Холографската вселена

фиг. 7. физиците откриват непреодолими доказателства, че единственото време, в което електрони и други „кванти" се проявяват като частици е, когато ние ги наблюдаваме. По всяко друго време те се държат като вълни. Това е толкова странно, колкото да притежавате топка за боулинг, която очертава единична линия върху полето, докато я наблюдавате, но оставя вълнова следа всеки път, когато премигнете.

Сред обезпокоените от твърденията на Бор бил Айнщайн. Въпреки ролята, която играе в основаването на квантовата физика, той изобщо не е доволен от посоката, в която новооперената наука поема. За него заключението на Бор, че свойствата на една частица не съществуват, докато не бъдат наблюдавани, е особено осъдително, защото, когато то се съчетае с друга находка на квантовата физика, то води до извода, че елементарните частици са взаимосвързани по начин, който Айнщайн смята просто за невъзможен.

Тази находка е откритието, че субатомните процеси водят в резултат до създаването на двойка частици с еднакви или много сходни свойства. Да разгледаме един крайно нестабилен атом, когото физиците наричат позитроний. Атомът на позитрония се състои от един електрон и един позитрон (позитронът е електрон с положителен заряд). Тъй като позитронът е ан-тичастицата на електрона, в крайна сметка двете се взаимоунищожават (анихилират) и разпадат на два кванта светлина или „фотони", които се разлитат в противоположни посоки (способността да променя формата си от една частица в друга е още една способност на кванта). Съгласно квантовата физика няма значение колко далеч отлитат фотоните - когато бъдат измерени, винаги ще се открива, че те имат еднакви ъгли на поляризация. (Поляризация е пространствената ориентация на вълновия аспект на фотона при разлитането от източника.)

През 1935 г. Айнщайн и неговите колеги Борис По-долски и Натан Розен публикуват една знаменита днес статия, озаглавена „Може ли квантово-механичното описание на физическата реалност да бъде смятано за завършено?" В нея те обясняват защо съществуването на такива двойки частици доказва, че не е възможно Бор да бъде прав. Както те отбелязват, две такива частици, да речем излъчваните фотони при разрушаването на позитрония, могат да бъдат създадени и да им се позволи да отлетят на значително разстояние^*. Тогава те могат да бъдат пресрещнати и техните ъгли на поляризация измерени. Ако поляризациите се измерят точно в един и същ момент и се открие, че те са идентични, както квантовата физика предсказва, и ако Бор е прав и свойства като поляризацията не възникват, докато не са наблюдавани или измервани, това показва, че по някакъв начин двата фотона трябва мигновено да обменят помежду си информация така, че да знаят кой е ъгълът на поляризация, за който да се уговорят. Проблемът е, че съгласно специалната теория на относителността на Айнщайн нищо не може да пътува по-бързо от скоростта на светлината, да не говорим да пътува мигновено, защото това е все едно да се разруши бариерата на времето и би отворило вратата за всякакви видове неприемливи парадокси. Айнщайн и неговите колеги са убедени, че няма „разумна дефиниция" на реалността, която би позволила съществуването на такава по-бърза-от-светлината взаимосвързаност, а следователно Бор не е прав3. Техният аргумент сега е известен като парадоксът на Айнщайн-Подолски-Розен, или, за краткост, АПР.

Аргументът на Айнщайн не смущава Бор. Той съвсем не смята, че някакъв вид комуникация със ско-рост-по-голяма-от-светлината би могла да се осъществи, но предлага друго обяснение. Ако елементарните частици не съществуват, докато не са наблюдавани, тогава за тях повече не може да се мисли като за независими „неща". Следователно Айнщайн основава своя аргумент върху грешка, когато разглежда двойките частици като отделни. Те са част от една невидима система и е безсмислено да мислим за тях по друг начин.

