На симпозиуме определились следующие области эксплуатации квантовых явлений в целях технического прогресса:

- Квантовые вычисления. Половина всех выступлений на симпозиуме была посвящена квантовому компьютеру. Одна из многообещающих идей в этом направлении, которую выдвинул два года назад Фил Плацман (Phil Platzman) из Lucent Bell Labs, заключается в создании квантового процессора с использованием облака электронов над поверхностью жидкого гелия. Практическое создание такого процессора осуществляется в настоящее время группой ученых из США и Великобритании. Предполагается, что еще до конца этого десятилетия Плацман и его коллеги смогут продемонстрировать миру квантовый компьютер, в тысячи раз превосходящий своих кремниевых предков, в том числе новейшие супер-комьютеры.

- Квантовые нано-роботы. Поль Бенёфф из Argonne National Labs предлагает соединить квантовый компьютер с высокомобильными микроскопическими роботами. Бенёф считает, что применение таких роботов начнется с медицины, где они будут выполнять роль "кровавых ищеек". После введения в организм внутривенно или интраорально, они будут стаями рыскать по капиллярам, выискивая чужеродные клетки или нежелательные молекулы.

- Аэро-космическая техника и приборы. Уже в настоящее время успешно разрабатываются квантовые технологии для использования в сверхчувствительных измерителях гравитации, которые применяются для составления карт рельефа планетарных поверхностей. В частности, такие приборы позволят ученым выявить наличие океанов под поверхностью Европы - спутника Юпитера, для исследования которого планируется послать космический зонд.

- Атомные лазеры. В настоящее время используются фотонные лазеры, конструкция которых недалеко ушла от первых образцов 50-х годов. Однако, в 1997 году группа ученых из Массачусетсткого технологического института (MIT) разработала технологию получения плотносфокусированного луча с использованием не фотонов, а атомов в когерентном состоянии. При помощи атомного лазера можно будет создавать трехмерные материальные голограммы - то есть, не просто объемное изображение объекта, как в ныне существующих голограммах, а сам объект в его осязаемой материальной форме. Подобные изобретения, по всей видимости, найдут применение в качестве трехмерных лазерных принтеров, которые позволят "распечатывать" не только тексты, но и модели трехмерных объектов.

- Наконец, самое потрясающее направление - квантовая фармакология. Квантовая механика грозится не только активно влиять на наш организм, но и в прямом смысле слова изменить человеческое сознание.

Пионерами на этом направлении выступают биолог Стюарт Хамерофф (Stuart Hameroff) из Центра по исследованию сознания в Аризоне и математик Роджер Пенроуз (Roger Penrose) из Оксфордского университета. Начиная с 1995 года они опубликовали серию статей, из которых следует, что в основе сознания людей и животных лежат квантовые процессы, происходящие в мозговых клетках.

Согласно этой теории, в нейронах мозга присутствуют белковые соединения "микротубулы" (microtubules), которые можно рассматривать как самоорганизующиеся квантовые компьютеры. Эти "компьютеры" получили название Orch OR (orchestrated objective reduction). Смысловой перевод этого названия - самоорганизующийся объективный коллапс. Под словом "самоорганизующийся" здесь понимается то, что набор возможно-вероятных состояний подсознания, представленный квантовой суперпозицией, определяется биологической обратной связью с участием микротубулин-ассоциированных протеинов (МАП), которые настраивают и организуют (в дословном переводе "оркестрируют") квантовые осцилляции (колебания). Под "коллапсом" подразумевается декогеренция суперпозиций - их разрушение, в ходе которого происходит сокращение (reduction) всех возможных квантовых состояний до одного, объективно существующего.

Говоря языком не физиков, но лириков, в результате квантовых процессов, происходящих в клетках мозга, совокупность бесконечного числа реальностей, одновременно существующих в подсознании человека, под воздействием внешнего мира ежесекундно (фактически - 40 раз в секунду) распадается до одной-единственной реальности, и эта единственная уцелевшая реальность, которую принято называть объективной, определяет сознание человека. Примечательно здесь также то, что микротубулы, выступающие в качестве биологических квантовых компьютеров, представляют собой полые трубчатые структуры (см. рисунок внизу). По сути, объективная реальность возникает в мозгу человека из пустоты.

Сам д-р Хамерофф комментирует свою теорию в интервью журналу Wired следующим образом: "В мозгу находится 100 миллиардов нейронов, и большинство людей принимают каждый нейрон или каждое взаимодействие синаптических окончаний нейронов за базисную единицу информации. Однако если мы посмотрим на одноклеточные организмы, такие как paramecium, то увидим, что они перемещаются, едят, спариваются и делают все, что угодно. При этом, согласно общепринятому мнению, они преставляют собой базисную ячейку, нечто вроде переключателя ВКЛ-ВЫКЛ".

По словам Хамероффа, за примерами квантовой механики не нужно далеко ходить: "Сны, психоделические состояния, галлюцинации и, возможно, шизофренический бред - это явления, связанные с пребыванием человека в состоянии квантовой супер-позиции, когда плотность информации очень велика. Когда квантовая супер-позиция разрушается, происходит выбор нашей реальности, нашего восприятия, нашего ощущения. И если учесть, что этот процесс повторяется 40 раз в секунду, то получается, что сознание - это именно серия таких процессов".

Уже сейчас просматривается большое будущее квантовой фармакологии: теоретически, она сможет не только излечить человека от психических расстройств, но и заменить в сознании человека объективную реальность на альтернативную.

Заключение.

Три четверти века назад Нильс Бор сказал: "Кто не остался в шоке от квантовой теории, тот ее не понял".

В наше время остается только признать, что великий физик был также и великим оптимистом: по общему признанию ученых, квантовую теорию понимают всего несколько человек - те, кто посвятил ей всю жизнь. Остальные могут рассчитывать лишь на иллюзию понимания.

Одна из главных причин непонимания правил квантовой механики - отсутствие их проявления в повседневной жизни. В то время, как мы на каждом шагу сталкиваемся с практическими примерами действия законов ньютоновской (классической) механики, будь то падение яблок или торможение автомобилей, квантовые взаимодействия микроскопических частиц скрыты от нашего глаза плотной завесой макро-мира.

Подведём итог. Мы рассмотрели эволюцию представления человека о природе и поведении микрочастиц, основные существующие на настоящий момент постулаты квантовой механики, а также применение этих принципов в современной промышленности. Как уже не раз отмечалось выше, законы, описывающие поведение микрочастиц существенно отличаются от законов Ньютона. Во-первых, микрочастицы обладают свойствами волны и материального объекта; во-вторых, неоднозначным (вероятностным) поведением; и в-третьих отсутствием возможности однозначно описать все характеристики движущейся частицы с точностью о констант. Законы квантовой механики не противоречат законам классической механики. Они обобщают «классические» законы в более универсальной теории, позволяющей описать повеление микрочастиц. При переходе к масштабам, во много раз превышающим размерность постоянной Планка, законы ньютоновской механики будут следовать из постулатов квантовой механики.