Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Если для объяснения эксперимента с котом Шрёдингера применить информационную интерпретацию, можно сказать: пока кот находится в закрытом ящике, у нас имеется суперпозиция состояний – неопределённая информация о том, что кот и жив, и мёртв одновременно. После того как мы откроем ящик, наша информация изменится, и с вероятностью, равной единице, мы будем знать, жив кот или мёртв. До и после измерения в реальном мире никаких изменений не произошло. Для нас изменилась только информация, касающаяся состояния кота.

Следует отметить, что, по словам американского философа науки Кристофера Фукса, «квантовая механика всегда была об информации, просто сообщество физиков забыло об этом». Имеются все основания полагать, что развитие квантовой информатики и квантовых технологий приведут к построению информационной интерпретации квантовой механики. Поэтому не вызывает сомнений, что квантовая механика со временем трансформируется в информационную теорию микромира.

Основываясь на всем известном эксперименте с двумя щелями, польский физик-теоретик, ведущий специалист в области квантовой теории и декогеренции Войцех Зурек, в 2001 году представил информационную интерпретацию квантовой механики. Главная особенность интерпретации состоит в том, что в роли «наблюдателя» может выступать не только человек, но и объекты окружающего мира.

В результате обмена информацией между квантовой системой и окружающей средой нарушается когерентность суперпозиционного состояния и происходит декогеренция. Окружение «запутывает» две части системы и распределяет квантовую когерентность среди огромного числа степеней свободы, что делает её практически ненаблюдаемой. По словам Зурека, «декогеренция и переход от квантовой области к классической (обычно рассматриваемый как нечто эзотерическое) является неизбежным следствием растворения системы в её окружении»[48].

В 2004 году в Венском университете группа учёных под руководством Антона Цайлингера провела прекрасный двухщелевой опыт по рассеянию фуллерена C₇₀ (одной из аллотропных форм углерода, молекула которого состоит из 70 атомов) на дифракционной решётке. Экспериментаторы контролируемо нагревали аргоновым лазером молекулы и таким образом изменяли их внутреннюю температуру (среднюю энергию колебаний атомов углерода внутри молекул).

Любое нагретое тело испускает тепловые фотоны, спектр которых отражает среднюю энергию переходов между возможными состояниями системы. По нескольким таким фотонам с точностью до длины волны испускаемого кванта можно определить траекторию молекулы. Чем выше температура, тем меньше длина волны кванта, и тем точнее можно определить положение молекулы в пространстве. При некоторой критической температуре точность станет достаточной для определения на какой конкретно щели произошло рассеяние.

Эксперимент показал, что в отсутствии лазерного нагрева наблюдается интерференционная картина, аналогичная картине, полученной в двухщелевом опыте с электронами. Лазерный нагрев приводил сначала к ослаблению интерференционного контраста, а затем, по мере роста мощности нагрева, к полному исчезновению эффектов интерференции.

Было установлено, что при температурах T<1000°K молекулы ведут себя как квантовые частицы, а при T>3000°K, – как классические тела.

Никаких детекторов в районе проведения эксперимента установлено не было. Роль детектора, выделяющего компоненты суперпозиции, выполняла окружающая среда. В ней при взаимодействии с тепловыми фотонами записывалась информация о траектории и состоянии молекулы фуллерена.

Учёные выяснили, что совершенно не важно, через что идёт обмен информацией: через специально поставленный детектор, окружающую среду или человека. Для разрушения когерентности состояний и исчезновения интерференционной картины имеет значение только принципиальное наличие информации, через какую из щелей прошла частица, а кто её получит – неважно. Фиксация или «проявление» суперпозиционных состояний вызывается обменом информацией между подсистемой (в данном случае частицей фуллерена) и окружением.

Выполненные в рамках теории декогеренции расчёты полностью согласуются с экспериментальными данными.

Эксперимент подтвердил выводы теории декогеренции о том, что в основе наблюдаемой реальности лежит нелокализованная и «невидимая» квантовая реальность, которая становится локализованной и «видимой» в ходе происходящего при взаимодействии обмена информацией и сопутствующей этому процессу фиксацией состояний[49].