Квантовая магия

Материал из Викитропов
Перейти к навигации Перейти к поиску
« Ничего так не руинит сеттинг мистической игры, как её раскрытие. Мастеры, грандмастеры, Мировые деревья, того и гляди квантмех многострадальный за кошачий хвост Шрёдингера притянут. »
— Из обсуждения истории «Грандасанго. Клуб эпох и химер» на Мракопедии

Как известно, научная картина мира развивалась в каком-то смысле обратно пропорционально религиозной: в древности, когда законы мироздания были непонятны людям, миром управляло множество богов, у каждого из которых была своя «сфера компетенции». В дальнейшем человечество перешло к единобожию и к концепции «Бога-математика», который только создал Вселенную и её законы, а в дальнейшем вмешивался лишь изредка (наиболее радикальный вариант этой точки зрения называется деизм).

К 18-19 векам, когда была открыта механика Ньютона (вкупе с математическим аппаратом дифференциальных уравнений Ньютона — Лейбница), теория эволюции Дарвина и законы генетики Менделя, люди вообще стали постепенно приходить к атеизму: уравнения и схемы настолько хорошо объясняли природные явления, что Вселенная стала казаться огромным механизмом в духе клокпанка или стимпанка, в котором вообще нет места сверхъестественному.

Так было до начала 20 века, когда, казалось бы, вопреки всем закономерностям развития науки появилась квантовая механика, заставившая Сурьёзных Учёных колотиться лбами в стену и несказанно обрадовавшая эзотериков, ньюэйджевцев, телемитов, розенкрейцеров, герметиков Золотой Зари и прочих мракобесов и отщепенцев. Словно на заказ, она идеально вписалась в дух царившего тогда декаданса и вернуло человечество даже не к средневековым представлениям, а к представлениям в духе дохристианских религий, где само понятие «реальности» предстаёт зыбким и неочевидным. По этой причине для многих авторов квантовая механика стала просто типо-научным синонимом выражения «это очень сильное колдунство».

Суть проблемы и подходы к её решению

Вопреки распространённому мнению, корпускулярно-волновой дуализм непосредственно в эксперименте не наблюдаем, никакие волновые функции и квантовые поля никто никогда ни в какой микроскоп не видел[1], и то, что наблюдают экспериментаторы в своих детекторах — это вполне себе классическое поведение заряженных частиц. В чём же тогда проблема?

…А в крайне странных статистических законах, которым эти частицы подчиняются. Иными словами, если вы пропустите один или два электрона через пластинку с двумя щелями, то не заметите ничего необычного — но вот если вы так прогоните много электронов, то увидите, что следы от их попадания складываются в интерференционную картину с минимумами и максимумами, как если бы электроны действительно были волнами и проходили через две щели одновременно. Причём иногда квантовые статистические законы дают результат, который не просто маловероятен, а объективно невозможен в классической механике, классическая вероятность которого равна нулю (как пример — квантовое туннелирование, когда частица, находящаяся, грубо говоря, на дне глубокой ямы, неожиданно оказывается снаружи её — при том, что её кинетическая энергия слишком мала, чтобы просто выпрыгнуть из ямы классическим способом). И на закуску: эти самые статистические законы — это всё, что у нас есть, предсказать поведение каждого отдельного электрона невозможно вообще никаким способом.

