где-то. В долю секунды вы проваливаетесь в пустоту — ничто, заключенное в огромное нигде. Мысль, что вас не будет ни в какой точке пространства и времени, просто абсурдна.
Однако все может быть и не так! Сознание может пережить смерть физического тела — и это не противоречит никакому религиозному учению! На самом деле все религии могут быть правы. Отгадка кроется лишь в иной постановке вопроса. Ответ следует искать не в теологии или философии, а в как будто противоположной области знаний — физике.
ДЕЛИТЬ ИЛЬ НЕ ДЕЛИТЬ? ВОТ В ЧЕМ ВОПРОС!
Ответ следует искать среди атомов или, если говорить более точно, среди того, из чего они состоят. Как вы помните из курса физики средней школы, вся материя состоит из молекул. Если взять любой физический объект и делить его до тех пор, пока не станет невозможным разделить оставшуюся частицу снова, в конечном итоге мы получим наименьший элемент этого объекта, неделимую частицу. Для большинства объектов это будет молекула, хотя для некоторых чистых веществ наименьшей неделимой частицей является атом.
Вещества, состоящие из одинаковых атомов, называются химическими элементами. По состоянию на октябрь 2005 года наука обнаружила 115 элементов (на март 2013 года — 118. — Примеч. ред.). Если атомы этих элементов соединить вместе, можно «создать» другие вещества. Воду, например, можно разложить только на молекулы, которые состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Если разложить воду на атомы, она перестает быть водой и станет кислородом и водородом. Молекулы и, в определенной степени, атомы ведут себя логично и «правильно» — в соответствии с правилами классической науки, науки XIX века и «здравого смысла». Но ученые всегда стремились понять, из чего состоят сами атомы, рот тут-то и начинаются проблемы, и именно здесь расходятся пути логичной науки и возможностей нашего восприятия и воображения. Как только мы начинаем наблюдать поведение объектов меньших, чем атомы, начинают происходить странные вещи.
Когда исследователи начали экспериментировать с объектами, из которых состоят атомы, им пришлось искать совершенно новый физический подход. Они назвали новое направление квантовой физикой, потому что результаты их экспериментов не имели никакого сходства с тем, что ожидалось согласно законам физики, которую именуют классической. Квантовая физика достигла феноменальных успехов в предсказании поведения частиц и стала основой для многих современных технологий.
Слово «квант» происходит от латинского quantum — «сколько» и означает в физике неделимую порцию чего-либо. Кирпичики материи — это крошечные частицы вещества. Субатомные частицы обладают свойствами как твердых частиц, так и волн (это называется корпускулярно-волновым дуализмом). Одним из самых странных открытий квантовой физики является то, что эти частицы всегда находятся «неизвестно где». Невозможно абсолютно точно определить координаты и импульс элементарной частицы в пространстве в конкретный момент времени. Это принцип неопределенности Гайзенберга — один из основных принципов квантовой механики1. Может показаться, что все это полная бессмыслица, но тем не менее это так. И на этом странности не заканчиваются.
Частицы света — фотоны, попадая на преграду, в которой проделаны две близко расположенные вертикальные щели, делают то же самое — каждая частица проходит через обе щели одновременно. Чтобы понять, как происходит такая, казалось бы, невозможная вещь, представьте себе, что бросаете камешек в пруд. Образуется серия волн, расходящихся из точки, где камешек вошел в воду. А теперь представьте, что произойдет, если на пути волн расположить преграду. При столкновении с ней волны отскакивали бы в том направлении, откуда пришли. Если же в преграде проделать два отверстия размером меньшим длины волны, можно увидеть, как по другую сторону преграды от каждого отверстия расходятся два набора волн, как будто два новых камешка были сброшены в воду в месте каждого отверстия. Как только два новых набора волн пересекаются, они начинают мешать друг другу, нарушая поток полукругов. В некоторых местах два набора волн складываются, образуя волны побольше, а в других местах они гасят друг друга, образуя небольшие волны или не оставляя вообще никакого следа.
Тот же эксперимент можно проделать со светом. Свет проходит через одну щель в преграде. На выходе он сталкивается со второй преградой, в которой проделаны две щели. На выходе из каждого отверстия по другую сторону формируется новая волновая картина. Сразу же две волны начинают интерферировать друг с другом. За второй преградой устанавливается экран. Когда свет попадает на этот экран, появляется изображение из светлых и темных полос. Эти полосы называются интерференционными полосами. Они соответствуют областям, где световые волны складываются (конструктивная интерференция), и областям, где волны гасят друг друга (деструктивная интерференция).
В 1800 году английский ученый Томас Юнг использовал этот эксперимент, чтобы доказать, что свет не состоит из твердых частиц, а представляет собой волну, распространяющуюся в воздухе, подобно волне, пробегающей по поверхности воды. Но сразу же возник серьезный вопрос: каким образом свет распространяется в вакууме? По своей природе волна не может не только распространяться, но и существовать в отсутствие какой-либо среды. Тем не менее свет и его разновидности, такие как тепло, могут проходить вакуум. Чтобы объяснить, как солнечный свет и тепло преодолевают миллионы километров пустого пространства и достигают Земли, были выдвинуты предположения, что пространство заполняет какое-то еще неизвестное вещество — его назвали эфиром. Считалось, что именно это таинственное вещество служит переносной средой для волн в вакууме.
Затем были обнаружены еще некоторые свойства света, не вписывающиеся в волновую теорию. Особым вопросом стал фотоэлектрический эффект. Было установлено, что свет, падающий на твердый объект, как бы выбивает с его поверхности электроны. В начале XX века природой света заинтересовался Альберт Эйнштейн и в 1905 году написал работу, которая впоследствии принесла ему Нобелевскую премию по физике. Он объяснил фотоэлектрический эффект очень просто: выбивание электронов происходит за счет воздействия неких частиц света, — и назвал эти частицы фотонами. А частицы не нуждаются ни в какой среде (эфире) и могут свободно перемещаться в вакууме. Теория Эйнштейна была впоследствии доказана экспериментальным путем: свет действительно состоит из частиц. Наука вскоре продвинулась до такой степени, что ученые смогли выделить одиночные фотоны и проводить с ними эксперименты. Однако поведение света также носило и волновой характер. Казалось, свет представляет собой и твердые частицы материи, и волны одновременно. Что-то здесь было не так. Чтобы разобраться в этом парадоксе, ученым пришлось вновь повторять эксперимент с двумя щелями, используя самые современные на тот момент измерительные приборы и детекторы. Было проделано несколько вариантов этого эксперимента, и результаты показали, что реальность гораздо более загадочна, чем мы можем себе представить.
