Гельголанд. Красивая и странная квантовая физика

Представь себе, дорогой читатель, что ты – кот последователя Шредингера из предыдущей главы. Ты заперт в сейфе и некий квантовый механизм (например, радиоактивный атом) с вероятностью ½ запустит процесс открытия снотворного. Ты либо получишь дозу снотворного, либо не получишь ее. В первом случае ты заснешь, а во втором – продолжишь бодрствовать. Для тебя снотворное или открыто, или не открыто, и нет никаких сомнений. Для тебя ты либо бодрствуешь, либо спишь и заведомо не пребываешь в двух состояниях одновременно.

Я же нахожусь снаружи сейфа и не взаимодействую ни с флаконом со снотворным, ни с тобой. Потом я смогу наблюдать явления интерференции тебя бодрствующего и тебя спящего – явления, которые не могли бы иметь место, если бы я видел тебя бодрствующим или спящим. В этом смысле для меня ты не бодрствуешь и не спишь. Я говорю, что ты находишься «в состоянии суперпозиции бодрствующего и спящего тебя».

Для тебя флакон со снотворным или открыт, или нет и ты либо бодрствуешь, либо спишь. Для меня ты не бодрствуешь и не спишь. Для меня ты «в состоянии квантовой суперпозиции разных состояний». Для тебя реальность состоит в том, что ты либо бодрствуешь, либо спишь. При реляционном подходе (то есть при подходе на основе отношений) оба варианта могут иметь место одновременно, потому что они касаются взаимодействия с двумя разными наблюдателями – с тобой и со мной.

Может ли нечто быть реальным для тебя и не быть реальным для меня?

Я считаю, что квантовая механика – это открытие, состоящее в положительном ответе на этот вопрос. Свойства объекта, реальные для другого объекта, не обязательно реальны для третьего объекта[3].

То или иное свойство может быть реальным по отношению к одному камню и не быть реальным по отношению к другому⁵⁶.

3. «Разреженный» и легкий квантовый мир

Надеюсь, что изложение в очень тонком, но крайне важном предыдущем абзаце не отвратило слишком многих читателей. Короче говоря, свойства объектов существуют только в момент взаимодействия и могут быть реальными по отношению к одному объекту и при этом не быть реальными по отношению к другому.

Факт существования свойств, определенных только по отношению к чему-то другому, не должен нас слишком удивлять. Это нам уже знакомо.

Например, скорость – это свойство одного объекта по отношению к другому. Когда мы ходим по плывущему через реку парому, то у нас есть скорость относительно парома, другая, отличная от первой, – скорость относительно реки, еще одна скорость – относительно Земли, а также скорость относительно Солнца, скорость относительно Галактики и т. д. до бесконечности, и все эти скорости разные. Не бывает скорости без (явного или неявного) указания, по отношению к чему она определяется. Скорость – это понятие, касающееся пары объектов (ты и паром, ты и Земля, ты и Солнце…). Это свойство, которое бывает только по отношению к чему-то другому. Это отношение между двумя объектами.

Есть множество похожих примеров: согласившись с тем, что Земля – шар, мы тем самым соглашаемся с тем, что понятия «верх» и «низ» не абсолютны, а зависят от нашего положения по отношению к Земле. Специальная теория относительности Эйнштейна – это открытие того, что понятие одновременности является относительным и зависит от движения наблюдателя и т. д. Просто открытие квантовой теории несколько более радикально – оно состоит в том, что любые свойства (любые переменные) всех объектов, также как и скорость, реляционны (то есть представляют собой отношения).

Физические переменные описывают не объекты, а то, как они проявляют себя друг для друга. Бессмысленно приписывать им какое бы то ни было значение в отсутствие взаимодействия. Переменная (например, положение или скорость частицы) принимает то или иное значение по отношению к чему-то в процессе взаимодействия с этим чем-то.

Мир – это сеть таких взаимодействий. Отношений, которые устанавливаются, когда объекты взаимодействуют друг с другом. Камень сталкивается с другим камнем, солнечный свет падает на мою кожу, ты, мой дорогой читатель, читаешь эти строки.

И получается «разжиженный» мир, где нет независимых сущностей с определенными свойствами, а только сущности, свойства у которых бывают исключительно по отношению к другим сущностям и только когда они с ними взаимодействуют. У камня самого по себе не бывает положения – положение есть только по отношению к другому камню. У неба самого по себе нет цвета – цвет есть только по отношению к моему глазу, который на это небо смотрит. Звезда сияет в небе не как независимая сущность, а как один из узлов в сети взаимодействий, образующих галактику, в которой эта звезда расположена…