Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе

Здесь вовлечены два переживаемых коллегой момента времени, и ее заключение опирается на память о первом результате. В системе ничего не изменилось, поэтому в 50 % случаев память коллеги оказывается недостоверной – из-за наблюдения со стороны Вигнера, хотя оно и не меняет квантового состояния. Возникающий здесь разрыв реальности можно выразить другими словами, сказав, что с информацией из прошлого не получается обращаться так, как будто она все еще существует сейчас{96}.

Мысленные эксперименты с друзьями и коллегами Вигнера плодотворно обсуждались в нескольких близких вариантах, и логическое противоречие удалось зафиксировать даже в небольшом перечне требований, которые обычно предъявляются к наблюдателю («агенту», в другой терминологии). В самом деле, каким условиям надо удовлетворять, чтобы «соответствовать должностным обязанностям наблюдателя»? Анализ показывает, что дело сводится к четырем требованиям. Во-первых, наблюдатель должен действовать локально и в пространстве, и во времени: как бы он ни подкручивал настройки своего прибора, они не оказывают мгновенного влияния на расстоянии и не влияют на прошлое. Во-вторых – и здесь начинается самое интересное, – впечатления наблюдателя должны иметь соответствия в физическом мире; например, если вы наблюдаете красный цвет, то ваши нейроны срабатывают одним способом, а если зеленый – то другим{97}. В-третьих, наблюдатель должен считать мысли других квалифицированных агентов столь же реальными, сколь свои собственные. Четвертым, и последним, идет эго-абсолютизм: утверждение, что наличие моих мыслей безусловно, не зависит ни от каких условий и не требует указания каких-либо контекстов и тому подобного.

Выясняется, однако, что в применении к наблюдателям в ситуации «друзей Вигнера» одни только эти требования (в сочетании, разумеется, с квантовой механикой) уже приводят к логическому противоречию. Они, следовательно, не могут выполняться одновременно. Неудивительно, что обсуждаемый мысленный эксперимент так хочется приблизить к реальности.

Изолировать сколько-нибудь большую систему от внешнего мира невозможно, поэтому обсуждаются перспективы поручить роль коллеги или друга искусственному интеллекту высокого уровня, реализованному в квантовом компьютере. Над ним тогда можно было бы выполнять измерения, а он в свою очередь измерял бы спин одного кубита. Что бы он рассказал о пережитом? На данный момент практические достижения скромные: нарушение неравенств Белла было действительно установлено в «запутанном» эксперименте с двумя вигнерами и двумя друзьями, но роль последних исполняли всего лишь фотоны (точнее, выбираемые ими пути) – а фотон не все готовы считать настоящим другом. В общем, эксперимент показал, что в схеме, включающей несколько участников, а потому более сложной по сравнению с теми, что использовались ранее (например, в связи с неравенствами Белла), все запутывание происходит так, как и велит уравнение Шрёдингера; до опытов с памятью коллеги пока далеко.

В свое время проверка неравенств Белла представлялась делом далекого будущего. «Повышение качества друзей» за счет развития технологий, возможно, позволит когда-нибудь точнее указать, в чем именно квантовая реальность расходится с классической. По крайней мере одна точка несогласия определенно есть, но их может быть и несколько.

Другой вопрос – каким же образом мы все-таки оказались вдали от обсуждаемых странностей мироустройства в окружающей нас классической реальности? Она-то откуда берется, если внутри все квантовое?

22 Что от Дарвина

Мир выглядел бы совершенно безумным, если бы в нашем восприятии отражалась даже малая часть экзотически запутанных состояний, которые в огромном количестве возникают в ходе эволюции волновой функции под управлением уравнения Шрёдингера. Общим местом была бы неопределенность положения и ориентации в пространстве; объекты находились бы в самых немыслимых комбинациях запутанных свойств. Кроме того, мир потерял бы всякую стабильность, потому что квантовые состояния хрупки и уязвимы: один-единственный наблюдатель, взявшийся за измерение без предварительного знания, изменит состояние системы на какое-то другое.

Вместо этого мы живем во вселенной, состоящей из множества классических систем: это бактерии, камни, деревья, тигры, планеты… Все они ведут себя так, чтобы нельзя было даже заподозрить их квантовое происхождение: они не вовлекаются в запутанность и не образуют новые состояния путем комбинирования других состояний. Они полноценно существуют «сами по себе», независимо от того, что о них известно, а наблюдения с целью выяснить их состояние никак это состояние не портят.