Наполовину мертвый кот, или Чем нам грозят нанотехнологии
Шрифт:
А где взять скафандры для птиц? Для зайцев и лис, для домашней скотины? И сколько скафандров нужно для каждой елочки и березки?
В XX в. люди, осознавая угрозу военного применения ядерной энергии, строили модели ядерной зимы — наступающего вследствие ядерной бомбардировки многолетнего похолодания из-за экранирования солнечного света поднявшимся в атмосферу огромным количеством пыли. Сценарий ядерной зимы предусматривал в том числе и жесткое излучение. Считается, что жизнь на планете прекратится не полностью — тараканы выживут. И бегать они будут по выжившим хвощам и другим растениям, пришедшим в нашу эпоху из глубоких времен — полагают, что на определенных начальных стадиях развития Земли естественный радиационный фон был во много раз выше, чем
Но обязательна ли ядерная зима для полной победы тараканов над человечеством или достаточно «нановьюги» — просто большого количества фермионной грязи, произведенной человечеством? Авторы не знают.
Экологические риски, обусловленные квантово-механическими эффектами.
Социальные последствия наступления квантово-механических природных катастроф.
3. 3. Немного мертвый кот, или компьютер-демон
Если квантовая механика права, то мир сошел с ума.
Если ударить палочкой по краю хрустального бокала, он зазвенит. Вдоль его края бежит волна. И вот удача! Волна, обежав круг, прибежала в фазе. Это значит, что она не погасит сама себя, ведь волны в фазе складываются, в противофазе — вычитаются, это называется принципом суперпозиции. Но, позвольте, откуда волна знала, как ей прибежать в фазе, обежав круг? Кто ей подсказал, как это сделать?
Этот вопрос не простой. И на него очень часто дают неверный ответ. Чтобы дать правильный, надо начать издалека.
Мы уверены, для того чтобы понять, как устроен мир, надо знать его законы или, что то же самое, уравнения движения, выражающие эти законы. Вот в ньютоновской (не квантовой) физике надо задать начальное состояние — начальные положения и начальные скорости — и можно будет по уравнениям движения вычислить все последующие состояния, сменяющие друг друга с течением времени. Все просто. Надо только эти уравнения движения знать. Повторим, их называют законами. Один из них — хорошо известный закон всемирного тяготения.
Законы — как шестеренки. Мир — машина, механизм. Его один раз запустили, и он продолжает свое детерминированное движение. Все предопределено заранее.
Но как же наша свобода воли? Мы — и даже физики — считаем, что способны вмешаться в ход событий, изменить работу этого механизма под названием мир. Но если мы сами — такой же механизм, состоящий из частиц-шестеренок, подчиняющийся законам физики, то вся наша «воля» есть следствие его работы. И значит, воля также предопределена.
В квантовом мире все устроено иначе. Это мир вероятностей. Мы не можем сказать, что точно произойдет. Есть лишь вероятности тех или иных исходов, разумеется, из множества возможных. Конечно, это не решает проблему свободы воли окончательно — «воля» получилась зависящей от случая, от того, «как кости упали». Но так все же лучше: можно верить, что от тебя что-то зависит.
Но вернемся к звенящему бокалу. С ним все иначе. Волна обязана прибежать в фазе. Нет, уравнения движения — те, что мы назвали законами, — все те же. Вот только, несмотря на одинаковость законов, мир бокала устроен иначе. Решение уравнений ищут не по начальным положениям и скоростям, а по начальному и конечному положениям. На бокале они совпадают: начало и конец круга — одна и та же точка. Вот волна и прибежала «как надо» — возможными решениями нашего уравнения теперь будут только такие. Но — и это важно — мир становится более детерминированным, ведь конечное положение определено заранее.Оно — условие, а не результат при тех же законах.
С бокалом это неудивительно — ведь все происходит одновременно. Но вот другой пример. Рассказал его много лет назад известный российский физик Борис Михайлович Болотовский. Это было на общемосковском физическом семинаре — том семинаре, которым руководил тогда еще будущий Нобелевский
48
Кротовая нора — гипотетическая топологическая особенность пространства-времени, представляющая собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве.
Итак, последуем за рассуждениями Болотовского. Машина времени теоретически возможна [50] — почему нет: вполне серьезные физики на основании следствий из общей теории относительности и свойств так называемой темной материи предполагают, что в космосе есть туннели, через которые можно переместиться в другие вселенные и даже в другое время. Предположительно, они образовались, когда Вселенная только зарождалась, когда, как говорят ученые, пространство «кипело» и искривлялось.
49
Источник: http://elementy.ru/images/eltbook/relativity_2_520.jpg
50
Б. М. Болотовский не утверждал, что можно построить машину времени. Он лишь рассматривал гипотетическую возможность.
Итак, машина времени существует как минимум на кончике пера физика-теоретика. Всего четыре математических формулы, которые доказывают: путешествовать можно как в будущее, так и в прошлое.
Но одно дело кротовые норы, возникшие при зарождении Вселенной, другое — попытаться построить такую кротовую нору.
Как это сделать, мы не знаем. Но зато отчетливо понимаем, что пользоваться ею можно будет только после того, как мы ее достроим, когдабудут соединены точки в прошлом и будущем. Например, в 2015 г. мы начали тянуть нору в 2020 и в 2020 г. достроили. Теперь можно сразу (тут важно не опоздать, ведь время идет, а из 2021 г. уже норы нет) отправляться в прошлое, а из прошлого можно будет и в 2020 г. И, что удивительно, как подчеркнул Борис Михайлович, не будет никаких парадоксов, которые так любят фантасты. Мир будет просто детерминирован — 2015 и 2020 гг. будут «в фазе» — как волна звука звенящего бокала.
Уравнения (они же законы мира) те же, но результат иной. И причиной тому лишь задание условий, при которых мы ищем решение одних и тех же уравнений. В данном случае нет начальных условий, совпасть должны условия на концах. (Тот, кто знает теорию дифференциальных уравнений, легко узнает здесь различие задачи Коши и задачи Лагранжа для одних и тех же уравнений.)
Забавно? Но какое это имеет отношение к нанотехнологиям и квантовым технологиям? Прямое! Вы слышали про так называемый квантовый компьютер? Так вот он — если опустить детали — такая же «машина времени Болотовского»: квантовый компьютер не считает, что будет, его «расчет» реализуется как действительность. Он из серии «звенящего бокала».