Медленное и неохотное признание новых открытий квантовой физики можно приписать отчасти материалистскому мировоззрению, в условиях которого воспитывались почти все мы. Согласно ему, объективный, материальный мир функционирует только в соответствии с неизменными законами классической физики, о которых говорилось в предыдущем разделе.
Квантовая запутанность
Если в двухщелевом эксперименте пропускать через щели так мало света, чтобы только один фотон проходил через две щели за раз, и не проводить никаких измерений с целью определить положение этого фотона, светочувствительная пластинка в конце концов вновь покажет рисунок интерференции, подтверждая, что свет ведет себя как волна. Даже когда свет состоит из изолированных фотонов, он ведет себя как волна, и это означает только, что каждый фотон проходит обе щели одновременно. При этом фотон оказывается в состоянии запутанности сам с собой. Это явление называется суперпозицией
волновых функций, при нем волну следует рассматривать уже не как настоящую волну, а, пользуясь термином Борна, как волну вероятности. Уравнение волны вероятности описывает вероятность, с которой частицу можно обнаружить в определенном положении; оно известно также как волновая функция частицы. Когда интенсивность света угасает и массированная бомбардировка частицами ослабевает до испускания изолированных фотонов, свет описывается уже не как электромагнитная волна, а как волна вероятности. Согласно обычному определению, свет – это электромагнитное поле, которое ведет себя как возмущение в пустом пространстве или в вакууме. В больших количествах фотоны ведут себя как электромагнитный волновой пакет. Но при прохождении единственного фотона и отсутствии измерений электромагнитной волны неизмеряемая волна вероятности применяется для статистических предсказаний места, где фотон ударится о фотопластинку. В этот момент изолированный фотон ведет себя как волна вероятности. В отсутствие наблюдения фотон не имеет местоположения, потому что он обладает бесконечным множеством возможных местоположений. Уравнение для таких квантово-механических волн сформулировал квантовый физик Эрвин Шрёдингер [7].Электроны атома располагаются в поле вероятностей вокруг ядра, и каждый раз при наблюдении они занимают другое положение в этом поле. Задача осложняется тем, что положение и импульс электрона нельзя измерить одновременно. В итоге мы никогда не знаем наверняка, где именно находится электрон. Таков принцип неопределенности
нобелевского лауреата, квантового физика Вернера Гейзенберга: при попытке измерить импульс электрона мы теряем возможность одновременно определить его положение. Наблюдение невозможно без значительного изменения наблюдаемого объекта. Наблюдение сводит бесчисленные возможности (волны вероятности) к единственному факту, положению частицы в конкретный момент времени. Математик и физик Роджер Пенроуз называет это явление объективной редукцией [8]. Ученые пришли к выводу, что наблюдатель определяет, где и как будет воспринята частица. Наблюдение за процессом влияет на результаты, потому что все со всем взаимосвязано. Это исключает всякую вероятность объективного наблюдения, и этот принцип применим как к экспериментам, так и к повседневной жизни. Вся (наблюдаемая) реальность субъективна, поскольку разум наблюдателя определяет то, что будет находиться под наблюдением. А если речь идет о согласованных действиях двух и более наблюдателей, следует говорить об интерсубъективности, а не об объективном восприятии реальности.Некоторые выдающиеся специалисты в области квантовой физики, в том числе Юджин Вигнер, Брайан Джозефсон и Джон Уилер, а также математик Джон фон Нейман придерживаются радикального толкования, согласно которому само наблюдение в буквальном смысле слова создает физическую реальность; эта позиция отводит сознанию более фундаментальную роль, нежели материи или энергии. Фон Нейман пишет: «Мир состоит не из битов вещества, а из битов знаний – субъективных, осознанных познаний» [9].