След известно време повечето физици вземат страната на Бор и се съгласяват, че неговата интерпретация е правилна. Един от допринеслите за триумфа на Бор фактори е, че квантовата физика се оказва толкова грандиозно успешна в предсказването на феномени, щото малцина физици са в състояние дори да разглеждат възможността за някаква нейна погреш-ност в едно или друго отношение. Освен това когато Айнщайн и неговите колеги изказват за пръв път своето предположение за двойките частици, технически и други причини не позволяват да бъде осъществен подобен експеримент. Така можем дори по-лесно да си го избием от ума. Любопитното е, че макар Бор да изработва своя аргумент, за да отрази атаката на Айнщайн срещу квантовата теория, както ще видим възгледът на Бор, че субатомните системи са неделими, има също толкова дълбоки неявни следствия за природата на реалността. По стечения на обстоятелствата тези скрити последствия също са пренебрегнати и още веднъж потенциалната значимост на взаимосвър-заността е потулена.
Живо море от електрони
През ранните години от развитието си като физик Бом също приема позицията на Бор, но остава озадачен от липсата на интерес у него и неговите последователи към взаимосвързаността. След като завършва Пенсилвания Стейт Колидж, той постъпва в Калифорнийския университет в Бъркли и преди да получи своя докторат през 1943 г. работи в лабораториите по радиация „Лоурънс" в Бъркли. Тук той се натъква на друг впечатляващ пример за квантова взаимосвързаност.

В лабораторията по радиация в Бъркли Бом започва изследване, което става негов епохален принос в изучаването на плазмата. Плазмата е газ с висока плътност на електрони и позитивни йони - атоми с положителен заряд. За негово удивление той открива, че когато електроните са в плазма, те престават да се държат като отделни частици и започват да се държат като че ли са част от по-голямо и взаимосвързано цяло. Макар техните индивидуални движения да изглеждат произволни, огромни количества електрони са в състояние да породят впечатлението, че са изненадващо добре организирани. Като някакво амебо-идно създание плазмата постоянно се възобновява и обгражда, изолира всички нечистотии върху една стена по същия начин, по който един биологичен организъм може да обвие чуждо тяло в киста4. Бом е толкова впечатлен от тези органични качества, щото по-късно отбелязва как често пъти е имал впечатлението, че електронното море е „живо"5.

През 1947 г. Бом приема асистентско място в Прин-стънския университет - един показател за това, колко високо е оценяван, и тук той продължава изследванията си от Бъркли с изучаване на електроните в метали. Отново открива, че привидно случайните движения на отделните електрони успяват да създадат високо организирани цялостни ефекти. Подобно на плазмите, които изучава в Бъркли, това вече не са ситуации, в които участват две частици, всяка от които се държи така, като че ли знае какво прави другата1, а цял океан частици, всяка от които се държи така, като че ли знае какво правят несметните трилиони други частици. Бом нарича подобни колективни движения на електрони плазмени, а откриването им утвърждава репутацията му на физик.
Разочарованието на Бом
Преценката за значимостта на вза-имосвързаността, както и нарастващата неудовлетвореност от някои други господстващи възгледи във физиката, карат Бом да се чувства все по-недоволен от дадената от Бор интерпретация на квантовата теория. След три години преподаване на предмета в Принстън той решава да подобри разбирането си, като напише учебник. Когато го завършва, открива, че все още не изпитва задоволство от твърденията на квантовата физика и изпраща копия до Бор и Айнщайн с молба да му съобщят мнението си. От Бор не получава отговор, но Айнщайн установява контакт с него и му казва, че тъй като и двамата са в Принстън, то трябва да се срещнат и да обсъдят книгата. По време на първия, както се оказва, от шестмесечна серия оживени разговори, Айнщайн ентусиазирано казва на Бом, че никога не е виждал по-ясно представяне на квантовата теория. Въпреки това той признава, че все още е напълно неудовлетворен от теорията, както и Бом.