  • Копенгагенская интерпретация — опирается на философию в духе Канта с его концепциями «вещь в себе» и «вещь для нас». Иными словами, никаких «атомов» и «частиц» в самой квантовой системе нет, они — это продукт взаимодействия системы с измерительным прибором (точно так же, как, например, солнечный зайчик — это результат взаимодействия солнечного луча с отражающей поверхностью, в пустом пространстве никаких зайчиков не будет). А как выглядит и что делает система, когда мы на неё не смотрим — тайна сия велика есть.
  • Многомировая интерпретация Эверетта — вопреки популярному представлению, никакого создания новых Вселенных здесь нет. Речь о том, что, скажем, если квантовая система может наблюдаться в состоянии «живой кот» и «мёртвый кот», то эти две альтернативы каким-то образом объективно сосуществуют, и когда система приходит во взаимодействие с чем-то внешним, то это внешнее просто «включается в игру» и тоже становится частью суперпозиции. Иными словами, когда ты открываешь коробку и смотришь — система переходит из состояния «живой кот/мёртвый кот» в состояние «живой кот и ты, наблюдающий живого кота/мёртвый кот и ты, наблюдающий мёртвого кота». Если следом зайдёт твой друг, он тоже включится в суперпозицию, и система перейдёт в состояние «вы с другом играете с котом/друг утешает тебя, рыдающего над телом невинно убиенной животинки».
  • Интерпретации со скрытыми параметрами — формально наиболее приземлённая интерпретация, согласно которой квантовые системы на самом деле классические и детерминированные, просто на них влияет что-то, чего мы не видим (подобно тому, как мы используем статистические законы, чтобы предсказать, упадёт ли монетка орлом или решкой — но если мы знаем начальную скорость монетки, сопротивление воздуха и др., мы можем вычислить это точно). Самый популярный вариант — так называемая интерпретация де Бройля — Бома или теория волны-пилота, по которой частица не является волной, а её движение управляется волной (подобно, например, мячику, который плывёт на гребне морской волны). Однако доказано, что эти теории принципиально нелокальны: иными словами, эта самая волна, которая управляет движением электрона, проходящего через щель в экране, должна «щупать», что происходит у другой щели (открыта она или закрыта, стоит ли там детектор), и мгновенно передавать это электрону (отчасти в этом же духе — ER=EPR-интерпретация квантовой запутанности, по которой частицы, разнесённые в пространстве на много километров, тем не менее непосредственно соединены кротовой норой). По этой причине интерпретация оставляет впечатление некоторой натяжки, и многие предпочитают пускай более метафизические, но зато менее громоздкие подходы.
  • Интерпретация фон Неймана — Вигнера — да-да, именно та самая любимая эзотериками (хотя многие из них даже этих имён-то не знают). По ней именно сознание наблюдателя изменяет состояние квантовой системы и вызывает коллапс волновой функции.

Что из этого следует в реальности

В реальности практически ничего сверхъестественного не следует: мышь Эйнштейна съедена котом Шрёдингера. Наблюдать квантовые эффекты в макроскопическом масштабе и объяснять ими сказочные чудеса невозможно. Практически все физические явления, так или иначе связанные с квантовой механикой, например, поведение полупроводников или химические свойства элементов, в макроскопическом масштабе вполне логичны, предсказуемы и прекрасно описываются уравнениями и формулами. Но есть некоторые применения квантовых эффектов, делающие именно своеобразную стохастическую квантовую логику макроскопической и наблюдаемой, например:

  • Квантовые компьютеры. В отличие от классических компьютеров, построенных на принципах строгой определенности, когда 1 — это всегда 1, а 0 — это всегда 0, квантовые компьютеры построены на логике неопределенности. Это дает им совершенно иную сферу применения, чем классическим компьютерам: они хуже (ибо неточно) складывают числа по формулам, зато намного лучше справляются с такими задачами, как перебор и подбор чисел.

Что из этого следует в резиновой науке

Фантасты же, особенно не слишком твёрдые и гораздые ухватиться за захватывающие воображение концепции, «омакроскопили» множество квантовых явлений и придали околомистический смысл иным из них. Например:

  • Квантовая телепортация и туннелирование: в некоторых фантастических произведениях используются как способ быстрого перемещения макроскопических объектов, например, «невероятностный двигатель» Дугласа Адамса[2].
  • Квантовая запутанность: в реальности не может переносить информацию, но у фантастов всё не так. У них это готовый способ создания сверхсветового «ансибля» — мгновенного средства связи, лишенного светового лага.
  • Квантовые компьютеры: как уже упоминалось, данный феномен реален, но фантасты придают ему, как и всему квантовому, сказочные свойства. К примеру, приписывают квантовым компьютерам способность самопроизвольно превращаться в сильный ИИ.
  • Квантовое сознание: погодите, если квантовый компьютер самопроизвольно обретает разум, так может быть, человеческий мозг — это тоже такой квантовый компьютер? Кроме шуток, так считает нобелевский лауреат сэр Роджер Пенроуз.

