Стрела времени

Сто лет назад, на исходе девятнадцатого века, ученые всего мира испытывали чувство глубокого удовлетворения от сознания того, что им удалось создать исчерпывающую картину физического мира. Как выразился физик Алистер Рей: «К концу девятнадцатого столетия казалось, что известны уже все основные фундаментальные принципы, управляющие поведением физической вселенной» [1] . Действительно, многие ученые утверждали, что изучение физики почти закончено и в ней больше не может быть сделано никаких крупных открытий; осталось лишь уточнять детали и вносить в картину завершающие штрихи.

Но вторая половина заключительного десятилетия явила свету несколько прелюбопытнейших сюрпризов. Рентген открыл лучи, проникавшие сквозь человеческую плоть. Поскольку их природу не удалось объяснить, он назвал их Х-лучами. Два месяца спустя Анри Беккерель случайно обнаружил, что кусок урановой руды испускает некое излучение, засвечивающее фотографические пластинки. А в 1897 году был открыт электрон – носитель электричества.

И все же физики сохраняли спокойствие, уверенные в том, что существующая теория уже в ближайшее время найдет объяснение для всех этих аномалий. Никто не решился бы предсказать тогда, что не далее чем через какие-нибудь пять лет их самодовольное представление о мире самым бесстыдным образом претерпит головокружительное изменение, в результате коего возникнет совершенно новая концепция вселенной и появятся ни на что не похожие технологии, благодаря которым повседневная жизнь на протяжении двадцатого столетия будет меняться самым невообразимым образом.

Если бы вы в 1899 году решились сказать какому-нибудь физику, что спустя сто лет можно будет при помощи висящих в небесах спутников Земли передать в каждый дом движущиеся изображения; что бомбы невообразимой мощности станут угрожать существованию всего человеческого рода; что антибиотики помогут преодолеть инфекционные заболевания, но болезни перейдут в контрнаступление; что женщины получат избирательное право и пилюли для контроля рождаемости; что самолеты, способные взлетать и приземляться без помощи человека, будут ежечасно поднимать в воздух миллионы людей; что можно будет пересечь Атлантику со скоростью две тысячи миль в час; что люди совершат путешествие на Луну, а потом утратят к ней интерес; что в микроскопы можно будет разглядеть отдельные атомы; что люди станут носить с собой телефоны весом в несколько унций [2] и разговаривать со всем миром без проводов и что большая часть этих чудес станет возможной благодаря устройствам размером с почтовую марку, построенным на основе новой теории, именуемой квантовой механикой, – если бы вы сказали все это, то выслушавший подобные бредни физик почти наверняка объявил бы вас сумасшедшим.

Почти ни одно из этих явлений не могло быть предсказано в 1899 году, потому что общепризнанная в то время научная теория утверждала, что подобное невозможно. А для тех немногочисленных явлений, которые невозможными не считались, таких, например, как самолет, нельзя было предположить массового применения. Нетрудно представить себе один самолет, но десять тысяч самолетов, одновременно находящихся в воздухе, не могло бы себе позволить никакое воображение.

Так что можно с полным основанием утверждать, что на пороге двадцатого столетия даже наиболее информированные ученые не имели ни малейшего понятия о том, что ожидает человечество впереди.

Сейчас, когда мы стоим на пороге двадцать первого века, ситуация странным образом повторяется. Физики опять полагают, что физический мир получил исчерпывающее объяснение и в ближайшем будущем не может быть никаких революций. Наученные прошлой историей, они больше не выражают это мнение публично, но все равно думают имен" но так. Некоторые знатоки пошли еще дальше и принялись доказывать, что наука – как отрасль человеческой деятельности – выполнила свою функцию и ей больше нечего открывать. [3] Но подобно тому, как в последние годы девятнадцатого столетия появились намеки на то, чего можно ожидать впереди, так и на исходе двадцатого века можно заметить кое-какие указания на возможные серьезные перемены в будущем. Одно из наиболее важных – это интерес к так называемой «квантовой технологии». Он проявляется в том, что на множестве различных направлений ведется усиленная работа по созданию новой технологии, использующей фундаментальные свойства субатомной структуры и обещающей в корне изменить наши представления о соотношении возможного и невозможного.