По време на техните разговори двамата мъже откриват, че всеки от тях е възхитен от способността на теорията да предсказва явления. Това, което ги безпокои е, че тя не дава реален път за схващане на базисната структура на света. Бор и неговите последователи също твърдят, че квантовата теория е завършена и не е възможно да се стигне до някакво по-ясно разбиране на това, какво ще се случи в квантовата реалност. То е все едно да се каже, че няма по-дълбинна реалност отвъд субатомния пейзаж, никакви допълнителни отговори не могат да бъдат открити, което също дразни философската чувствителност на Бом и Айнщайн. В хода на техните срещи те обсъждат много други неща, но тези пунктове особено изпъкват в мислите на Бом. Вдъхновен от взаимодействията с Айнщайн, той приема валидността на неговите опасения за квантовата физика и решава, че би трябвало да има някакъв алтернативен възглед. Когато неговият учебник Квантова теория е публикуван през 1951 г., той е възторжено приветствай като класика, но класика за един предмет, на който Бом повече не е напълно предан. Неговият ум, винаги активен и всякога дирещ по-дълбоки обяснения, вече усилено търси по-добър начин за описване на реалността.

куршумът, убил Линкълн

Реакцията към неговия нов подход е главно негативна. Някои физици са толкова убедени, че подобни алтернативи са невъзможни, щото без колебание отхвърлят идеите му. Други предприемат страстни атаки срещу неговите разсъждения. В края на краищата всички подобни аргументи всъщност се основават предимно върху философски различия, но това няма значение. Гледището на Бор така се е окопало във физиката, че на алтернативата на Бом се гледа само като на ерес.

Въпреки остротата на тези атаки Бом остава непоколебим в убеждението си, че има нещо повече в реалността, отколкото допуска възгледът на Бор. Той също смята, че науката е твърде много ограничена в своето становище, когато тя оценява нови идеи като неговата собствена, и в издадената през 1957 г. книга, озаглавена Каузалност и случайност в модерната физика, ученият изследва няколко от философските предпоставки, отговорни за тази мисловна нагласа. Широко поддържано е допускането, че е възможно всяка единична теория, каквато е квантовата, да бъде цялостна и завършена. Бом критикува това допускане като отбелязва, че природата може би е безкрайна. Тъй като не би било възможно за която и да е теория да обясни напълно нещо, което е безкрайно, Бом смята, че откритото научно търсене може да върши по-добра работа, ако изследователите се въздържат да правят подобни допускания.

В книгата той твърди, че начинът, по който науката разглежда каузалността, е също прекалено ограничен. За много следствия се смята, че имат само една или няколко причини. Обаче Бом смята, че един резултат може да има неограничен брой причини. Например ако запитате някой какво е причинило смъртта на Абрахам Линкълн, той може да отговори, че това е куршумът от пистолета на Джон Уилкс Бут. Но един пълен списък на причините, които допринасят за смъртта на Линкълн, би трябвало да включва всички събития, които водят до усъвършенстването на пистолета, всички фактори, които карат Бут да иска да убие Линкълн, всичките стъпки в еволюцията на човешката раса, които дават възможност за развитието на ръка, способна да държи пистолет и т. н., и т. н. Бом признава, че в повечето случаи човек би могъл да пренебрегне безбрежната каскада от причини, които водят до даден резултат, но той все пак смята, че е важно за учените да помнят, че никое единично причинно-следствено отношение никога реално не е отделено от вселената като цяло.

попитайте нелокалните

Това обяснява също как електроните в плазмите (и други специализирани състояния като например свръхпроводимостта) могат да се държат като взаимосвързани цялости. Както казва Бом, такива „електрони не се разсейват, защото, чрез действието на квантовия потенциал, цялата система преминава през едно съгласувано движение, което прилича повече на балетен танц, отколкото на движението на множество неорганизирани хора". Той отбелязва също, че „подобна квантова цялостност на дейността е по-близо до организираното единство при функционирането на частите на живо същество, отколкото до вида единство, който се постига чрез сглобяване на частите на машина"6.

Още по-удивителна черта на квантовия потенциал са неговите последици за природата на местонахождението. На равнището на нашия всекидневен живот нещата си имат много определени местонахождения, но дадената от Бом интерпретация на квантовата физика показва, че на субквантовото равнище, нивото, на което действа квантовият потенциал, местонахождението престава да съществува. Всички точки в пространството стават равни на всички други точки в пространството и е безсмислено да се говори, че нещо било отделено от друго нещо. физиците наричат това качество „нелокалност".

