Наука и богословие. Введение

Эффект, производимый введением в вышеописанный эксперимент специальной детекторной аппаратуры, заставляет нас задуматься о роли, которую измерение вообще играет в квантовой механике. Вместо того чтобы получить от точнейшего измерительного прибора какой–то определенный численный результат, мы просто получаем вероятность, причем абсолютно одинаковую (50% вероятности А, 50% вероятности В). Это привело большинство физиков к уверенности, что квантовая теория не поддается обсчету, и мы только можем экспериментально показать, что квантовые частицы обладают такими–то и такими–то свойствами, заявленными в том или ином эксперименте. Поставив перед собой конкретную задачу, мы получаем конкретный ответ (проход электрона через отверстие А или отверстие В). Нерешенной в квантовой физике остается теоретическая проблема, а именно как возможно то, что каждый раз, когда мы ставим конкретный эксперимент, мы получаем конкретный экспериментальный результат, хотя сама квантовая теория может только подсчитать вероятности того или иного результата. Эту загадку называли «проблемой измерения». Иногда ее также называют «свертыванием волны». Если электрон влетает через А, тогда только A–часть этой волны в данный момент присутствует, и наложение (суперпозиция) сводится к одному элементу. Иначе говоря, В–часть волны в это время «свертывается». Именно эта дискретность приводит к исчезновению интерференционной картины с центром в С¹, оставляя только незначительный разброс в районе А¹.

Измерение

Никакого удовлетворительного решения, с которым все могли бы единодушно согласиться, проблема измерения так до сих пор и не имеет. Ниже мы описываем принципиальные подходы к ее решению, которые были предложены учеными.

Оригинальное решение предложил Нильс Бор. Оно обычно называется «копенгагенской интерпретацией». Измерение есть вторжение повседневности (то есть принципов классической физики) в квантовый мир. Однако благодаря этому мы имеем ясные экспериментальные данные о свойствах квантовой системы, полученные с помощью классических измерительных приборов. В двух словах, Бор просто предлагает принять за аксиому то, что измерительная способность — онтологическое свойство классической измерительной аппаратуры. Есть квантовые частицы, и есть измерительные приборы. Сложите вместе две эти реальности — и вы получите ясный экспериментальный результат.

Сложность состоит в том, что мы получаем здесь своеобразную дуалистическую картину физического мира (квантовые частицы/измерительная аппаратура), чего на самом деле в природе не существует. Сама измерительная аппаратура, как и все остальные физические объекты мира, тоже состоит из квантовых частиц. В природе не существует двух разновидностей физического мира, существует только один. На самом деле, в интерпретации нуждается другой феномен: каким образом получается, что крупные комплексные системы макромира (измерительные приборы), состоящие из не поддающихся измерению частиц, могут сами обладать измерительными свойствами? Впрочем, существуют некоторые особенности поведения этих систем, дающие исследователям надежду, что эта загадка может быть разрешена. Например, мы можем сказать, что эти системы необратимы во времени (см.: глава 2 раздел «Время», подраздел Обратимость). Другими словами, у них есть «до» и «после», что роднит их с феноменом измерения («после» мы знаем то, чего мы не знали «до»). И все же четко сформулированной современной версии «копенгагенской интерпретации» не существует.