Александр Никонов - Формула бессмертия. На пути к неизбежному
Физикам это не нравилось. Они за столетия привыкли к тому, что мир фатален — по крайней мере в теории. И что у всего есть причины и следствия. Если частица воткнулась в левую стороны фотопластинки, значит, у этого есть одни причины, а если в правую — то другие. Видимо, разница в попадании возникла в силу каких-то нюансов, о которых мы просто не знаем. Какое-то время именно так и предпочитали думать: формулы позволяют получить вероятностные предсказания только в силу нашего незнания об истинных причинах поведения частицы. Вот узнаем, и будем предсказывать. Многие до сих пор надеются, что есть некая скрытая пока от нас физическая реальность, которую нужно постичь. Ну не может так быть, чтобы у частицы не было траектории, и, как утверждает копенгагенская школа Нильса Бора, электрон движется сразу по всем возможным траекториям. Такое ведь даже представить себе невозможно! Как один автомобиль может двигаться из Москвы в Питер сразу по всем дорогам, включая дорогу через Сочи?
Эйнштейн и Бор об этом спорили часами, прогуливаясь по улицам города. Но в конце концов победила точка зрения «копенгагенцев». Которая заключается в следующем…
Что описывают уравнения? Уравнения описывают вероятность нахождения электрона или фотона в данном месте, если мы вдруг захотим его в этом месте поискать. А если не захотим? Где тогда был электрон? И был ли он вообще в каком-то конкретном месте? Эйнштейн полагал, что был. Электрон спокойно летел себе по обычной физической траектории, просто мы не все еще знаем о мире, наши формулы не точны и могут пока предсказать только вероятность его пролета по той или иной траектории. Но на самом деле электрон от наших знаний о нем не зависит и летит себе спокойно там, где летит. Бор же говорил, что пока мы не вздумали поинтересоваться его местоположением, электрон нигде конкретно и не находился, а был размазан в пространстве. Но как только мы решили узнать, где он, вот в этот самый момент электрон и возникает в конкретном месте — например, засвечивая определенную точку на фотопластинке. И мы принципиально не можем предсказать, где именно эта точка окажется. Этого никто не знает, в том числе и сам электрон. Потому что это знание не существует до тех пор, пока не получено в результате опыта, то есть воздействия.
Чуете глубину?
Мы сами производим знание!.. С помощью измерения. Суть в том, что мы не измеряем нечто такое, что уже существует без нас, как это происходит в классической физике, — взяли железный цилиндрик и измерили микрометром. В квантовом мире мы создаем оцениваемое! Которого раньше не было. Создаем самим актом измерения. Иными словами, мы сами локализуем электрон, стягивая его из облачка в точку. Где находился электрон по время полета, мы не знаем, потому что он находился сразу везде. Это доказывается хотя бы тем, что один электрон проскакивает одновременно в две дырки, разнесенные на расстояние большее, чем диаметр «сколлапсировавшего» электрона. Кроме того, физиками были проведены эксперименты по проверке так называемых неравенств Белла, которые (эксперименты) доказали, что в квантовом мире измеряемые свойства действительно не существуют до измерения.
То есть ни о каком «физическом реализме» в мире квантов нет и речи. Электрон в полете размазан, но мы можем заставить его «материализоваться» в виде частицы с помощью определенного воздействия, которое называем измерением. В момент измерения электрон мгновенно собирается из огромной области пространства, «концентрируясь» в точку и становясь тем, что физики привыкли называть реальным объектом, описанным во всех физических справочниках — с размерами, массой и прочими привычными свойствами.
Уравнение, которое описывает жизнь частиц, называется волновой функцией. А процесс «материализации» частицы называют редукцией волновой функции. И вот эта проблема редукции, она же проблема измерения, — одна из самых болезненных мозолей современной физики. Сознание, которое раньше только оценивало реальность, от него независимую, теперь вошло в физику на правах непосредственного создателя реальности.
Можно спросить: а при чем тут сознание? Измерение — это же физический процесс, а не умственный! В процессе измерения мы, например, облучаем частицу фотонами или ставим на ее пути экран, в результате чего частица локализуется, «кучкуется», собираясь из «распыленного» в пространстве «облачка» в точку. Ну и где тут сознание? Мы можем провести эксперимент, а результаты его вообще не узнавать, то есть не интересоваться, в какое именно место экрана шлепнулась частица, поскольку и так знаем, что она где-то на черной фотопластинке оставила белую точку. То есть редукция волновой функции произошла все равно. Более того, мириады редукций волновых функций происходят в природе вообще без всякого наблюдателя. Природа сама проводит ежесекундно триллионы «измерений» — летящие кванты шлепаются о разные препятствия в течение миллиардов лет. А как же сознание?