Нелокалният аспект на квантовия потенциал позволява на Бом да обясни връзката между двойките частици, без да нарушава забраната на специалната теория на относителността срещу възможността да се пътува по-бързо от скоростта на светлината. За да го илюстрира, той предлага следната аналогия. Представете си риба, плуваща в аквариум. Представете си също, че никога преди не сте виждали риба или аквариум и единственото ви знание за тях идва от две телевизионни камери, едната насочена към предната част на аквариума, а другата към страничната му част. Когато гледате в двата телевизионни монитора, погрешно можете да допуснете, че рибата върху екраните са две отделни неща. В крайна сметка, тъй като камерите са разположени от различни ъгли, всеки от образите ще бъде леко различен. Но когато продължите да наблюдавате, в края на краищата ще разберете, че има връзка между двете риби. Когато едната се завърти, другата прави леко различно, но съответстващо завъртане. Когато едната застане към лицевата част, другата застава към страничната и т. н. Ако не сте запознат напълно със ситуацията, можете погрешно да заключите, че рибите мигновено си обменят информация, но случаят не е такъв. Никакъв обмен на информация не се осъществява, защото на едно по-дълбоко равнище на реалността - реалността на аквариума - двете риби в действителност са една и съща риба. Точно това, казва Бом, се извършва между частици, като например два фотона, излъчени при разрушаване на един атом на позитрония (вж. фиг. 8).

Тъй като квантовият потенциал пронизва цялото пространство, всички частици са нелокално взаимосвързани. Все повече изображението на реалността, което разгръща Бом, не е картина, в която елементарните частици са отделени една от друга и се движат през празното пространство, но картина, в която всички неща са част от една неразпокъсана тъкан и са поставени в пространство, което е толкова реално и богато с процеси, колкото материята, която се движи през него.

фиг. 8. Бом смята, че елементарните частици са свързани по същия начин както образите на рибата върху двата телевизионни монитора. Макар частиците, примерно електрони, да изглеждат разделени една от друга, на едно по-дълбоко равнище на реалността - равнище, аналогично на аквариума - те в действителност са просто различни аспекти на едно по-дълбоко космическо единство.

Бел разбира също, че теорията на Бом подразбира съществуването на нелокалността и се чуди дали има някакъв начин за експериментално потвърждаване на нейното съществуване. Въпросът се затаява някъде в ъгълчетата на ума му задълго, докато една от свободните му от лекции години не му предоставя свободата да съсредоточи цялото си внимание върху проблема. Тогава той бързо предлага едно елегантно математическо доказателство, което разкрива как може да бъде проведен подобен експеримент. Остава единствено проблемът, че потребното равнище на технологическа точност все още не е достигнато. За да се уверим, че частици като тези в АПР парадокса не използват някакви нормални средства за комуникация, основните действия по експеримента трябва да бъдат проведени в такъв безкрайно кратък миг, че дори да няма достатъчно време за лъч светлина да премине разстоянието, отделящо двете частици. Това означава, че използваните в експеримента уреди трябва да изпълнят всички необходими операции в рамките на няколко хиляди милионни части от секундата.

Влизане в холограмата
Към края на 50-те години Бом вече има проблеми с маккартизма и става учен стипендиант в Бристълския университет в Англия. Там, заедно с един млад студент на име Якир Ааронов, той открива друг важен пример за нелокална взаимосвър-заност. Бом и Ааронов откриват, че при подходящи обстоятелства един електрон е в състояние да „усеща" наличието на магнитно поле в област, в която вероятността да се открие друг електрон е нулева. Това явление сега е известно като ефектът на Ааронов-Бом, а когато двамата за пръв път публикуват своето откритие, мнозина физици не повярвали, че такъв ефект е възможен. Дори днес има достатъчен остатъчен скептицизъм, който, въпреки потвърждаването на ефекта в безброй експерименти, води от време на време до появата на статии, които все още като че ли твърдят, че такова нещо не съществува.

