Приятная квантовая неожиданность
Некоторые (включая, признаться, и меня) думали, что теперь, после кончины фонда «Династия», у нас уже больше не будут выходить качественные переводы заграничного научпопа. Оказалось, это верно лишь отчасти: будут, хотя, видимо, гораздо реже. Один такой пример мы, кажется, имеем счастье наблюдать прямо сейчас.
Я имею в виду книжку «Квантовая случайность» Николя Жизана (Nicolas Gisin). Жизан — швейцарский физик, занимающийся квантовыми коммуникациями. Область его профессиональной деятельности весьма прикладная. Возможно, именно поэтому у него и получилось увидеть всю выносящую мозг сложность современной квантовой физики под таким углом, что она, кажется, даже приобрела какой-то смысл для неподготовленного читателя.
Про что эта книжка? Об этом говорится уже на обложке, в подзаголовке «Нелокальность, телепортация и другие квантовые чудеса»*. Однако подзаголовок может ввести в заблуждение. Очень многие авторы писали книжки и статьи про «чудеса» разных разделов физики, пытаясь вызвать у читателя нехитрую эмоцию: «Ну ни фига себе, кто бы мог подумать?!» В отличие от них, Жизан старается привести мозг читателя в чуть более продвинутое ментальное состояние: так называемое «понимание». Иногда даже кажется, что это ему удалось (впрочем, попробуйте на себе — может, не на всех действует).
Зачем читать эту книжку? Вот как отвечает автор:
Чаще всего мне задают именно этот вопрос. Можно подумать, никогда не нужно заниматься чем-то, что нельзя немедленно применить с пользой. Я мог бы ответить: «А зачем ходить в кино?» Правда, за эти исследования, которые я так люблю, я получаю деньги, а когда иду в кино, то деньги берут с меня, поэтому лучше подобрать более корректный пример. Откровенно говоря, лучшим ответом было бы сказать, что это очень увлекательно! Хотя я возглавляю группу специалистов по прикладной физике, я не вскакиваю с постели по утрам в надежде изобрести новый гаджет. Я просто очарован физикой. Понять природу, и, в частности, понять, как она может создавать нелокальные корреляции, — вполне достаточная мотивация.
Еще пара слов о книжке, прежде чем перейти к самому главному. Когда мы имеем дело с переводной научно-популярной книгой, истина о мире вынуждена пробиваться к читателю через две полосы препятствий: мозг автора и мозг переводчика. Авторы, не понимающие, о чем они пишут, чаще (хоть и не исключительно) встречаются в отечественной популярной литературе; зато переводчики как раз специализируются по надругательству над иноязычными текстами. Переводы научных книжек никогда не бывают без ошибок; но иногда ошибок и отсебятины так много, что решительно невозможно понять, что имел в виду автор, не говоря уже о самой объективной истине. Поверхностное знакомство с книжкой Николя Жизана убедило меня, что это не тот случай: перевод К. Ефимовой под редакцией И. Лисова, вроде бы, всем хорош. Спасибо им за это. Именно за такие переводы и такую редактуру мы любили печатную продукцию «Династии»; оказывается, рано ставить на всем этом крест. В этом и состоит приятная неожиданность, о которой шла речь в заголовке нашей заметки; а слово «квантовая» там, скорее, для красного словца.
Наконец, о самом главном. Кому и как говорить спасибо?
Во-первых, автору, Николя Жизану. Сказать ему личное «мерси» можно 29 ноября в 18.00 на книжной ярмарке Non/fiction в ЦДХ — там состоится встреча с автором. Там же вы увидите и саму книжку. Приходите обязательно.
Во-вторых, издательству «Альпина нон-фикшн», выпустившему эту книгу (2016). Выразить благодарность можно, просто купив книгу.
В-третьих — Российскому квантовому центру и, в частности, Сергею Белоусову, которые материально и морально поддержали выпуск этой книжки. Им от вас ничего не нужно, кроме благосклонного внимания к науке, которой они сами занимаются.
* Примечание. Почему квантовая нелокальность — это важно
Сейчас в нескольких абзацах я постараюсь объяснить, о чем на самом деле эта книжка — для тех, кто не против того, чтобы ему морочили голову. Книжка, по сути, посвящена одной-единственной физической проблеме: так называемой «нелокальности». Про нелокальность мы писали, к примеру, здесь. Повторим еще раз кратенько: из квантовой механики следует, что некоторые объекты могут быть связаны между собой таким образом, что реагируют на происходящее друг с другом мгновенно, не взирая на разделяющее из расстояние. Это и называется «нелокальностью». Для физика начала ХХ века это звучало столь нелепо, что Эйнштейн полагал, будто нащупал тут парадокс, опровергающий квантовую механику (его стали называть ЭПР-парадоксом, по имени авторов статьи — Эйнштейн, Подольски, Розен).
