Крылья Феникса. Введение в квантовую мифофизику

Начнем этот раздел с обсуждения еще одного, в высшей степени поучительного, парадокса квантовой механики, который получил название квантового эффекта Зенона. Название связано со знаменитой апорией (парадоксом) древнегреческого философа Зенона Стрела: движения нет, так как его можно представить как последовательность положений покоя. В квантовой механике эта апория в определенном смысле прямо соответствует положению вещей. Как уже отмечалось, невозможно предсказать, распадется или нет в данный момент времени нестабильная квантовая система (помимо радиоактивного распада, речь может идти, например, о высвечивании избыточной энергии атома или молекулы, находящейся в квантовом состоянии не с наименьшей энергией, то есть в возбужденном состоянии). Так вот, оказывается, в ряде случаев (говоря более технически, речь идет о системах с дискретным энергетическим спектром) квантовая механика приводит к следующему выводу: непрерывное отслеживание состояния системы блокирует распад! Иными словами, пока проводятся непрерывные измерения, имеющие целью проверить, находится ли система еще в возбужденном состоянии, она будет там находиться. Это по-видимому еще более яркая иллюстрация влияния процесса наблюдения на так называемую реальность, демонстрирующая всю неоднозначность последнего понятия.

Эта неоднозначность была ясна для многих философов и религиозных мыслителей, не говоря уже о поэтах, но оказалась шокирующей неожиданностью для физиков.

Устав, как в детстве -- от лото,

Я встану от игры,

Счастливая не верить в то,

Что есть еще миры.

(М. Цветаева)

Центральным вопросом в современных спорах об интерпретации квантовой механики является как раз вопрос о реальности волновой функции (см., напр., обсуждавшиеся книги Р. Пенроуза, а также J. S. Bell. Speakable and unspeakable in quantum mechanics. Cambridge, 1993). Для копенгагенской интерпретации (Н. Бор, В. Гейзенберг, В. Паули, М. Борн) характерна трактовка волновой функции как меры нашего знания/незнания о состоянии системы. К. Лаурикайнен (в книге The message of the atoms. Essays on Wolfgang Pauli and unspeakable) так резюмирует взгляды В. Гейзенберга и М. Борна по этому вопросу: квантовая механика описывает наше знание атомного мира, а не атомный мир сам по себе. При таком подходе никаких трудностей с пониманием квантового эффекта Зенона, а также парадокса ЭПР и родственных ему явлений нет вообще:

Предположите, что некоторое лицо N ездит из Ленинграда в Москву и обратно, проводя в среднем одинаковое время в каждом из этих городов. В Москве и Ленинграде сидят наблюдатели и производят, скажем, ежедневно наблюдения, а именно, констатируют наличие или отсутствие N. Длительная статистика покажет им, что вероятность нахождения в каждом из городов равна 1/2. Но если мы примем в расчет только те наблюдения ленинградского наблюдателя, при которых произведенные в тот же день наблюдения москвича дали 1, то мы получим, что вероятность пребывания в Ленинграде равна нулю. Вот и вся редукция волнового пакета.

(Л. И. Мандельштам. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике)

Трудность, однако, возникает в другом месте: получается, что закон физики (уравнение Шредингера) говорит нечто не о самом физическом мире, а о вещах вполне субъективных. В. Паули был в этом отношении вполне последовательным, говоря о физике и психологии как двух дополнительных (в боровском смысле) способах описания реальности, равно фундаментальных и несводимых друг к другу. Он писал даже о символическом характере квантовой реальности (см. цит. выше книгу Лаурикайнена). Для большинства физиков такой подход оказался, однако, чересчур радикальным. Нежелание допустить в физику понятие сознания приводит к выводу о физической реальности волновой функции. Впрочем, некоторые сторонники такой точки зрения отдают себе отчет в том, что современная квантовая механика допускает такую интерпретацию только с большими натяжками и выражают надежду на изменение ее основных законов (например, при учете квантово-гравитационных эффектов). Интересная программа такого будущего развития предложена в упомянутых книгах Р. Пенроуза. По нашему мнению, недостатком этой конструкции является недооценка роли диссипативного окружения. Как обсуждалось выше на примере шредингеровской кошки, при учете окружения многие парадоксы, которые Пенроуз считает неразрешимыми, естественным образом снимаются в рамках существующего формализма.