Остров знаний

Викторианские джентльмены от науки пытались найти мост между миром материи и миром духа. Эту же попытку, хотя и в более формальном выражении, предприняли и основатели квантовой механики, изучавшие связь между квантовой физикой и ролью наблюдателя. Квантовая физика образовалась на месте столкновения реального и невозможного, рутинного повседневного опыта и альтернативного мира, в котором необычность является нормой. Какую позицию нам занять? Нужно ли бороться со странностями и вслед за Эйнштейном настаивать, что реальность должна быть рациональна по своей сути? Или нам следует сойти со старого пути реалистичности и углубиться в новый мир квантовых эффектов, приняв его отклонение от нормы за новый мировой порядок?

Если мы выбираем второй вариант, возникает следующий вопрос: как далеко мы готовы зайти? Так как различные интерпретации квантовой механики не так-то легко поддаются экспериментальному подтверждению, большинство физиков предпочитает не иметь с ними дела. Неважно, что, по-вашему, квантовая механика говорит нам о мире – значение имеют лишь данные на наших детекторах. Давайте исследовать реальность, не поддаваясь на субъективные интерпретации. В конце концов, разве суть науки не состоит в независимости от субъективного выбора?

Подобная слепота к тайнам и загадкам квантовой физики шокирует ученых из другого лагеря. «Как вы можете спокойно спать по ночам, зная, что мы ничего не понимаем в самой сути реальности? – вопрошают они. – Нелокальность уничтожает пространственное разделение между классическими (большими) и квантовыми (малыми) явлениями. Закрывать глаза на это – значит быть подобными церковникам, которые отказывались посмотреть в телескоп Галилея».

Из этого тупика нет выхода. Вот как Максимиллиан Шлоссхауэр, Йоханн Кофлер и Антон Цайлингер резюмировали ситуацию после проведения опроса среди участников конференции «Квантовая физика и природа реальности», прошедшей в июле 2011 года в Австрии:

Квантовая теория основывается на четкой математической базе, имеет огромное значение для естественных наук, позволяет делать потрясающе точные предсказания и играет ключевую роль в современном технологическом развитии. Тем не менее за 90 лет с момента ее создания научное сообщество так и не пришло к единому мнению относительно толкования ее базовых единиц. Наш опрос призван напомнить об этом необычном положении дел.[152]

Существуют различные подходы к ситуации – от умеренных до радикальных. Начнем с первых. Старая добрая копенгагенская интерпретация задает правила игры: между квантовой системой и классическим измерительным устройством существует четкое разделение. Мы, наблюдатели, никогда не вступаем в прямой контакт с квантовой системой – за нас это делают детекторы. Мы лишь интерпретируем результаты взаимодействия между системой и измерительными приборами после того, как в результате усиления воздействия видим вспышки или следы или слышим щелчки на фотографическом или цифровом регистраторе. Волновая функция, фундаментальная единица квантовой физики, представляет собой математическое выражение возможностей – потенциальных результатов измерения. Это не физическая величина, так как она не имеет связи с физической реальностью. В отличие от классической физики, в которой уравнения движения напрямую ссылаются на конкретный движущийся объект (шар, волну или автомобиль), в квантовой физике уравнение описывает амплитуду вероятностей. Предположим, что мы хотим измерить местоположение частицы. До измерения ее волновая функция распространяется по всему пространству (или области движения частицы, если она ограничена), отражая различные вероятности ее нахождения здесь или там. Уравнение Шрёдингера описывает, как волновая функция развивается во времени с учетом всех возможных сил, влияющих на частицу. Когда мы проводим измерение и обнаруживаем частицу в определенном месте, волновая функция коллапсирует. Она перестает быть возможностью и превращается в реальность, мгновенно переходя от распространенности во всем пространстве к концентрации в одной точке. Строго говоря, акт измерения делает измеряемое реальностью, перенося его из зыбкого мира квантовых вероятностей в конкретный мир обнаружения и чувственного восприятия. Если говорить коротко, измерять – значит создавать.