Алексей Семихатов — известный популяризатор (надеюсь, за это слово сейчас по морде не бьют) физики, особенно квантовой физики. Его интервью и лекции мне периодически подсовывает Youtube на различных каналах, и я их с огромным удовольствием смотрю (и недавно Семихатов завел свой канал). Это надо уметь — с такой иронией объяснять физику, причем квантовую физику. Поэтому, когда я узнал, что у него вышла новая книга (каюсь, предыдущую его книгу я не читал), то сразу побежал ее заказывать. И вот недавно я ее прочитал. Это оказалось очень необычное описание квантовой физики, но чуть более серьезное, чем обычно он рассказывает в многочисленных интервью.

В этой книге Алексей Семихатов пытается объяснить идеи квантовой физики без формул на пальцах, кошках и других подручных предметах, причем не ограничиваясь темами, о которых говорят на уроках в школе или первом курсе института, а углубляясь в более тонкие следствия из различных теорий.

Эта книга состоит из 25 глав, посвященных различным квантовым темам. Все начинается с основ — откуда взялись кванты и многочисленных попыток понять, что происходит внутри атомов. Постепенно темы становятся все более «запутанные» в прямом смысле этого слова — начиная с какого-то момента, практически во всех главах ключевую роль начинает играть квантовая запутанность. Из этой запутанности следует множество достаточно не интуитивных выводов, например, кажущаяся возможность передачи информации на расстояние со скоростью больше скорости света. К сожалению, эта возможность опровергается при дальнейших рассуждениях, когда оказывается, что для передачи информации с помощью запутанных частиц, параллельно нужно передавать дополнительную информацию каким-либо другим способом.

Многие главы посвящены различным попыткам интерпретировать полученные формулы, которые были выведены математически, и почему-то подтверждаются экспериментально. То есть мы знаем, как рассчитать некоторые величины (обычно вероятности каких-то событий), но при этом остается не ясным, почему формулы именно такие, и как квантовая частица переходит из одного состояния в другое. В основном это так или иначе связано с волновой функцией и ее коллапсом при попытке наблюдения за квантовым объектом. Этот коллапс для физиков является надоедливой занозой, от которой хочется избавиться, но никак не получается. Возникает вопрос, что является наблюдением или измерением, при котором волновая функция схлопывается (коллапсирует), можно ли выделить наблюдателя (прибор) из общей квантовой системы? Что происходит с запутанными частицами, когда они взаимодействуют с частицами измерительного прибора, которые при таком взаимодействии тоже должны запутываться? Как интерпретировать вероятностные результаты любого измерения? Что происходит с частицей до того, как ее подвергли измерению?

В книге приводится три взгляда на квантовые эффекты, при которых коллапса волновой функции не происходит. Наиболее известная интерпретация связана с размножающимися вселенными, когда каждое возможное событие, связанное с квантовой частицей, реализуется в своей отдельной вселенной, и мы наблюдаем результат, измеренный в одной из них. Другой подход к объяснению — это интерпретация Бома, который предположил, что никакого коллапса нет, просто мы не знаем начальное состояние частицы. Но при этом надо как-то избежать так называемых «скрытых параметров», про которые вроде бы как доказано, что они не должны присутствовать. Хотя, если покопаться, там тоже есть вопросы. И еще одна полуизотерическая интерпретация — это так называемый QBism. Кьюбисты предлагают интерпретировать волновые функции как вероятности, связанные непосредственно с наблюдателем, и у каждого наблюдателя своя волновая функция, относящаяся к каждому измеряемому квантовому объекту.

Многие главы так или иначе затрагивают вопрос перехода от квантового мира в наш макромир, попыткам объяснить, почему мы в повседневной жизни не замечаем те странные эффекты, которые творятся на микроуровне. Ну и отдельный вопрос, как подружить квантовую физику со специальной теорией относительности, а еще впихнуть в нее гравитацию.

Еще пара глав посвящены попытке объяснить, как работает квантовый компьютер, с какими сложностями сталкиваются при его реализации, а также, как работает квантовая криптография. И завершается книга двумя достаточно хардкорными главами про квантовое поле и вакуум, который порождает частицы.

Что касается книги в целом, то у меня от нее сложилось двойственное впечатление, и я очень сочувствую Алексею Семихатову, который взялся за такое практически безнадежное дело — объяснять квантовую физику без формул. При этом он сам говорит, что в квантовой физике формулы — это самое главное. Они работают, но мы не знаем почему. Читать было интересно, но при этом, особенно при чтении первых глав, я пытался связывать бытовые аналогии автора с теми (немногими) знаниями из физики, которые смутно остались у меня в голове со студенческих времен или из чтения других научно-популярных книжек. Видно, что автору такая манера написания тоже далась не легко, к каждой главе прилагаются замечания в конце книги, где какие-то моменты описываются более строго и со ссылками на научные статьи. Я не уверен, что эта книга подойдет тем, кто о квантовой физике вообще ничего не знает, а вот если вы с ней знакомы, особенно на уровне получше моего, то читать будет, наверное, интересно, по крайней мере не скучно, но местами очень мозговыносяще. Особенно если вы сможете описанные аналогии мысленно ассоциировать с более строгими формулировками. Алексей Семихатов в книге старался поменьше использовать строгие термины, ограничиваясь только наиболее важными из них, и мне кажется, что зря.

Часто такое книги строятся по принципу описания истории развития квантовой физики, но эта книга построена по другому. Разумеется, без исторических отсылок не обойтись, но их здесь минимальное количество. Особенно мне понравилось, что в этой книге Алексей Семихатов не ограничился базовыми темами квантовой физики на уровне 20-30-х годов прошлого века, а рассказывает в основном о более современных темах.

От чтения этой книги я получил большое удовольствие, но если ставить оценку, то я бы все-таки поставил 4 из 5. Хотелось бы теперь почитать чуть-чуть более строгое описание того е самого.

PS. Вы можете подписаться на новости сайта через RSS, Группу Вконтакте или Канал в Telegram.