Ересь Джона Белла, или Самый поразительный результат в истории физики

Очередной текст из цикла «Догмы и ереси в науке как религии». Герой материала – выдающийся ученый по имени Джон Стюарт Белл, совершивший поистине великую революцию в физике XX века. Вот только наука этот факт пока что признать официально никак не решится.

Структурно данный текст представляет собой компиляцию из нескольких фрагментов двух научно-популярных биографических книг и одной статьи того же ряда. Первая из книг [1] целиком посвящена Джону Стюарту Беллу, а вторая [2] – Эрвину Шрёдингеру и его идейным наследникам (одним из которых, несомненно, можно считать и Белла).

Но прежде чем переходить к обильному цитированию этих исследований, однако, имеет смысл привести несколько абзацев от еще одного автора, известного философа науки Тима Модлена. Который в своей статье 2014 года [3], озаглавленной «Что сделал Белл», ключевую суть произведенной этим ученым революции излагает примерно такими словами: [Начало цитаты]

В мире идеальном статья, написанная в честь 50-й годовщины монументально важного теоретического результата, была бы посвящена обзору того, как этот результат преобразовал за прошедшие годы нашу картину мира. И уж точно статья не разъясняла бы читателям, в чем же реально заключался данный результат. Но мы, к несчастью, не живем в таком идеальном мире, так что даже сегодня наиболее насущная задача заключается в том, чтобы сделать достижение Белла ясным для всех.

Ибо и поныне, в 50-ю годовщину монументальной статьи Джона Белла от 1964 года, среди ученых все еще широко распространены заблуждения относительно того, что же именно доказал Джон Белл. Непонимание же это, в свою очередь, произрастает из неспособности к восприятию значительно более ранних аргументов от Эйнштейна, Подольского и Розена (ЭПР).

Экспериментальная проверка феномена ЭПР и нарушений неравенства Белла для случайного набора измерений у далеко разнесенных в пространстве квантово-сцепленных объектов – это наиболее поразительный результат за всю историю физики. Теоретикам физической науки пока всё еще только предстоит определиться с тем, что означают данные результаты для нашего фундаментального понимания мира.

Читать далее

Дежавю и Топология (майская интерлюдия)

В циклах научно-мистического расследования время от времени бывают паузы-интерлюдии, имеющие, похоже, собственную периодичность. В мае 2015 была первая, теперь вот еще одна. Снова майская и не менее занятная.

Когда процесс подготовки очередного – апрельского – эпизода в нескончаемом (как могло уже показаться) сериале Sci-Myst переходил в финальную фазу выпуска, случилась неожиданная череда важных событий. Началось все с того, что сразу в двух местах практически одновременно и независимо друг от друга появились содержательные публикации, имеющие самое непосредственное отношение к теме нового эпизода из саги «про королей, топологию и дискретную капусту».

Фактически сразу стало очевидно, что свежие статьи в этой паре – одна на английском, другая на русском – не только интересно и нетривиально дополняют друг друга, но и непременно должны быть встроены в уже почти подготовленный, считай, материал из цикла расследования Sci-Myst. Где особо примечательная фишка, можно напомнить, как раз и заключается в масштабе реального времени для событий, которые происходят буквально сейчас у всех на глазах.

Вот только быстро и легко встроить подходящие «новые вводные», увы, именно тут не получилось. Потому что как только следствие чуть-чуть углубилось в детали, то сразу же возник известный эффект дежавю…

Очень похожие вещи, имена и идеи совершенно определенно в Sci-Myst уже фигурировали, причем в самых-самых первых эпизодах сериала, свыше двух лет тому назад. С тем лишь отличием, что теперь иной фон для тех же самых фактов и окружающих их умолчаний задает модель Сачдева-Йе-Китаева. Или кратко модель SYK, понемногу открывающая для науки принципиально другой взгляд на природу и устройство вселенной.

Формулируя то же самое наблюдение чуть иначе, можно говорить, что благодаря SYK множество всех прежних линий расследования теперь начинает сходиться вместе и естественным образом укладываться в изящную взаимно-согласованную конструкцию. Которую по аналогии с SYK можно скромно именовать «квантовой моделью голографии», а можно и куда более пафосно.

Типа научно выводимой картины Unus Mundus, или «мира единого», всегда существующего как цельное материальное тело и мыслящего как единый космический разум…

Поскольку кое-кому ужасно не хочется, чтобы данная картина перед людьми ныне раскрывалась, процесс постижения идет в науке необычайно трудно и регулярно натыкается на разного рода препятствия. Можно считать эти барьеры загадочно мистическими, а можно и рационально объяснимыми. Дело вкуса, что называется. Но как на дело ни смотри, двигать его вперед надо по-любому.