Квантовая технология решительно

опровергает соображения здравого смысла по поводу того, как функционирует этот мир. Она предсказывает появление мира, где компьютеры не надо включать. Где предметы можно обнаружить, не глядя на них. Где невообразимо мощный компьютер может быть построен из одной-единственной молекулы. Где информация немедленно передается из одной точки в другую безо всяких проводов или сетей. Где для исследования отдаленных объектов не требуется контакта с ними. Где компьютеры проводят свои вычисления на просторах других вселенных. Где телепортация – «Передай меня по лучу, Скотти» – является самым обыденным явлением и находит многообразное применение.

В 90-е годы исследования в области квантовой технологии начали приносить результаты. В 1995-м квантовые сверхзащищенные сообщения были переданы на расстояние восьми миль, а это позволяет предположить, что в наступающем столетии будет построен квантовый Интернет. В Лос-Аламосе физики измерили толщину человеческого волоса при помощи излучения лазера, которое на самом деле не направляли на волос, но только могли направить. Этот невероятный «противофактический» результат обозначил возникновение новой области внеконтактного исследования, которое было названо «обнаружением вслепую».

А в 1998 году в трех лабораториях, находившихся в разных концах мира – Инсбруке, Риме и Калифорнийском технологическом институте, – демонстрировался эксперимент по квантовой телепортации [4] . Физик Джефф Кимбл, лидер команды КалифорТеха, заявил, что квантовую телепортацию можно использовать для материальных тел: «Квантовое состояние одного предмета может быть транспортировано другому предмету… Мы считаем, что знаем, как это сделать» [5] . Кимбл в порядке предположения очень кратко упомянул о том, что они могли бы телепортировать человека, но на сегодня кто-нибудь мог бы реально попробовать проделать это с бактерией.

Эти квантовые курьезы, бросающие вызов логике и здравому смыслу, пока что удостоились весьма небольшого внимания публики, но оно еще усилится. Существуют мнения, согласно которым в первые десятилетия нового века большинство физиков во всем мире будут работать над теми или иными аспектами квантовой технологии [6] .

И поэтому неудивительно, что к середине 90-х годов несколько корпораций предприняли исследования в области квантовой физики. В 1991-м была основана компания «Квантовые приборы Фуджицу». В 1993-м группу квантовых исследований под руководством Чарльза Беннетта сформировала «Ай-Би-Эм» [7] . Их примеру последовали такие компании, как «Эй-Ти-Ти» и другие, например, университет КалифорТех, правительственные организации наподобие Лос-Аламоса и исследовательский центр расположенной в Нью-Мексико корпорации под названием «Эм-Тэ-Ка». Находящийся всего лишь в часе езды от Лос-Аламоса центр МТК в первой половине десятилетия смог добиться замечательных успехов. Действительно, теперь стало ясно, что МТК оказалась первой компанией, которой в 1998 году удалось найти практическое применение для передовой квантовой технологии.

Если оглянуться назад, то станет видно, что МТК смогла захватить лидерство в драматической борьбе за новую технологию благодаря сложившейся комбинации специфических обстоятельств и значительной доли везения. Хотя компания неизменно заявляла, что использование ее открытий абсолютно безопасно, так называемая «корректировочная» экспедиция смогла со всей очевидностью показать, что опасность существует. Два человека погибли, один исчез, а еще несколько перенесли серьезные заболевания. Можно со всей определенностью утверждать, что для молодых аспирантов, участвовавших в экспедиции, эта новая квантовая технология, предвестница двадцать первого века, оказалась вовсе не безопасной.