Фотон, поляризованный под углом 45°, представляет собой когерентную суперпозицию наполовину вертикально и наполовину горизонтально поляризованных состояний. Если такой фотон проходит через поляризационную коробку с вертикально и горизонтально поляризованными каналами, то он случайным образом появляется либо в вертикально поляризованном, либо в горизонтально поляризованном канале. Об этом можно судить по показаниям детекторов, помещенных за каждым из каналов (рис. 28, а).
Теперь предположим, что в установке, изображенной на рис. 28, а, мы помешаем между поляризационной коробкой и детекторами поляризатор с углом поляризации 45° (рис. 28, б). Оказывается, что фотон восстанавливает свое первоначальное состояние поляризации под углом 45° — состояние когерентной суперпозиции; он возрождается. Таким образом, для измерения фотонов одного поляроида недостаточно — поскольку фотоны по-прежнему сохраняют свой потенциал становиться когерентной суперпозицией. Для измерения необходим детектор, в котором происходят необратимые процессы, например флуоресцентный экран или фотографическая пленка.
Рис. 28. Эксперименты с фотонами, поляризованными под углом 45°
Если думать с точки зрения обращения времени, то движение фотонов, поляризованных под углом 45°, которые проходят через поляризационную коробку, а потом опять через поляризатор с углом поляризации 45°, обратимо во времени. Однако если фотоны обнаруживаются неким детектором с необратимыми процессами, то, представляя себе этот процесс в обратном направлении, вы способны различать между движением вперед и назад.
Вспомните историю о сцене, снимавшейся для немого кино. Предполагалось, что героиня привязана к рельсам перед приближающимся поездом. По сюжету фильма героиня должна была быть спасена — поезд в последнее мгновение останавливался. Поскольку актриса (по понятным соображениям) не хотела рисковать своей жизнью, режиссер снимал всю сцену задом наперед — начиная с момента, когда актриса привязана к рельсам, а поезд неподвижно стоит рядом с ней. Затем поезд начинал двигаться задом. Но что, как вы думаете, видели зрители, когда фильм прокручивали в обратную сторону? В те дни поезда водили паровозы, работавшие на угле. В фильме, запущенном в обратную сторону, дым входил в паровозную трубу, вместо того чтобы выходить из нее, тем самым раскрывая секрет фильма. Образование дыма — необратимый процесс.
Означает ли это, что близко решение проблемы квантового измерения — причем без допущения участия сознания? Нам нужно только признать необратимость определенных измерительных приборов, именуемых детекторами, и тогда, возможно, мы можем вырваться из цепочки фон Нойманна. Как только детекторы сработали, когерентная суперпозиция больше не может быть восстановлена, и, следовательно, можно сказать, что она действительно закончилась.
Но так ли это на самом деле? Достаточно ли детектора для окончания цепочки фон Нойманна? Сам фон Нойманн отвечает — нет. Детектор должен становиться когерентной суперпозицией показаний стрелки, по той простой причине, что он тоже подчиняется квантовой механике. То же справедливо и для любого последующего измерительного прибора — обратимого или «необратимого». Цепочка фон Нойманна продолжается.
Суть в том, что квантовое уравнение Шредингера обратимо во времени: оно не меняется при перемене знака времени. Как показал математик Жюль Анри Пуанкаре, поведение любого макроскопического тела, подчиняющегося уравнению, обратимому во времени, не может быть подлинно необратимым. Поэтому складывается общепринятая точка зрения, что абсолютная необратимость невозможна; кажущаяся необратимость, которую мы наблюдаем в природе, обусловлена низкой вероятностью обращения пути эволюции макроскопического тела к исходной конфигурации, обладающей большей относительной упорядоченностью.
Учет необратимости дает важный урок. Хотя, в конечном счете, все объекты представляют собой квантовые объекты, видимая необратимость некоторых макрообъектов позволяет нам проводить приблизительное различие между классическим и квантовым. Мы можем говорить, что квантовый объект восстанавливается, тогда как время восстановления классического объекта чрезвычайно велико. Иными словами, можно говорить, что в то время как квантовые объекты не имеют заметного сохранения своей истории — не имеют памяти, классические объекты — например, детекторы — обладают памятью, в том смысле, что для стирания памяти требуется длительное время.