Pro квантовые чудеса

Санкт-Петербург.2018

Олег Фейгин 

Автор идеи  
и научный редактор серии 
Сергей Деменок

PROКвантовые 

чудеса

УДК 530.145
ББК 22.31
Ф 36

ISBN  978-5-9500888-2-7

 
Фейгин О. О. 
 
 Pro квантовые чудеса. / Олег Фейгин. — СПб.: 
Страта, 2018. — 178 с., илл. — (серия «Просто»)

 
ISBN 978-5-9500888-2-7

В книге рассказывается об истории возникновения 
и ключевых проблемах современной квантовой науки, пытающейся проникнуть в невообразимые глубины материи 
и найти пути в иные миры, пространства и времена.
Обсуждаются чудеса строения микромира, в котором 
перестают действовать привычные нам законы обыденной реальности, а частицы проявляют «корпускулярный 
дуализм», становясь чем-то средним между волнами и частицами, приобретая фантастические возможности проникать сквозь барьеры, образовывать удивительные пары, 
движущиеся без электросопротивления, и вообще «растворяться» в окружающей среде, оставляя после себя лишь 
«всплески» электромагнитного поля.
Книга рассчитана на самый широкий круг читателей, 
интересующихся успехами современной физики и научными представлениями о строении окружающей квантовой 
реальности.

Все права защищены. Никакая часть настоящей книги не может 
быть воспроизведена или передана в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, 
а также размещение в Интернете, если на то нет письменного разрешения владельцев.
All rights reserved. No parts of this publication can be reproduced, 
sold or transmitted by any means without permission of the publisher.

Ф 36

УДК 530.145
ББК 22.31

© Фейгин О. О., текст, 2017 
© ООО «Страта», 2018

Если вы о квантовой механике 
знаете только то, что она 
«…разрешила вековую загадку 
таинственной страны микромира» 
и еще: «…перевернула все наше 
мировоззрение», вы знаете 
о ней примерно столько же, 
сколько знают путешествующие 
по незнакомой стране, не изучив 
предварительно ее культуру 
и язык: они видят вокруг людей, 
которые спешат, смеются, машут 
руками, но цель их движений 
туристам неизвестна, а радость — 
непонятна. В результате же память 
путешественников сохраняет 
только яркие пятна рекламы 
на незнакомом языке.

Л. И. Пономарев. 
По ту сторону кванта

   
От автОра

П

осле выхода в свет моих первых книг о драматической 
истории возникновения новой физики микромира — 
«Великая квантовая революция», «Тайны квантового 
мира», «Парадоксы квантового мира» и «Наука будущего» — 
я с сожалением думал о том, что данная тема практически исчерпана и пора переходить к популяризации других страниц 
бесконечно прекрасного естествознания.
Однако поток электронных писем читателей через некоторое время снова заставил вернуться к вопросам:
• Из чего же состоят элементарные частицы, такие как электрон, протон и нейтрон?
• Что будет, если бесконечно дробить частички материи, 
и есть ли у такого дробления предел?
• Как смогла родиться из первоатома или даже некой элементарной частицы наша необозримая Вселенная?
• Существуют ли миры из антивещества, антигравитирующие и зеркальные?
• Что такое квантовый апокалипсис и когда его следует 
ожидать?
• Что может произойти при работе сверхмощного ускорителя частиц в Швейцарии? Не возникнет ли черная дыра, 
в которой исчезнет Земля?
• Можно ли с помощью собственного сознания управлять 
ходом событий в микромире и как это может изменить 
окружающую реальность?
Все это, к большой радости, показывает, что интерес к общедоступным научным знаниям все же не пропал. Особенно 
отрадно, что множество любознательных читателей не только 
спрашивают, но спорят и даже советуют, как лучше рассказать 
о современных исследованиях удивительных глубин вещества — 
мира квантов, атомов и элементарных частиц.

