст человеку, понявшему его, такую силу, что можно будет доверять знание этого ключа только высокоморальным людям».
Тем не менее учитель самого Уилера, Бор, очевидно, сомневался, может ли наука вообще или математика достичь такого откровения. Уилер узнал о взглядах Бора не от самого великого человека, а от его сына. Как сказал Уилеру сын Бора после смерти отца, Бор считал, что поиск окончательной теории физики может никогда не прийти к удовлетворительному результату; по мере того как физики пытаются глубже проникнуть в природу, они будут сталкиваться с вопросами все возрастающей сложности и трудности, которые в конце концов подавят их.
— Наверное, я более оптимистичен, — сказал Уилер.
Он помолчал несколько секунд и добавил с редкой ноткой грусти: — Но, может, я только тешу себя.
Ирония заключается в том, что собственные идеи Уилера предполагают, что окончательная теория всегда будет миражом, что истина в некотором смысле воображаема, а не объективно понята. В соответствии с «это из частицы» мы создаем не только истину, но и саму реальность — «это» — вопросами, которые мы задаем. Точка зрения Уилера опасно приближается к релятивизму или даже хуже. В самом начале восьмидесятых организаторы ежегодного собрания Американской ассоциации развития науки включили Уилера в программу вместе с тремя парапсихологами. Уилер пришел в ярость. На собрании он четко дал понять, что не разделяет мнения тех, кто выступает вместе с ним по вопросу физических явлений. Он раздал памфлет, в котором сказал о парапсихологии: «Там, где дым, там дым».
Тем не менее сам Уилер предполагал, что нет ничего, кроме дыма. «Я стопроцентно серьезно отношусь к идее, что мир является плодом воображения», — сказал он однажды пишущему о науке физику Джереми Бернштейну (Jeremy Bernstein)[70]. Уилер прекрасно понимает, что этот взгляд с эмпирической точки зрения ничем не подкреплен: где был разум, когда родилась Вселенная? И что поддерживало Вселенную миллиарды лет до того, как мы появились? Тем не менее он смело предлагает нам прекрасный, отрезвляющий парадокс: в сердце всего — вопрос, а не ответ. Когда мы вглядываемся в глубочайшие тайники материи или в самый дальний угол Вселенной, мы видим в конце концов наши собственные удивленные лица, глядящие на нас самих.
Неудивительно, что некоторые физики-философы выражали негодование по поводу взглядов Уилера, а также, более обобщенно, относительно копенгагенской интерпретации, представленной Бором. Одним из известных диссидентов являлся Дэвид Бом (David Bohm). Он родился и вырос в Пенсильвании, уехал из США в 1951 году, в пик эры Маккарти, отказавшись ответить на вопросы Комитета по расследованию антиамериканской деятельности о том, является ли он сам или кто-то из его научных коллег, а именно Роберт Оппенгеймер (Robert Oppenheimer), коммунистом. Пожив в Бразилии и Израиле, он в конце пятидесятых осел в Англии.
К тому времени Бом уже начал разрабатывать альтернативу копенгагенской интерпретации. Иногда ее называют интерпретация пилотной волны. Она сохраняет всю предсказательную силу квантовой механики, но исключает многие из самых эксцентричных аспектов ортодоксальной интерпретации, такие, как шизофренический характер квантов и их зависимость от наблюдателей. С конца восьмидесятых теория пилотной волны привлекала все большее внимание физиков и философов, которые чувствовали себя неуютно с субъективизмом и антидетерминизмом копенгагенской интерпретации.
Парадоксально, но Бом также, казалось, нацелился сделать физику еще более философской, спекулятивной, холистической. Он ушел гораздо дальше Уилера в проведении аналогий между квантовой механикой и восточной религией. Он разработал философию, названную «запутанный порядок», которая пыталась соединить мистические и научные знания. Работы Бома на эти темы привлекли почти культовых последователей; он стал героем тех, кто надеялся достигнуть мистического видения физики. Некоторые ученые объединяют эти два противоречащих друг другу импульса — необходимость прояснить реальность и мистифицировать ее — таким драматическим образом.
Я встретился с Бомом в августе 1992 года в его доме в Эджваре, пригороде к северу от Лондона. Он был настолько бледен, что это вызывало беспокойство. Алые губы и темные вьющиеся волосы только подчеркивали его бледность. Он сидел в большом кресле. Бом казался слабым, но в то же время полным нервной энергии.
Одну руку он завел за голову, вторая лежала на ручке кресла. Длинные пальцы сужались к концам, желтые ногти были небрежно подстрижены. Он сказал мне, что приходит в себя после недавнего инфаркта.
Жена Бома принесла нам чай с печеньем и удалилась в другую часть дома. Вначале Бом говорил с остановками, низким, напряженным, монотонным голосом, но постепенно слова посыпались быстрее. Очевидно, он чувствовал сухость во рту, так как постоянно облизывал губы. Время от времени, сделав замечание, позабавившее его, он растягивал губы, обнажая зубы в подобии улыбки. У него также была раздражающая привычка делать паузу после нескольких предложений и спрашивать «Это понятно?» или просто «М-м-м?». Часто я был просто сбит с толку и, не имея надежды найти путь к пониманию, кивал головой и улыбался. Но Бом мог выражаться и абсолютно ясно, увлекательно. Потом я узнал, что он и на других производил такое же впечатление: как некая странная квантовая частица, он колебался, входя в фокус и выходя из него.