Стоит отметить: квантовой механике как области физики уже много лет, квантовая магия тоже успела всем основательно поднадоесть и превратиться в штамп вроде волшебных электричества и гипноза, поэтому наряду с сабжем, поданным на серьёзных щах, нередко встречается и квантовая магия, поданная в пародийном ключе, в духе шутеек и мемов про Кота Шрёдингера и Мышь Эйнштейна.

Где встречается

Литература

  • «Дао физики» Ф. Капры.
  • Трилогия «Квантовый вор» Ханну Райяниеми — квантовые линии связи тут одна из основ сеттинга. Так, фракция зоку переписала свои личности на квантовые компьютеры-камни и образовали своеобразное коллективное сознание за счёт квантовой связи: все зоку связаны друг с другом, любое желание любого зоку исполняется общей системой наилучшим для всех способом, каждый зоку добровольно исполняет желания всех прочих. Никакой власти, кроме власти коллектива, нет, перехватить сообщения или прервать передачу извне нельзя, потому что квантовая запутанность.
    • локальный земной крах цивилизации был связан с тем, что все начали использовать невзламываемые моментальные квантовые каналы передачи информации - а потом оказалось, что при некоторой максимальной плотности квантово-запутанных пар запутанность исчезает. Магия единомоментно отрубилась, и цивилизация Земли рухнула, скатившись в то техноварварство с заклинанием джиннов, которое происходит во второй книге.
  • Трилогия «Кот Шрёдингера» Р. А. Уилсона — в первой книге «Вселенная по соседству» действие происходит в двух параллельных эвереттовских вселенных, вторая «Шляпа с двойным дном» посвящена нелокальным квантовым волнам, а в третьей «Почтовые голуби» сознание изменяет реальность.
  • «Крылья феникса. Введение в квантовую мифофизику» В. Ирхина и М. Кацнельсона.
  • «Неандартальский параллакс» Роберта Сойера — весь цикл строится вокруг телепортации, а после и постоянных порталов между параллельными мирами, которая стала возможной из-за тропа. В местной физике квантовый компьютер обладает поразительными вычислительными мощностями за счёт того, что использует для решения задачи свои копии в параллельных мирах, и чем сложней задача — тем больше копий нужно. Так и навёлся мостик между мирами сапиенсов и неандертальцев: они построили научную лабораторию в одной и той же, крайне для этого удобной, пещере. А потом во время эксперимента что-то пошло не так и сабж вызвал перемещение макроскопических объектов.
  • «Сознание и квантовая механика. Жизнь в параллельных мирах» М. Менского.
  • И. Гутман, «Детектив Эдуард Ларан» — главный герой, будучи властителем Хаоса, представляет собой ходячую квантовую неопределённость. Появление владыки Хаоса в мирах возле нашего клонирует миры. Земля, на которую до героя ступил его отец — не наша Земля, а мир-клон, с большим количеством магии и пошедшим несколько в другую сторону историческим курсом. В присутствии властителей Хаоса инопланетное квантовое оружие просто взрывается, не выдержав квантовой неопределённости. А кот Шрёдингера (эксперимент реально провёл отец героя) рядом с ними находится в суперпозиции — из его правой и левой половин одна живая, а другая мёртвая. Когда владыка Хаоса отходит от кота на несколько метров, кот выходит из суперпозиции, и с вероятностью 50 на 50 либо умирает, либо становится полностью живой.

Кино

  • «Человек-муравей и Оса: Квантомания» — а как иначе, если фильм посвящён ненамеренному путешествию в квантовый мир?