Читать далее

«У народа есть все основания не доверять науке»…

В апрельском номере научного журнала Nature Physics опубликована весьма характерная статья от Сабины Хоссенфельдер, одной из наиболее ярких представительниц мирового физического сообщества на поприще научно-популярной публицистики. Имеет смысл дать здесь (почти полный) перевод этого текста на русский.

Моя профессия – ученый-теоретик в области физики частиц. И я сомневаюсь в ценности теоретической физики частиц. Это и само-то по себе ужасно, я знаю, но дело тут еще хуже. Я боюсь, публика имеет основания не доверять ученым, причем и я сама – печально, но это правда – тоже нахожу, что доверять им всё более и более сложно.

Читать далее

Ограниченность как надежда и радость

«Мне нравится эта огромная разница (между мирами физики классической и физики квантовой). И я всегда надеюсь, что они так и будут оставаться не объединенными»… – Фримен Дайсон.

phys-companyВ декабрьском, 2016 года, выпуске научно-популярного журнала Nautil.us  опубликовано любопытное интервью с патриархом науки XX века, знаменитым физиком-теоретиком Фрименом Дайсоном («My Life with the Physics Dream Team», by Steve Paulson, illustrations by Julia Breckenreid, December 8, 2016).

Для проекта kniganews легендарный Дайсон – это совершенно особенный ученый, поскольку именно он (сам того не ведая), а точнее его публикации выступают своего рода проводником по главам и разделам аналитического цикла «Женщины, Эйнштейн и Голография».

Ну а в нынешнем интервью ученого – так уж само все получается – Фримен Дайсон даёт не то чтобы «опровержения» фактам и новейшим открытиям детективного цикла Sci-Myst, но, скажем так, высказывает существенно иную точку зрения на те же самые события истории и результаты науки физики.

Пересказывать в подробностях ответы ветерана, лично общавшегося со светилами вроде Оппенгеймера и Эйнштейна, Паули и Фейнмана, тут, впрочем, вряд ли целесообразно. Во-первых, потому что текст интервью свободно доступен для всех интересующихся в оригинале. А во-вторых, продвижению следствия Sci-Myst новая информация от Дайсона абсолютно ничем помочь не может – по причине принципиально иных взглядов ученого на общие перспективы развития науки.

Суть этих взглядов вполне адекватно передает вынесенная в эпиграф цитата – о том, что является источником радости и надежды для знаменитого теоретика, сохраняющего ясный ум и неиссякаемый оптимизм на 94-м году жизни (чему можно лишь восхищаться и всячески желать долгожителю здоровья-благополучия).

Суть же открытий в расследовании Sci-Myst такова, что наука физика – совместными усилиями теоретиков и экспериментаторов – на самом деле уже разбила надежды Дайсона. И таки нашла все необходимые ключи к объединению реальностей мира классического и мира квантового. Вот только заметить и зафиксировать этот выдающийся факт нашей истории ученым ни в какую не удается.

Причем вполне понятно даже то, почему так происходит. Более чем наглядную иллюстрацию этой странной ситуации предоставляют обложки трех новых, хороших и содержательных книг – появившихся буквально друг за другом на одном весьма известном «пиратском» веб-сайте.

3-covers Читать далее

Спираль восхождения и Догмы СМ

Главной особенностью материалов вроде нынешнего является то, что они абсолютно никак не планируются. А приходят, что называется, сами по себе – по какому-то собственному неведомому расписанию.

spiralС одной стороны, речь здесь пойдет о совсем свежей, буквально на днях появившейся в интернете публикации от известнейшего физика-теоретика Фрэнка Вильчека («Power Over Nature», a conversation with Frank Wilczek, 4.20.16, Edge.org). То есть обозначился новый комплекс идей от одного из заметных и регулярных персонажей в сериале научно-мистического расследования Sci-Myst.

