Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе

Здесь проявляет себя принципиальный момент всей схемы: в основе мира лежит случайность, а чтобы говорить о вероятностях, надо четко определить, разграничив их между собой, все возможные варианты развития событий. Для этого и нужны основательные истории; именно они получают вероятности по обобщенному правилу Борна. Обобщенное оно потому, что дает не вероятности исходов в конкретный момент времени, а вероятности целых историй. Как видно, его применение никак не связано с измерениями. Оно просто задает вероятностные расклады того, как могли бы развиваться события от состояния в начальный момент времени к каким-то состояниям в конечный момент времени. В обсуждаемой схеме – называемой «Основательной квантовой теорией» – измерение вообще не играет никакой специальной роли.

Фундаментальные проблемы копенгагенской интерпретации квантовой механики (тайна измерения и тайна коллапса) выглядят решенными – на первый взгляд, за счет «ментальной дисциплины»: задавайте вопросы только о том, что включается в набор основательных историй. Но есть тут и философская цена – признание наличия своей собственной реальности у каждого, кто сумел сформулировать свой набор основательных историй. Каждое «втискивание» волновой функции в выбранную клетку имеет ясное математическое определение, но происходит не в согласии с уравнением Шрёдингера; в этом смысле эволюция квантовой системы во времени перестает быть явлением объективным, а уравнение Шрёдингера превращается в средство для проверки основательности выбранных историй и вычисления их вероятностей.

Есть еще и техническая цена – объем вычислений. Чтобы ответить на единственный вопрос, его надо включить в полную схему основательных историй, проверив их при помощи довольно громоздкой процедуры с многократным использованием уравнения Шрёдингера, и только после этого определить вероятности этих историй. Поэтому, иногда добавляют последователи Основательной квантовой теории, практически намного более экономный способ действий состоит в том, чтобы пользоваться схемой, где волновая функция претерпевает коллапс; надо только помнить при этом, что коллапс – это не физическое явление, а техническое средство, сокращающее объем вычислений для основательных историй. И не более того.

Если в историях, которые вам позволяет рассказывать выбранная разметка, на ваш взгляд, недостаточно подробностей («а если бы электрон был в состоянии спин вправо?»), есть только один способ их добавить: нарисовать подходящие классики, где интересующее вас «если» представлено клетками, и проверить, получаются ли так основательные истории. Если с этим все хорошо, вы узнаете ответы на интересующие вас вопросы. Но, скажем, клетки «спин вправо» и «спин влево» не могут лежать в одной полосе с клетками «спин вверх» и «спин вниз» (потому что перекрываются, или, если вам так больше нравится, потому что враждуют), и если вы исходно исследовали истории, где в выбранный момент времени обсуждался спин вверх или спин вниз, вам придется забыть про все «а если бы» в отношении спина вдоль какого-то другого направления. В вашей власти, конечно, выбрать другой момент времени и нарисовать отвечающие ему клетки для спина направо и спина налево – но это будут уже совсем другие истории.

В том же духе – задавать можно только те вопросы, на которые возможны «основательные» ответы, – Основательная квантовая теория справляется и с запутанными состояниями. Основательными оказываются только те истории, где, начиная с любого момента после создания запутанной пары, каждый из электронов уже обладает тем свойством, которое обнаруживается в измерении, и поэтому никакой необходимости в нелокальном воздействии одного электрона на другой просто нет. «Парадоксальность» же, занимавшая и Эйнштейна с соавторами, и Шрёдингера, происходит просто из рассуждения, где путаются разные разметки классиков – из той самой контрфактичности, с которой мы начали («а если бы мы измерили спин вдоль горизонтального направления…» – но нет никаких «если бы, пока не появилась основательная разметка классиков, вмещающая все обсуждаемые возможности, а такая разметка в данном случае невозможна).

В Основательной квантовой теории предлагается еще и объяснение (как мне кажется, не вполне законченное), почему в квантовой механике нарушаются неравенства Белла: потому что в самом выводе этих неравенств тем или иным образом путаются различные разметки; из-за этого оказывается, что условия, с использованием которых математически доказываются неравенства Белла, выражают не локальный реализм, а классический реализм, попросту неприменимый к квантовой механике, так что нет решительно ничего удивительного, что эти неравенства нарушаются.