Телесериалы

  • «Доктор Кто» — знаменитые монстры плачущие ангелы обращаются в камень в момент, когда на них кто-то смотрит из-за того, что они «квантово заблокированны», что бы это не значило.
  • «Терминатор: Хроники Сары Коннор» — прототип процессора с техпроцессом 12 нм от компании «Дакара Системз» оказался фикцией и «красной сельдью»: по словам учредителя компании, реальное устройство с таким техпроцессом из-за квантового влияния будет работать непредсказуемо и потенциально может развить в себе самосознание, но далее сокрушается, что ему такие технологии недоступны и не факт, что возможны вообще. Сериал снимался в 2008 году, и на тот момент принципиальная возможность техпроцесса менее 22 нм ставилась под серьёзное сомнение, а заявленные 12 нм казались заведомо недостижимыми, поэтому открытыми для отнесения в область квантовой магии, вот только неумолимый технический прогресс довольно скоро достиг и превзошёл это значение: к 2023 году серийно производятся устройства с топологией 4 нм, и никаких магических квантовых явлений совершенно ожидаемо в них не происходит.

Мультфильмы

  • «Монстры против пришельцев» — экзотическое инопланетное вещество, которое попало на Землю в метеорите и наделило главную героиню огромным ростом, невероятной силой и неуязвимостью, называется квантоний. Впрочем, никаких особых «квантовых эффектов» этот хренполучий не демонстрирует: просто очень мощный источник энергии.

Комиксы

  • Supergod — китайцы использовали сабж статьи для проекта создания своего «супера» Майтрейи: подопытному имплантировали в зрительные зоны коры головного мозга шунты, по которым ему передавали данные с туннельных микроскопов. Его заставили медитировать на собственную атомную структуру, пока он не ощутил квантовую пену каждой частицей своего бытия. Благодаря этому Майтрейя обрёл возможность изменять материю силой воли[3].
  • «Архангел» — технология «квантового расщепителя» позволяет создавать целые альтернативные реальности различных временных периодов; в рамках сеттинга классическое путешествие во времени невозможно, и таким образом главные злодеи пытаются сбежать из своего постапокалиптического 2016-го года в альтернативный 1945 год, чтобы там всё начать заново. В наш 1945-й год.
  • «Паровые войны» — рыцари из ордена квантовых драконов повсеместно используют сабж. Телепортация? Квантовая телепортация, «проецирующая» пользователя в разные места одновременно. Тактическое ясновидение? Квантовое декогерентное зрение. Сила? Квантовая сила.
  • «Хранители» — по сути, именно на квантовой магии работает все сверхспособности Доктора Манхэттена: когда во время несчастного случае в лаборатории его тело распалось на элементарные частицы, он неведомым образом сумел собрать себя воедино, вернувшись в макромир как существо околобожественной силы. Теперь он может перестраивать материю на квантовом уровне, телепортировать себя и других на любое расстояние, создавать свои копии, видеть все возможные варианты прошлого, настоящего и будущего — и это только небольшая часть его способностей, что была продемонстрирована в сюжете.

Веб-комиксы

  • «Поход на свою голову» — Даверт съел трёхфазный субатомный крекероид и стал квантовым. Любой вопрос с вариантами ответа приводит к квантовой суперпозиции, в которой Даверт выбирает два ответа одновременно. К примеру, на вопрос «хочешь ли ты сходить на руины древних развалин?» он отвечает «да» и «нет» одновременно, после чего одна версия идёт смотреть, а другая остаётся в лагере дрова собирать. И так для каждой версии. Лечится наблюдением.

Аниме, манга и ранобэ

  • Hellsing — Шрёдингер. Этот милый (только на первый взгляд) кошкомальчик, на самом деле является плодом сумрачного тевтонского гения, созданного с использованием тропа статьи: благодаря квантовым эффектам, которые Шрёдингер неведомым (и, вероятно, мистическим) образом способен проводить на уровень макромира, он может мгновенно появляться где угодно (вернее там, где его не видят) и с лёгкостью возрождается после смерти.

