Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе

Поучительный пример того, как взаимодействие со средой «побеждает» стремление квантовых систем находиться в состояниях с определенной энергией, – молекулы, такие как сахара, которые имеют две пространственные формы, представляющие собой зеркальные отражения друг друга. Эти молекулы всегда находятся в состояниях с определенной хиральностью, т. е. являются левыми или правыми, хотя каждое из этих состояний – это комбинация состояний с определенной энергией! Дело здесь именно в постоянном «наблюдении» со стороны среды, образованной окружающими молекулами. Всякая попытка приготовить молекулы сахара в состоянии с определенной энергией привела бы к немедленной декогеренции в более устойчивые состояния с определенной хиральностью.

И никогда не наблюдаются состояния, выражающие комбинацию различных значений электрического заряда. По-видимому, взаимодействие заряда с им же созданным полем уже играет роль взаимодействия со средой, в результате которого такие комбинации проигрывают состояниям с определенным зарядом.

Каждому указательному состоянию соответствует набор физических величин, которые хорошо отпечатываются в среде: от них требуется отсутствие взаимной вражды в смысле, обсуждавшемся в главе 3 (а также – аналогичным математическим образом – «дружба» с самим указательным состоянием). Тогда их можно наблюдать/измерять совместно, и наблюдатели получат для них устойчивые и согласующиеся между собой данные – необходимые черты классической реальности. Например, различные наблюдатели, к которым попадают порции информации от уже упоминавшейся пылинки, сделают из них согласованные выводы о ее положении в пространстве, и это позволяет приписать пылинке «объективное положение». Именно консенсус, достигаемый на основе независимых наблюдений, и поддерживает иллюзию объективного существования классической реальности.

Из устройства запутанности математически следует, кроме того, что отчетливо различные отпечатки в среде оставляют только те квантовые состояния, которые «максимально разделены» в своих математических пространствах, где властвует квантово-механический «оракул». Оттуда к нам передается таким способом некоторая дискретность: два «соседних» состояния, различимых по отпечаткам в среде, в своей внутренней жизни должны различаться не на какую-то незначительную добавку, а максимально существенно, на что-то вроде «скачка» (не должны иметь никакого «пересечения», для чего есть строгое математическое определение).

У нас нет ни возможности, ни необходимости вылавливать всю распространившуюся по среде информацию, прочесывая пространство целиком. Каждому наблюдателю всегда доступен только какой-то фрагмент – например, далеко не все фотоны, которые могут свидетельствовать об этом тексте, попадают на вашу сетчатку. Кроме того, записи в среде в огромной степени избыточны, поэтому при накоплении информации быстро наступает насыщение: дальнейшее восприятие не дает почти ничего нового. «Создание» классической реальности на основе избыточной информации перекликается с замечанием Витгенштейна о персонаже, который собирается купить побольше экземпляров утренней газеты, чтобы уверить себя, что все, написанное в газете, – правда{102}. Похожим образом и обстоит дело с возникновением правдивой классической реальности, с тем только отличием, что тут содержание «газеты» все же слегка варьируется от экземпляра к экземпляру в зависимости от того или иного фрагмента среды.

А разве Вигнер с друзьями не пошатнули представления о наличии классической реальности как таковой? В принципе да, но только в принципе. Все «вигнеровские штучки» исключительно уязвимы в отношении взаимодействия со средой. Даже намек на среду полностью снимает все сложности с устройством квантовой реальности, обсуждавшиеся в предыдущей главе (недаром надежды создать друзей/коллег Вигнера связаны только с их существованием внутри квантовых компьютеров). Благодаря среде, выполняющей свою работу по декогеренции, друзья и коллеги Вигнера могут не беспокоиться о тонкостях квантового устройства и во всех практических смыслах быть уверенными, что живут в одной классической реальности с Вигнером и всеми прочими.