в их исследовании является природа света, поскольку пространство (которое включает в себя материю) и время претерпевают полную трансформацию в момент достижения скорости света. С 1803 года после работ Томаса Янга полагалось, что свет состоит из волн, имея в виду волны энергии, в чем-то напоминающие волны океана. Однако в 1900 году Макс Планк внес в эту концепцию путаницу, доказав, что свет состоит не из волн, а из маленьких порций энергии, которые он и назвал квантами. Результатом этого открытия стал парадокс, который физики не могут до конца понять до сих пор. Дело в том, что свет существует в обоих состояниях – в виде волн и частиц, – но никогда это не происходит одновременно. Таким образом, если исследовать корпускулярное состояние фотонов (в виде частиц), то они не существуют в этот момент в волновой форме, и наоборот. Никто до сих пор не понимает, почему свет может существовать в виде двух взаимоисключающих форм.
В 1905 году Альберт Эйнштейн пошел в своих рассуждениях еще дальше и доказал, что в виде квантов существует не только свет, но и энергия любого вида, и что эти кванты состоят из определенных паттернов энергии. Энергия по своей природе жизненно важна для понимания материи, потому что сейчас считается, что атомы (которые, как раньше думали, состоят исключительно из твердых частиц) состоят исключительно из энергии. Эту теорию выдвинул Эрвин Шредингер, который был убежден в том, что протоны, электроны и нейтроны состоят не из твердых частиц, а из того, что он назвал «стоячими волнами энергии». Другими словами, в безбрежном море атомного и субатомного пространства отдельные вкрапления материи представляют собой на самом деле кусочки структурированной энергии. Поэтому книга, которую вы держите в руках, и сами ваши руки представляют собой пространство, приправленное мельчайшими фрагментами энергии; иначе говоря, материи. Но какой материи?
По мере того как физики продолжали изучать природу субатомных частиц, они столкнулись с еще одним сюрпризом: субатомные частицы изменяются, когда человек наблюдает за ними. Избежать этого нельзя: наблюдать значит изменять. Потрясающий пример из опыта физиков: если две частицы становятся предметом внимания человека-наблю-дателя, одна из них буквально исчезает. Куда? Ученые не знают этого. А теперь давайте удивимся еще раз, на сей раз поведению фотонов. Чтобы упростить этот пример, представьте себе, что вы наблюдаете один-единственный фотон света, который может долететь до вас двумя различными путями. «Если вы спокойно сидите и ждете прибытия фотона и видите его только в том случае, когда он действительно прибывает, то эта частица движется по обоим путям. Я знаю, что это невозможно, но мы говорим на языке квантовых понятий»[20]. Так свет путешествует в тех случаях, когда человек не наблюдает за ним. Но если вы решите понаблюдать за этим фотоном в процессе движения, чтобы увидеть, каким именно путем он движется, «то это создает совершенно иную квантовую ситуацию. Это означает, что частицы должны двигаться либо