Както винаги, Бом стоически приема непрекъснато да изпълнява ролята на гласа в тълпата, който храбро забелязва, че царят е гол. В интервю, взето няколко години по-късно, той предлага едно просто обобщаване на философията, която стои в основата на неговата смелост: „В дългосрочен план е далеч по-опасно да оставаш верен на една илюзия, отколкото да погледнеш в лицето това, което реалният факт е."8 Въпреки всичко, ограниченият отклик на неговите идеи за целостта и нелокалността и неспособността му да намери продължение го карат да насочи вниманието си в други посоки. През 60-те години това го води към по-внимателно вглеждане в реда. Класическата наука обикновено разделя нещата на две категории: едни, чиито части са наредени в определен ред, и други, чиито части са в безпорядък или случайно имат някаква подредба. Снежинки, компютри и живи същества са все подредени. Картината, образувана от шепа разпилени зърна кафе на пода, отломките след една експлозия и серия числа, които излизат при завъртането на рулетка, са все безпорядъчни.

Когато Бом навлиза по-дълбоко в същината на проблема, той разбира също, че има различни степени на подреденост. Някои неща са по-подредени от други и това подсказва, че може би йерархиите на реда, които съществуват във вселената, нямат край. Оттам на Бом му хрумва идеята, че може би нещата, които ние възприемаме като безпорядъчни, изобщо не са такива. Може би техният ред е от толкова „безкрайно висока степен", че те само ни изглеждат произволни (любопитно е да се отбележи, че математиците не могат да докажат случайността и макар някои поредици от цифри да се категоризират като произволни, това са само образователни предположения).

Докато бива погълнат от тези мисли, Бом вижда по телевизионната програма на ББС един уред, който му помага да развие по-нататък идеята си. Уредът е специално проектиран буркан, в който е поместен голям въртящ се цилиндър. Тясното пространство между буркана и цилиндъра е изпълнено с глицерин - гъста, прозрачна течност, върху чиято повърхност неподвижно е застинала капка мастило. Интересът на Бом е привлечен от обстоятелството, че когато ръчката на цилиндъра се завърти, капката мастило се разпръсва в подобния на сироп глицерин и като че ли изчезва. Но щом ръчката се завърти в противоположната посока, бледата следа от мастилото бавно се сгъстява и отново образува една капчица (вж. фиг. 9).

Бом пише: „Бях много впечатлен от видяното и веднага оцених, че то е твърде важно по въпроса за реда, тъй като когато капката мастило се разстила, тя все пак съхранява един „скрит" (т. е. неявен) ред, който се разкрива, когато тя се възстанови. От друга страна, на нашия обичаен език ние казваме, че капката е в състояние на „безпорядък", когато тя се разпръсва сред глицерина. Това ме накара да видя, че тук трябва да бъдат въведени нови идеи за реда."9

Откритието силно развълнува Бом, защото му позволява да види по нов начин много от проблемите, над които е размишлявал. Скоро след като попада на уреда с мастило и глицерин, той се натъква на една още по-добра метафора за разбиране на реда, която не само му дава възможност да сближи и обедини всичките различни нишки на изминалите в размисъл години, но го прави с такава сила и обяснителна мощ, че изглежда почти като специално скроена за целта. Тази метафора е холограмата.

фиг. 9. Когато капка мастило се постави в буркан, пълен с глицерин, и един цилиндър в буркана се завърти, капката като че ли се разстила и изчезва. Но когато цилиндърът се завърти в противоположната страна, капката възвръща предишния си слят вид. Бом използва това явление като пример за това как редът може да бъде или проявен (експлицитен), или скрит (имплицитен).

Колкото повече Бом размишлява върху нея, толкова повече се убеждава, че вселената, действително използваща холографски принципи при нейните действия, сама е вид гигантска, разливаща се холограма, а това разбиране му позволява да кристализира всички свои разнообразни прозрения в едно всеобхватно и съгласувано цяло. Той публикува първите си статии по холографския възглед за вселената в началото на 70-те години, а в 1980 г. представя един отлежал дестилат на своите мисли в книга, озаглавена Целостта и имплицитният ред. В нея той не просто обединява безбройните си идеи, а ги преобразява в нов начин за виждане на реалността, който е колкото смайващ, толкова и радикален.