Бом сказал, что поставил под вопрос копенгагенскую интерпретацию в конце сороковых годов, когда писал книгу о квантовой механике. Нильс Бор отрицал возможность того, что вероятностное поведение квантовых систем является результатом лежащих в глубине детерминистических механизмов, иногда называемых скрытыми переменными. Реальность непознаваема, потому что внутренне неопределенна, настаивал Бор.
Бом посчитал этот взгляд неприемлемым.
— Вся идея науки до сих пор заключалась в том, чтобы говорить о какой-то реальности, стоящей заявлением и объясняющей вещи, — пояснил он. — Не то чтобы Бор отрицал реальность, но, как он говорил, квантовая механика подразумевает, что нет больше ничего, что можно было бы о ней сказать.
Такой взгляд, решил Бом, сводит квантовую механику до «системы формул, которые мы используем, чтобы делать предсказания или технологически что-то контролировать».
— Я сказал, что этого недостаточно. Не думаю, что я бы особо заинтересовался наукой, если бы так обстояло дело.
В статье, опубликованной в 1952 году, Бом предположил, что частицы — это на самом деле частицы, во все времена, не только когда за ними наблюдают. Их поведение определяет новая, ранее не выявленная сила, которую Бом назвал пилотной волной. Любое усилие по точному измерению свойств частиц разрушит информацию о них, физически изменив пилотную волну. Таким образом, Бом придал принципу неопределенности чисто физический, а не метафизический смысл. Бор интерпретировал принцип неопределенности как означающий «не то, что в квантовой системе есть неопределенность, а то, что есть присущая ей двусмысленность».
Интерпретация Бома позволяла и даже выдвигала на первый план один квантовый парадокс: нелокальность, способность одной частицы влиять на другую мгновенно через большие расстояния. Эйнштейн привлекал внимание к нелокальности в 1935 году. Вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном Эйнштейн предложил эксперимент — теперь называемый парадокс ЭПР, — в котором было две частицы, вылетавшие из одного источника и летевшие в противоположных направлениях[71].
В соответствии со стандартной моделью квантовой механики ни одна из частиц не имеет определенной позиции или движущей силы перед тем, как ее измерят; но измеряя движущую силу одной частицы, физик мгновенно заставляет другую частицу занять фиксированное положение — даже если она находится на другой стороне Галактики. Осмеивая этот эффект как «похожее на фантом действие на расстоянии», Эйнштейн доказывал, что он нарушал здравый смысл и свою собственную теорию относительности, которая исключает распространение эффектов быстрее скорости света; поэтому квантовая механика и является незаконченной теорией. Однако в 1980 году группа французских физиков провела версию эксперимента Эйнштейна, Подольского и Розена и показала, что он на самом деле дает странное действие. (Причина того, что эксперимент не нарушает теорию относительности, заключается в том, что нельзя использовать нелокальность для передачи информации.) У Бома никогда не было сомнений относительно результата эксперимента.
— Было бы очень удивительно, если бы выяснилось, что дело обстоит наоборот, — сказал он.
Однако когда Бом пытался привести мир в более четкий фокус при помощи своей модели пилотной волны, он также доказывал, что полная ясность невозможна. Его идеи были частично вдохновлены экспериментом, который он видел по телевизору: в цилиндр с глицерином капали каплю чернил. Затем цилиндр вращали, чернила расходились в глицерине; их порядок, казалось, раздроблялся. Но когда направление движения цилиндра было изменено, чернила снова собрались в каплю.
На этом простом эксперименте Бом построил взгляд на мир, названный «запутанный порядок». Под очевидно хаотичным космом физических проявлений — ясным порядком — всегда лежит более глубокий, скрытый, запутанный порядок. Применяя эту концепцию к квантовому коему, Бом предположил, что запутанный порядок — это квантовый потенциал, поле, состоящее из бесконечного числа колеблющихся пилотных волн. Частичное перекрывание одной волны другою генерирует то, что нам представляется частицами, составляющими четкий порядок. Но, по Бому, такие кажущиеся фундаментальными концепции, как пространство и время, могут быть просто проявлениями какого-то более глубокого, запутанного порядка.
Чтобы проникнуть в тайну запутанного порядка, сказал Бом, физикам, может быть, придется отвергнуть некоторые базовые предположения об организации природы.
— Фундаментальные понятия, такие как порядок и структура, обусловливают наше бессознательное мышление, и новые виды теорий зависят от новых типов порядка, — заметил он.
В эпоху Просвещения мыслители типа Ньютона и Декарта заменили органическую концепцию порядка древних механической точкой зрения. Хотя появление теории относительности и других теорий привело к модификации этого порядка, «базовая идея осталась та же», сказал Бом, это — «механический порядок с системой координат».
Но Бом, несмотря на собственные огромные амбиции, как искатель истины, отвергал возможность, что ученые могут привести свое занятие к концу путем сведения всех явлений природы к одному-единственному (такому, как суперструны).
— Я думаю, что здесь нет границ. Люди будут говорить о теории, объясняющей всё, но это предположение, которое не имеет основы. Понимаете? На каждом уровне у нас есть нечто, принимаемое за явление, а что-то еще принимается за суть, объясняющую явление. Но когда мы переходим на другой уровень, суть и явление взаимозаменяют свои правила, так? Это понятно? Тут нет конца, видите? Понимаете, сама природа наших знаний такой же природы. Но то, что стоит за всем этим, неизвестно и не может быть схвачено мыслью.
Для Бома наука была «неистощимым процессом». Современные физики, указал он, предполагают, что силы природы являются сутью реальности.
— Но почему есть силы природы? Силы природы воспринимаются как суть. Атомы не были сутью. Почему должны быть их силы?