Но глядя со стороны другой, быстро выясняется, что абсолютно никакой пользы для продвижения собственно следствия ни одна из свежих идей Вильчека, к сожалению, не представляет. Более того (хотя читатели сериала этого знать пока не могут), данный комплекс идей вполне отчетливо «отвергает» целый ряд базовых нитей и зацепок, на основе которых именно сейчас формируется ткань очередного эпизода Sci-Myst #11-2 – про «Время как разум»…

Иначе говоря, большой ученый Фрэнк Вильчек – даже ничего не ведая о каком-то там сайте kniganews и его странных расследованиях, просто благодаря мощи своего интеллекта и по случайному совпадению – как бы заранее и с заметным упреждением выдвигает целый комплекс собственных контр-доводов против ценности выявленных в Sci-Myst «улик» (или скрытых причин кризиса в физике).

wilczek-at-edgeВсякий внимательный читатель на этом месте наверняка ощутит известный эффект дежавю. Потому что нечто весьма похожее – типа моментальной и даже упреждающей реакции-опровержения – уже отмечалось здесь в прошлом году с выступлением другого научного светила, Шона Кэррола. Причем именно через тот же самый веб-сайт Edge.org.

Понятно, что было бы совсем не мудро просто проигнорировать столь занятное сочетание «случайных совпадений». А потому – пусть и не для целей Sci-Myst – рассказ теоретика масштаба Фрэнка Вильчека о его текущих научных изысканиях все равно полезно выборочно процитировать. С краткими аналитическими комментариями. Как документ, представляющий самодостаточный интерес.

И очередное свидетельство о засадах и коварстве догм в науке, если угодно.

Читать далее

Ересь сдвига и математические сны М.А.

Вторая часть рассказа о «Догмах и ересях» в науке как религии. Часть, полностью посвященная человеку по имени Майкл Атья, одному из самых выдающихся математиков второй половины XX века. Точнее говоря, это история о его новой «еретической теории» для фундаментальных основ физики.

imfo-dream1По оценкам самих ученых, одним из качественных новостных ресурсов интернета, регулярно публикующим интересные, грамотные и содержательные материалы о последних событиях на передовых рубежах науки, является онлайновый журнал Quanta Magazine.

Новые материалы там появляются далеко не каждый день, но зато практически каждая очередная статья не проходит незамеченной, вызывая оживленные дискуссии в блогах ученых и околонаучных форумах. Буквально только что, в частности, в первых числах марта 2016, на веб-страницах этого журнала опубликовано интервью журналистки Шивон Робертс с патриархом британской и мировой математики: «Майкл Атья и его математические сны» (Michael Atiyah’s Imaginative State of Mind. By Siobhan Roberts, March 3, 2016; как это часто бывает после вмешательства редакторов, статья при публикации получила другой заголовок, однако более удачное рабочее название сохранилось в веб-адресе материала).

Для проекта «Книга новостей» эта публикация была бы интересна и просто темой «научных снов». Однако в данном случае интерес возрастает многократно, поскольку выдающийся ученый-математик, как выясняется, уже довольно много лет работает над радикальной трансформацией фундаментальных основ физики. Поскольку процесс разработки идет не быстро, Атья предпочитает это дело особо не афишировать, однако и прятать от коллег открывающиеся ему неожиданные и красивые вещи он вовсе не намерен. Так что данное интервью – это своего рода анонс или «рекламный трейлер» новой теории.

Ну а для того, чтобы вводный рассказ об этой работе был воспринят читателями с должным вниманием и с представлением о масштабе происходящего, надо хотя бы вкратце рассказать о том месте, которое занимают в современной науке Майкл Атья и его физико-математические исследования.

Читать далее

Догма КГ

В потоке научно-популярных публикаций один за другим промелькнули два независимых друг от друга материала, которые при взаимном наложении-сопоставлении дают весьма четкий и контрастный снимок того, насколько любопытная ныне ситуация сложилась в теоретической физике.

dogma

Обе статьи посвящены особо важной для науки проблеме – так называемой «квантовой гравитации» (КГ). То есть гипотетической будущей теории, которая сумеет-таки, наконец, объединить без противоречий и ко всеобщему удовлетворению две самые респектабельные, но упорно не стыкующиеся научные картины мира – квантовую физику частиц и ОТО, общую теорию относительности макрокосмоса.

В принципе, отчетливый мистический компонент в каждом из этих свежих материалов вполне позволяет органично вплести их в канву сериала Sci-Myst (тем более, что имена действующих лиц уже не раз в расследовании всплывали). Но с другой стороны, эти же ученые фигурируют и в параллельном цикле «Женщины, Эйнштейн и Голография» – который в силу собственных причин вдруг притормозился перед финалом и давно ждет своего завершения.

