Это нам видится какой-то рэндом, какие-то амплитуды и волновые функции. А на самом деле сценарий имеет начало и конец без какой-либо отсебятины.
И тут даже не важно, как возникла программа Вселенной: написал ли ее Господь Бог, порождена ли она случайным образом в эпоху Большого Взрыва (вариант: реализуется математически как клеточный автомат через причину-следствие) или является информационной проекцией объектов из супервселенной / мультиверса. Так или иначе это засада, котаны! Ничего нельзя сделать: если этому фотону суждено влететь в детектор, то он в него влетит.
Можно возразить: мы же получаем вероятности пролета частиц через щели 50 на 50 при большой выборке — это не очень похоже на предопределенность. Сторонники супердетерминизма зловеще улыбаются и спрашивают, а разве получение ученым результатов эксперимента имеет какую-то свободу от фатальности? Если предопределен полет фотона, то предопределен и результат опыта — физик-экспериментатор обязательно получит те результаты, которые заложены в Великий Сценарий.
Жутко. Неопровержимо, но и не доказуемо (хотя иногда в периодике проскакивают статьи об идеях насчет проверки супердетерминизма).
Хорошо, что физики в общем и целом не интересуются этой гипотезой, потому что она совсем не прикольная и не дает никаких знаний об окружающем мире, кроме уныния и депрессии. Но теперь и вы знаете про такое, живите с этим!
Другие интерпретации
На вышеперечисленных версиях светлые головы, конечно же, не остановились. Есть и более сумасшедшие и наукообразные варианты объяснения квантовых чудес, которые иногда выдают в рецензируемых журналах господа и дамы физики. Причем вероятность того, что они это делают ради троллинга, весьма высока. Но почему бы и нет? Голова нам дана не только для того, чтобы думать, но и чтобы философствовать.
Несколько лет назад какие-то австралийские физики предположили, что квантовые явления — результат взаимодействия даже не двух, а четырех десятков (sic!) параллельных Вселенных. Нет, это не многомировая интерпретация Эверетта. В австралийском варианте корпускулярно-волновой дуализм — итог частичного пересечения и наложения миров. Они там еще и высчитывают что-то.
Другой советский, между прочим, профессор утверждал, мол, квантовые штучки не зависят от приборов, они сами по себе, но принадлежат не одной частице, а целой системе частиц, так называемому квантовому ансамблю, который находится в одинаковых макроскопических условиях. Ну типа как один за всех и все за одного — так дружно и коллапсируют.
Или давеча мы видели в журнале чересчур философскую версию копенгагенской интерпретации, в которой решают применить к квантовым вероятностям байесианскую логику. Это такая логика, в которой вероятность события до эксперимента сильно отличается от вероятности после эксперимента. Так сказать, априорная и апостериорная вероятности. Поэтому мы в итоге видим исключительно апостериорную вероятность, полученную конкретным наблюдателем. А ежели случится другой наблюдатель, то в эксперименте будет другой результат. Впрочем, что из этого следует, не очень понятно. Но философия забориста и смахивает на субъективный идеализм: все, что меня окружает, существует лишь потому, что я это в данный момент вижу (измеряю, наблюдаю).
Квантовая декогеренция
В конце концов, наиболее скучные физики устали ломать головы в поисках прикольных интерпретаций и предложили унылый вариант, помиривший кота Шрёдингера с квантовым миром. Говоря вкратце, квантовые явления безусловно существуют, но они все такие загадочные только в изолированных системах. Если квантовый объект хорошенько оградить от внешнего мира, то его можно поддерживать в суперпозиции (в когерентном состоянии) довольно долгое, а может, и бесконечное время. Но мы живем в мире, где все и всё зависят друг от друга. В итоге квантовый объект взаимодействует с миром и теряет свои загадочные свойства. Помните закон термодинамики, когда нагретое тело (без продолжающегося нагревания) рано или поздно остывает до температуры окружающей среды? Так вот и с квантовыми событиями похожее явление. Квантомеханическая система, взаимодействуя с окружающей средой, необратимо проявляет классические черты. Чем больше «участников» в такой системе, чем больше атомов, участвующих в процессе, тем быстрее волновая функция схлопнется в одно конкретное состояние. Стабильность «съедает» неопределенность.
Поэтому в случае с котом Шредингера нельзя говорить, что кот жив и мертв одновременно. Благодаря декогеренции, кот встретился со своей судьбой задолго до открытия коробки и парадокса не существует. А также и не существует загадочного «наблюдателя» — измерением мы только ускоряем декогеренцию, то есть связываем закрытую квантовую систему с окружающим миром.
Что ж, в этой лекции вы много узнали о больном воображении этих ваших ученых. Не зря один американский физик, утомившись от попыток коллег интерпретировать сами знаете что, ясно и коротко высказался: заткнись и считай! Этим предлагалось всем, кто занимается квантовой механикой и подобными вещами, прекратить искать объяснения, а сосредоточиться на сборе новой информации. Авось что-нибудь да проявится.
Поэтому в следующей главе мы поговорим об интересных эффектах и следствиях квантового мира без фантазий на тему «а чаво это они».
Глава 13
Неопределенность Гейзенберга
Уважаемые знатоки!
Против вас играет Эрвин Шрёдингер,
физик-теоретик из Вены…
Внимание, черный ящик!
Штош. В наших предыдущих псевдолекциях мы как могли растолковали простому люду про чёртов корпускулярно-волновой дуализм, о том, что вся материя вокруг нас на самом деле имеет волновые свойства, даже кирпич или бутылка коньяка, и что наблюдение за квантовым объектом лишает его вездесущности.
Мы продолжим издеваться над обывателями и расскажем в предельно доступной форме про неопределенность, правящую миром, вызвав у тех, кто профессионально разбирается в предмете тонны ненависти и раздражения.
К сожалению или к счастью, квантовый мир открыл человечеству еще более удивительные вещи, от которых у многих классических физиков навсегда испортилось настроение, и споры о том, является ли вселенная такой, как нам повествует квантмех, длились еще много лет.
Одним из камней преткновения оказалось вычисление местоположения электрона в атоме и его скорости в определенный момент времени. По странным и непонятным причинам ученые никак не могли вывести формулу для расчета обоих значений одновременно. Как вы уже знаете, Эйнштейн говорил, что все эти теоретики — неучи и двоечники, потому что чего-то упускают, и бог, знаете ли, не играет со Вселенной в азартные игры. Нильс Бор попивал пиво и утверждал, что классическая физика вообще не применяется для таких случаев как движение электронов. И тут вундеркинд Гейзенберг заявил: все нормально, мужики, так и должно быть.
Давайте вместе ужаснемся открытию на примере. Если пнуть ногой мяч с точно рассчитанной силой, то удивительная и не всем доступная наука физика, в частности классическая механика, легко ответит нам на вопрос, где будет находиться мяч через пять секунд после пинка и какова его скорость. Это же элементарно: расстояние равно время умножить на скорость. Садись, Вовочка, пять по физике!
Теперь мы пнём электрон. По специальным (но все же классическим) формулам считаем его скорость и местоположение на пятой секунде полета и проверяем экспериментом. И получается что-то невероятное. Предположим, что мы поймали частицу в двух метрах от начала полета, но полученная по результатам эксперимента скорость вообще не такая, да еще и каждый раз разная. Так и наоборот, чем точнее мы знаем скорость, тем хуже себе представляем, где находится частица.