Квантовая механика и магия: Алексей Семихатов о науке, ее популяризации и будущем

Как понять сложные концепции квантовой механики без физических формул и почему люди продолжают интересоваться этим «магическим» миром. О том, как изменения в законах физики могли бы изменить мир, и о будущем науки — читайте в эксклюзивном интервью. Начало — тут. Алексей Семихатов доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией Теории фундаментальных взаимодействий, Физический институт им. Лебедева РАН — О популяризации квантовой физики. Можно ли, вообще говоря, понять эти концепции, не углубляясь в сложные формулы, которые занимают целую доску? Без физического и математического образования? Вы объясняете это через метафоры: насколько это адекватно и корректно? — Смотрите, мой собственный вывод из попыток объяснять сводится к следующему наблюдению. Мы воспринимаем привычный мир через абстракции, часто даже не осознавая, что это абстракции. Например, все тела движутся по траекториям. Это линии воображаемые, они в пространстве ничем не прочерчены, и, тем не менее, я представляю себе траекторию каждый раз, когда кидаю камень или мяч через забор. Орбиты планет — это тоже воображаемые линии, которые мы не видим в телескоп — но вспомним хотя бы знаменитый вопрос о повороте орбиты Меркурия (именно орбиты, а не планеты!). Почти все абстракции, к которым мы привыкли, не переносимы в квантовую область. И это вызывает непонимание, когда по инерции мы продолжаем попытки воспринимать все в привычных понятиях. Что касается законов Вселенной, то можно было бы «подкрутить» скорость света. Правда, я не зря говорил о некорректности таких вопросов: скорость света входит далеко не только в формулы самой по себе Специальной теории относительности. Например, «сила» электромагнитного взаимодействия на фундаментальном уровне зависит от электрического заряда в комбинации с постоянной Планка и скоростью света, поэтому изменение скорости света повлияет на всю структуру Вселенной. Но из вещей, которые, так сказать, на поверхности: если бы скорость света была меньше, мы могли бы воспринимать релятивистские эффекты глазами. Сокращение продольных длин, кажущийся поворот пролетающих мимо тел, замедление времени в зависимости от скорости. А если бы мы увеличили постоянную Планка, макроскопические объекты в нашей Вселенной стали бы по-настоящему квантовыми, и их поведение было бы совершенно другим. Например, вращение любого тела нельзя было бы регулировать плавно: раскручивать его можно было бы только ступенчато. Правда, “вращение” было бы не без странностей, потому что квантовые законы не позволяют существовать оси вращения (вот кстати пример абстракции, которая не переносится в квантовый мир). При всей фантазийности попыток представить себе природу с другими физическими константами, задуматься об этом — интересное упражнение. Мы адаптированы к уникальному набору условий нашей Вселенной. От них зависит наше собственное существование. Например, в ходе эволюции Вселенной как минимум требовалось создание элементов за пределами водорода и гелия, чтобы было из чего сложить и нас самих, и все привычное вокруг нас. Множество факторов, непосредственно определяемых действием физических законов, позволило возникнуть нашему миру. Попутно стоит пояснить, что все сформулированные нами физические законы не являются абсолютной истиной. Они представляют собой хорошие приближения, которые позволят нам делать предсказания. А когда они перестают «работать», то есть описывать наблюдения, мы ищем более точные теории. Парадигмальный пример здесь — теория гравитации. Простая формула Ньютона прекрасно работала в широком диапазоне и привела к беспрецедентным успехам. Но у нее есть ограничения, выход за которые потребовал других формул — Общей теории относительности. Она уточняет Ньютона, отлично описывает множество явлений, но мы знаем, что и она не полна. Например, в центре черных дыр она не работает, и когда-нибудь, возможно, мы придем к улучшенной теории. — И, наконец, что бы вы пожелали читателям, людям, которые интересуются наукой, в новом, 2026 году? — Раз вы интересуетесь наукой — раз вы вообще интересуетесь — значит, получаете радость от узнавания нового. Хочу пожелать, чтобы этого нового было в достаточном количестве, чтобы вы делали и личные открытия, которые вас радуют. Первую часть интервью читайте здесь. Беседовала Елена Маслова Открытие «частицы, похожей на гравитон» — что это значит? Объясняет Алексей Семихатов Алексей Семихатор: по какому времени будут жить земляне на лунной базе? Нобелевская премия-2025: квантовый прорыв, сближающий физику и технологии будущего Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram ]]>