И коль скоро именно теперь причины задержки с окончанием ЖЭГ стали ясны (но интриги ради раскрыты быть не могут – для большей эффектности скорого финала), имеет смысл нынешний рассказ опубликовать самостоятельно – не включая его ни в тот, ни в другой из сериалов. А кроме того, еще и разбив на две отдельные части. Под общим заголовком «Догмы и Ереси» (в науке как религии). Ибо есть сильное подозрение, что тут зарождается еще один тематический цикл.

Короче говоря, часть первая этой истории – что понятно уже из названия – посвящена наименее интересной, но от этого ничуть не менее значимой стороне науки, неофициально известной как догматические основы. Или иначе, комплекс базовых идей, строго не доказанных, но представляющихся большинству бесспорно верными. При этом среди догм полно идей не только в корне ошибочных, но и надежно опровергнутых экспериментами.

Отчего и очень важно напоминать сей странный научный факт как можно чаще.

Читать далее

Квантовая физика как она есть

QuPhIsСамой, пожалуй, замечательной особенностью нынешнего периода в истории науки является то, что любые природные феномены и тайны вселенной становится возможным объяснять доступно и наглядно. То есть понятно даже для детей, что называется.

Речь идет не о том, конечно же, будто все загадки мира уже получили свое полное разрешение (подобная скука, к счастью, нам не грозит никогда, см. теорему Гёделя о неполноте).

Но отчетливо обозначилось такое – чрезвычайно плодотворное – направление познания, последовательно разрабатывая которое, ученым ныне удается выстраивать достаточно внятные и адекватные модели для физических явлений практически любой сложности.

Начиная от совершенно непостижимых прежде загадок квантовой физики и вплоть до еще более загадочных тайн в устройстве нашего сознания.

Столь замечательным направлением исследований является, как несложно догадаться читателям КН, научная область под названием гидродинамика. То есть физика движения жидкостей – с их неисчерпаемым многообразием взаимодействий в форме вихрей, потоков и волн.

Но имеется, однако, у нынешнего этапа научного развития и вполне отчетливая проблема. Гигантскую важность гидродинамики пока что удалось постичь лишь тем – да и тут отнюдь не всем – из ученых, кто реально изучает данный предмет. Для всех же прочих это по-прежнему «как бы новость» (которой вообще-то уже больше сотни лет).

Наглядно продемонстрировать эту странноватую ситуацию удобнее всего на примере квантовой физики. То есть самой точной и самой успешной из всех наук, когда-либо разрабатывавшихся человеком.

Не просто неясно

В истории зарождения и развития квантовой механики имеется один очень важный, но какой-то неприличный, что ли, по своей сути факт. Который в учебниках и лекциях для подрастающих ученых не то чтобы жестко утаивают, но если и упоминают, то мимоходом и без подробностей.

Как всем известно, базовая конструкция идей в основе этой науки – как и всех прочих – является аксиоматической. Однако в квантовой механике, в отличие от остальных наук, уже давно практически не делается попыток к тому, чтобы соотнести фундаментальные аксиомы с нашим физическим базисом. То есть с теми знаниями и опытом, которые человек черпает из непосредственных наблюдений природы.

Вместо этого принято авторитетно провозглашать, что (а) законы микромира частиц заведомо превосходят обычное человеческое понимание, но зато (б) корректно описаны фундаментальными математическими уравнениями квантовой физики.

Неприличность данной формулы заключается в том, что с эпистемологической (как выражаются философы науки) точки зрения – и даже с чисто логических позиций, выражаясь попроще – два этих утверждения находятся во взаимном противоречии друг с другом.

Ведь вся математика создавалась в неразрывной связи с фундаментальными идеями и концепциями человека относительно природы. И если микрофизика может быть непротиворечиво описана математикой, то почему же, равно логически и непротиворечиво, ее нельзя описать с помощью наших базовых идей и понятий об устройстве природы?

Ответ научных светил на подобные доводы обычно сводится к тому, что идеи, которые мы используем для понимания мира, являются классическими, а базовые идеи микрофизики в действительности очень далеки от классических. А потому нет никакого способа для описания нашего опыта в микрофизике с помощью логически непротиворечивых построений на основе классических концепций…

Ярчайшей иллюстрацией здесь можно считать ситуацию с одним из наиболее знаменитых экспериментов квантовой физики – интерференцию единичных частиц при их прохождении через барьер с двумя щелями. Или покороче, «двухщелевой эксперимент».

Этот опыт славится как основополагающий, принципиально важный феномен микромира, потому что он дает самую наглядную демонстрацию одного из наиболее загадочных парадоксов – корпускулярно-волнового дуализма.