  От автора

Разумеется, объяснять «на пальцах», как выглядит сотканная из суперструн и мембран вероятностная текстура пространства — времени, далеко не просто. Главным образом это связано 
с глубоко парадоксальным образом новой физической реальности, очень сильно отличающейся от привычной повседневности. 
Здесь мне постоянно приходилось лавировать между «сциллой» 
доступности и «харибдой» научности…
Надо заметить, что сама идея общедоступного изложения 
квантовых «чудес» родилась в ходе переписки с известным физиком-экспериментатором, а в то время председателем комиссии РАН по борьбе со лженаукой, академиком Эдуардом Павловичем Кругляковым (1934 –2012).
В заключение хотелось бы подчеркнуть литературный вклад 
таких известных ученых-популяризаторов, как Артур Давидович 
Чернин, Игорь Дмитриевич Новиков, Александр Владимирович 
Виленкин, Андрей Дмитриевич Линде, Стивен Хокинг, Роджер 
Пенроуз, Мичио Каку, Брайан Грин, Ли Смолин и Дэвид Дойч.

Самое, пожалуй, удивительное 
в современной физике — это 
неожиданная связь между космосом, 
где галактики и звездные скопления 
разбросаны подобно редким 
пылинкам, и тесным, исчезающе 
малым микромиром элементарных 
частиц. Два полюса мироздания! 
На одном огромная, расширяющаяся 
Вселенная, на другом — не видимые 
ни под каким микроскопом, 
почти эфемерные «кирпичики» 
вещества. И вот оказывается, 
что при определенных условиях 
Вселенная может обладать 
свойствами микрочастицы, 
а некоторые микрообъекты, 
возможно, содержат внутри себя 
целые космические миры. Во всяком 
случае, так говорит теория. Большое 
и малое, сложное и простое — здесь 
все переплелось.

В. С. Барашенков.  
Кварки, протоны, Вселенная

 
введение

н

ет сомнения, что вне зависимости от профессии, возраста 
и образования современного человека в его культурный 
багаж обязательно должен входить некоторый объем физических сведений. Ведь постижение научного знания вырабатывает особый аналитический склад ума, логическое мышление 
и критическое отношение к действительности.
Предлагаемая книга чем-то напоминает сборник репортажей с передовой научного фронта познания тайн природы, где 
каждая победа над неведомым расширяет круг знания, возвеличивая человеческий разум. В отличие от страниц школьных 
учебников, описывающих то, что уже достоверно установлено 
наукой и что обязан знать каждый учащийся, в настоящей книге 
доступно рассказывается не только о современном окончательном состоянии какого-либо научного вопроса, но и о неоднозначных поисках, ошибках, сомнениях искателей истины.
Одним из неприятных парадоксов школьного курса физики 
является то, что на современную науку, включающую теорию 
относительности и квантовую механику, выделяется всего лишь 
несколько уроков. Это положение является совершенно недопустимым и отчасти объясняет значительные пробелы в знаниях 
выпускников средней школы и даже абитуриентов физико-математических специальностей вузов. Настоящая книга призвана хотя бы отчасти исправить сложившуюся ситуацию, будучи во многом рассчитанной на внимание учащейся молодежи. 
Тем не менее автор искренне надеется, что многое в ней будет 
интересно педагогам и читателям всех возрастов и профессий, 
интересующихся историей возникновения и сутью современных взглядов на окружающую реальность.
В ходе работы над рукописью, вполне естественно, как 
и предсказывал Козьма Прутков, объять необъятное не удалось, 
ведь даже выборочный перечень интересных задач современной 