Дальше история развивалась головокружительно. Пока философы спорили, так ли уж парадоксален ЭПР-парадокс, физик Дж. Белл придумал (1964) мысленный опыт, позволяющий сделать выбор: действительно ли разные штуки в разных местах связаны незримой зависимостью, или это просто нам так кажется. Спустя некоторое время Ален Аспе (он же Аллан Аспект, как его раньше называли в переводных книжках) осуществил этот опыт в реальности (1982), чем доказал, что нелокальность — никакой не парадокс, а совершенно реальная штука. Мы писали об этом вот тут. Кстати, именно Ален Аспе написал предисловие к книжке Жизана.
Дальше — больше: раз нелокальность действительно существует, можно использовать ее для всяких полезных штук: квантовых компьютеров или криптографии. Для этого, собственно, не обязательно понимать ее сердцем: тысячи физиков во всем мире занимаются прикладными аспектами квантовой механики, при этом понимая ее совершенно по-разному. Один из них как раз Николя Жизан; он даже основал фирму IDQuantique, занимающуюся квантовыми коммуникациями.
Между тем, теоретики не дремали, занимаясь своими малопонятными расчетами. В частности, аргентинский физик Хуан Малдасена, копаясь в своей совсем уж эзотерической теории струн, в какой-то момент заметил смешную штуку. Очень грубо она выглядит так: физические процессы, протекающие в некотором объеме, можно описать с помощью теории относительности, то есть всякой гравитации, черных дыр и тому подобных штук. А еще можно рассмотреть события на поверхности, ограничивающей этот объем, и тогда уже гравитацию не учитывать, а тупо пользоваться квантовой теорией поля. Оказалось, что эти два описания всегда и по определению дают одинаковый результат. Этот фокус (как некоторые и поныне думают, чисто вычислительный) стали называть AdS-CFT соответствием. То есть (уж совсем грубее некуда, не ругайте меня, физики) квантовая механика соответствует гравитации, но только в системе одним измерением меньше. Это еще называют «голографическим принципом», каковое название питает огромное число глупых популярных заметок под названием: «Ученые доказали, что наш мир — голограмма». Мы отдали должное этой теме вот здесь.
В один прекрасный день (2010) этой малопонятной штукой заинтересовался некий физик по имени Ван Рамсдонк из Ванкувера. Взяв длительный отпуск по месту работы, он, вместо того, чтобы греть пузо на Бали, посвятил его размышлениям о голографическом принципе. В частности, его заинтересовало вот что: если кривизна пространства и прочие релятивистские сложности (в объеме) могут быть описаны квантовой физикой (на поверхности) — то чему именно соответствует нелокальность, то есть всякие запутанные частицы? Посчитать это точно оказалось совершенно невозможно, но простые случаи Ван Рамсдонк посмотрел. И с удивлением увидел: если постепенно убирать запутанность (на поверхности), пространство-время внутри начинает распадаться на отдельные невзаимодействующие клочки. Если запутанность убрать вовсе, пространства просто не будет. Это значит, что квантовая нелокальность — просто другое описание самого пространства-времени (хоть и в мире с другим числом измерений).
Теоретики ожесточенно спорят, что именно означают эти прикидки Ван Рамсдонка, однако что-то они точно означают. А стало быть мы с вами, возможно, присутствуем при историческом событии: вот-вот удастся понять, что такое пространство-время. Подробнее об этом самые любознательные могут прочитать в популярном обзоре в Nature.
Итак, если все это правда, то за сто лет «нелокальность» сделала головокружительную карьеру. От мысленного парадокса, ставящего под сомнение правоту квантовой механики — до важнейшего и неотъемлемого элемента природы, без которого само понятие пространства теряет математический смысл. Если теоретики не врут, получается, что осознание этого факта происходит прямо сейчас, при нашей жизни. Теперь вы можете чуть лучше понять фразу из авторского вступления к книжке Жизана: «Если бы вы жили во времена ньютоновской научной революции, хотели бы вы быть в курсе дела? Сегодня квантовая физика дает нам шанс пережить концептуальную революцию сравнимой значимости».
Надеюсь, мне удалось убедить хотя бы некоторых читателей купить и прочесть книгу Николя Жизана «Квантовая случайность». Ради этого все и написано. Получайте интеллектуальное наслаждение, но не обижайтесь, если поймете не все. «Всего», кажется, пока еще никто не понимает... однако процесс пошел, тьфу-тьфу-тьфу, чтобы не сглазить.
P. S. Более внимательное знакомство с книжкой показало, что мои комплименты переводу и редактуре были слегка преувеличены. Нет, в целом ничего страшного нет, но ошибок, все же, много, и при желании (и при полном отсутствии у читателя базовых знаний) запутаться в них очень даже можно. Смайлик с грустной кривой улыбкой.