Видеоигры

  • Atomic Heart — именно этим объясняются различные музыкальные анахронизмы, встречающиеся в игре: при помощи нелинейного эвристического алгоритма, основанного на принципах квантовой некоммутативной математики, так называемое «Радио Будущего» может просчитывать музыкальные клипы из возможных вариантов будущего. Отсылка на BioShock Infinite (см. ниже), в которой брат Иеремии Финка Альберт тырил музыку из других времён и альтернативных реальностей при помощи разрывов, потом выдавая её за свою и распространяя по всей Колумбии.
  • BioShock Infinite — Розалинда Лютес с раздражением реагирует, когда кто-нибудь называет её эксклюзивную технологию поддержания объектов в воздухе (которая, главным образом, используется парящим в небесах городом Колумбией) «квантовой левитацией». Мол, левитация — это магия. А я просто не даю предметам упасть. При этом подробно технология Лютес в игре не описывается — известно, что там дело в частице со строго фиксированным положением в пространстве… что объясняет примерно ни… ничего не объясняет, в общем. Также на сабже статьи завязано путешествие между параллельными мирами тех же «близнецов» Лютес и сверхспособности Элизабет. Научные объяснения всему этому там тоже в духе «Матумба призывать демонов Лапласа и вселять в мышей Эйнштейна».
  • Mass Effect — прямая сверхсветовая связь объясняется манипуляцией квантовой запутанности. Более того, органическим аналогом этого явления объясняются случаи телепатии с рахни и Левиафанами.
    • Однозначно так говорится только про способ связи Призрака с Шепардом, который специально использует квантовые технологии, чтобы его контакты было невозможно отследить.
  • Supreme Commander— по лору люди научились преодолевать космические расстояния с помощью телепортации через квантовые врата, построенные на тропе.
  • Stellaris собирает все научно-фантастические тропы, есть там и этот. Тут есть квантовые ракеты (почти самые продвинутые из возможных для этого типа вооружения), квантовые пробы (анализируют объекты на квантовом уровне и дают ещё +10 % науки от станций), квантовое шифрование (первая наука на повышение уровня шифровки вашей империи), квантовый взлом (аналогично для взлома), квантовые нейроимпланты (+5 % к ресурсам от специалистов за счёт интеграции кластеров квантовых компьютеров в мозги), манипуляция квантовыми полями (наилучшая технология на выработку энергии. +20 % энергии на планетах и +10 % в космосе за счёт квантовой магии, из-за которой катушки заряжаются и разряжаются одновременно), прыжковый двигатель, рвущий пространство-время и преобразующий его в точку назначения на квантовом уровне, и мегасооружение квантовая катапульта, способная запустить ваш флот на другую сторону галактики — но не точно.

Примечания

  1. ↑ Единственное исключение, объект, одновременно наблюдавшийся как в «волновой», так и в «корпускулярной» ипостаси — это электромагнитные волны, но и здесь есть нюанс: те электромагнитные волны, которые можно зарегистрировать антенной — это не отдельные фотоны, а, очень грубо говоря, наложение большого числа фотонов (если точнее — суперпозиция состояний с разным числом фотонов, за подробностями гуглить «когерентные состояния»).
  2. ↑ Справедливости ради, его «автостопный» цикл на серьёзность ни в коей мере не претендует, это как раз стебушно-гротескный треш, издевающийся над канонами НФ.
  3. ↑ Впрочем, хотя этот «супер» мог изменять любую материю, работать с живой плотью ему явно нравилось намного больше (в комиксе не указывается, было ли это связано с тем, что на органику легче влиять на квантовом уровне, или дело в личных предпочтениях Майтрейи).

Ссылки

Внешние ссылки
TV Tropes Quantum Mechanics Can Do Anything
Источник — http://wikitropes.ru/w/index.php?title=Квантовая_магия&oldid=261614