Введение

квантовой физики с краткими комментариями составил бы отдельный солидный труд. Поэтому автор надеется еще продолжить общение со своими читателями на страницах будущих книг, 
рассказывающих о фантастических параллельных вселенных, 
квантовом Мультиверсе, подпространственных измерениях 
и прочих трудновообразимых вещах квантовой реальности.
Удивительно, но современные квантовые теоретики часто обращаются к творческому наследию древних мудрецов. К примеру, видный современный разработчик суперструнных сценариев 
эволюции Вселенной Хуан Малдасена черпает свое вдохновение 
в творчестве древних элеатов, создавших одну из первых античных 
философских школ в итальянском городе-государстве Элее.
Философские взгляды первых античных атомистов привнесли в наш мир принцип неделимых фундаментальных кирпичиков 
мироздания. В конце позапрошлого века «пара и электричества» возникли начала новой атомистики, родившейся из экспериментов с катодным и рентгеновским излучением, а также 
радиоактивными элементами. Вскоре была открыта и первая 
элементарная частица — электрон.
Затем последовала «великая квантовая революция», неразрывно связанная с именем немецкого физика-теоретика Макса 
Планка (1858–1947). В 1919 году Планк стал нобелевским лауреатам по физике «в знак признания его заслуг в деле развития 
физики благодаря открытию квантов энергии». Теоретические исследования 1896–1900 годов, приведшие Планка к открытию квантов (термин «квант» также ввел он), стали толчком к созданию 
одного из важнейших разделов современного естествознания — 
квантовой физики. Именем Планка названа введенная им фундаментальная физическая константа h — «постоянная Планка», 
связавшая макро- и микромиры и входящая в ряд уравнений и законов в различных разделах физики. Элементарные представления 
о планковских квантах энергии включены в современные программы школьной физики, а о постоянной Планка сочиняют анекдоты.
Можно образно сказать, что как прошлый, так и нынешний 
век прошли «под знаком кванта», начиная с первой работы отца-основателя, вышедшей в 1901 году. Через несколько лет еще 
один выдающийся участник «квантовой революции» Альберт 
Эйнштейн применил гипотезу квантов энергии для объяснения 
фотоэффекта. Эта работа стала первым шагом к изобретению 

Олег Фейгин. Pro квантовые чудеса

квантовых оптических генераторов (лазеров), без которых невозможно представить себе современную технику. К началу 
Второй мировой войны в эксперименте были обнаружены два 
макроскопических квантовых эффекта — сверхпроводимость 
и сверхтекучесть. Лазерный луч можно считать третьим таким 
эффектом, но его люди впервые увидели только в 1960-м. А к этому времени уже появилась такие обширные области приложений 
квантовой физики, как электроника и физика твердого тела.
В множестве книг и статей, посвященных Планку, отмечается, что, хотя его работы в значительной степени революционизировали физику, сам Планк в науке был скорее консерватором. Тем не менее именно глубокая приверженность принципам 
классической физики привела Планка к его революционному открытию. Один из создателей квантовой механики, Вернер Гейзенберг (1901–1976) писал, что революции в науке вызываются 
не внезапными открытиями или гениальными идеями, а, наоборот, предельной последовательностью в применении традиционных понятий. Революции, по мнению Гейзенберга, делают те ученые, которые стремятся вносить как можно меньше изменений 
в прежнюю науку, так как именно стремление минимизировать 
изменения делает очевидным, что к введению принципиально 
новых представлений нас толкает сама природа, а не жажда славы или оригинальности.
Именно к таким гениальным «радикальным консерваторам» и можно было бы отнести одного из основателей современной физики Макса Планка.
Настоящая книга предназначается преимущественно для 
массового читателя, который еще не полностью позабыл остатки 
школьных знаний и жаждет понять, как неизбежность квантового мира дает стимул развитию современных сложнейших, а иногда и спорных концепций физической реальности. Как и в других 
своих книгах: «Взорванное мироздание», «Механика машины 
времени», «Удивительная относительность», автор старался 
повсюду сосредоточиться на сути научных идей, исключив громоздкие математические детализации в пользу метафор, аналогий, исторических экскурсов и литературных иллюстраций. Таким образом, читателю предстоит заново пройти путь открытия 
квантового мира, получив ни с чем не сравнимое удовольствие 
расширения своего горизонта мировоззрения…