Не спешите. Дело в том, что если мы не знаем, то есть не осознали, в какое именно место экрана шлепнулся фотон, мы обязаны описывать ситуацию всем комплексом состояний. Для нас редукция не произошла. Ибо редукция — появление определенности взамен неопределенности. А определенность — уже прерогатива сознания. Это требует некоторого пояснения…
Дело в том, что формальный аппарат квантовой механики никакой редукции вообще не предполагает! Она случается вне теории, просто по факту. Представьте себе некую квантовую систему, которая может с вероятностью В1 находиться в состоянии С1 и с вероятностью В2 быть в состоянии С2. То есть полное состояние системы (ПСС) описывается суперпозицией (суммой) этих двух состояний:
ПСС = В1С1 + В2С2
Фактически частица находится во всех положениях и состояниях сразу, одновременно, что и отражает формула. Допустим, первый член этой суммы равен четырем условным единицам, а второй трем. В сумме получится: 4 + 3 = 7 условных единиц.
Далее мы провели над системой измерение и увидели, что наша частица попала в ту часть мишени, которая обозначена как Сr. То есть реализовалась вероятность Вr. А вероятность В2 не реализовалась. Бывает. Произошла редукция. Но куда же тогда из нашего уравнения делась тройка? Испарилась, что ли? Квантовая механика математически линейна — то, что написано слева в уравнении, должно быть и справа. А как иначе? Не может четыре быть равно семи. Математически никакой редукции быть не может! Почему же она есть? Или точнее будет задать вопрос так: почему же мы ее видим? И всегда ли мы видим то, что есть?
Вы можете возразить: коли закралось подозрение, что мы видим несуществующее, словно в трансовых глюках, мы всегда можем перепровериться и согласоваться с другими исследователями. И если они увидят то же, что и мы, значит, редукция волновой функции действительно существует, а тройку свою пропавшую ищите сами.
Что ж, поищем. Поскольку в этой самой злосчастной редукции скрываются черти.
— Не надо! — раздражится нетерпеливый читатель. — Не надо ничего искать! Какая к черту разница, куда там девается кусок формулы, если все эти ваши формулы — сплошной формализм, а в реальности формул нет, а редукция есть. Как бы ни был размазан по всей Вселенной электрон, по какой бы траектории он ни летел к экрану, мы знаем, что стукнется он об экран в конкретном месте — как малюсенький шарик. Просто мы точно не можем предсказать, в каком именно месте это случится. Да нам на это и наплевать! Если не попали, куда надо, еще один электрон пульнем, их вон кругом — как грязи!.. Мы живем в классическом мире твердых тел, которые реально стукаются друг о друга, мы это видим каждый день и ощущаем непосредственно, электрон в нашем мире не может целиком накрыть человека, как плевок комара, хоть теоретически он и огромен в полете. Но, попадая в реальное тело, электрончик всегда становится неощутимой точкой. И что нам до ваших квантовых тонкостей, которые касаются ничтожного процента населения — физиков?
Хорошая речь, читатель. Аплодирую! Но если вы всерьез думаете, что квантовую неопределенность нельзя вытащить из микромира в наш макромир, то глубоко заблуждаетесь. Можно! Это в виде мысленного эксперимента проделал физик Эрвин Шредингер. Он придумал ситуацию, в которой квант накрывает человека, как плевок накрывает комара.
Смотрите. Располагаем полупрозрачное зеркало под углом 45 градусов к оси пролета фотона. Полупрозрачность означает, что вероятность для фотона пролететь сквозь зеркало — 50 %. Если зеркало отражает фотон, он улетает к чертовой матери вбок. А если пропускает, фотон попадает на фотоэлемент, тот замыкает электрическую цепь, которая приводит в движение молоточек, разбивающий ампулу с ядовитым газом. Ампула с газом находится в черном ящике, где сидит кот. Знаменитый черный кот Шредингера, о которого физиками сломано столько копий!.. (Правда, насколько мне известно, о цвете кота Шредингер ничего не говорил. Но его всегда почему-то рисуют черным. Уж больно темная история!)