Как говорил по этому поводу физик-теоретик Ричард Фейнман, любая другая ситуация в квантовой механике, в сущности, всегда может быть объяснена примерно такими словами: «Ты помнишь тот эксперимент с двумя щелями? Ну так это такая же штука»… [FLP]

А штука тут, можно напомнить, заключается в следующем. Если в классической физике есть волна, которая движется по поверхности воды и сталкивается с барьером, имеющим две щели, то по другую сторону барьера – от щелей – расходятся две волны. Там, где гребни этих волн пересекаются, они формируют еще большую волну. Там, где гребень одной встречается со впадиной другой, вода стоит тихо. В совокупности же такого рода взаимодействие образует характерную картину или паттерн волновой интерференции.

Далее, если этот же опыт воспроизводить с волнами света, которые падают на экран с сенсорами, регистрирующими «паттерн интерференции», то в итоге и здесь получается аналогичная картина. Точнее, ряд перемежающихся светлых и темных полос, отмечающих те места, где световые волны от двух щелей усиливали или взаимно гасили друг друга.

Поразительная вещь происходит в таких условиях эксперимента, когда фотоны (или электроны, или другие частицы) выпускаются в мишень со щелями по одной штуке за раз. Если таких снарядов выпущено достаточно много, то наглядно видно, что даже в этом случае – поодиночке – они в итоге порождают такой же паттерн волновой интерференции на экране.

Этот феномен, собственно, и есть суть корпускулярно-волнового дуализма – когда математика волновой механики объясняет статистическое поведение движущихся микрочастиц-корпускул.

feynmanВ знаменитой серии лекций Ричарда Фейнмана, выпущенных отдельной книгой под названием «Характер физических законов», на обсуждение лишь этого единственного, но принципиально важного эксперимента потрачено 19 страниц. И для того, чтобы донести до аудитории подлинный масштаб данной загадки, ученый пускает в ход все свое красноречие [FCP]:

Это феномен, который невозможно, абсолютно невозможно объяснить никаким классическим образом. И который находится в самой сердцевине квантовой механики. В действительности, именно он и заключает в себе главную и единственную загадку квантовой механики…

Даже не думайте задавать себе вопрос «Но как такое может быть?». Потому что на этом пути вы заведете себя в такие темные дебри, в такой тупик, из которого никто еще не выбирался. Никто не знает, как такое может быть…

Этот эксперимент «разработан так, что он содержит в себе всю загадочность квантовой механики, чтобы на все сто процентов столкнуть вас с парадоксами, загадками и странностями природы» на микроскопическом уровне…

Так как же это в действительности работает? Какие механизмы в действительности порождают эту штуку? Никто ничего не знает об этих механизмах. Никто не может дать вам более глубокого объяснения этого феномена, чем дал вам я. Вот оно, описание…

Не зная конкретного исторического контекста, в котором происходила подготовка данной лекции, трудно сказать, с какой целью Фейнман с такой подчеркнутой настойчивостью прибегал ко всем этим «шаманским заклинаниям». Да и не так уж это, в общем-то, и важно.

Но безусловно важно то, что за прошедшие после тех лекций полвека ничего здесь практически не изменилось. И все те же самые по сути идеи – о принципиальной непостижимости механизмов в устройстве микромира – продолжают и поныне подспудно вбивать в головы читателей практически все учебники квантовой физики.

Точнее, кое-какие перемены все-таки понемногу происходят. Например, нобелевские премии по физике в последние годы начали давать ученым, которые своими очень тонкими экспериментами наглядно демонстрируют ошибочность той идейной основы – или «дурной философии», – что была заложена в базис квантовой теории. (См. материал «Время искать ответы». )

Но куда важнее сейчас кое-что еще. Благодаря другим – пока что менее известным – открытиям исследователей-экспериментаторов, теперь уже стало совсем просто показать, что все эти «заклинания о непостижимости» – суть неправда. Или иначе – блоки, которые мы сами себе и поставили на пути познания мира.

Так что на самом деле все эти «таинственные механизмы» вполне можно постичь на базе наших естественных представлений об окружающем мире. И нет тут для нашего сознания никакого в корне непреодолимого барьера между устройством мира квантового и мира классического.

Другими словами, учеными обнаружены и уже довольно подробно исследованы совсем несложные, в общем-то, эксперименты, демонстрирующие массу «сугубо квантовых» эффектов – начиная с двухщелевой интерференции – на базе обыкновенных, сугубо классических лабораторных установок.

Причем все эти опыты, естественно, так или иначе связаны с гидродинамикой.

fig-oildrop Читать далее