Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе - Семихатов Алексей

Осталось выяснить, какой смысл должно приобрести уравнение Шрёдингера, чтобы вся кьюбическая схема была самосогласованной; оно же теперь не может быть законом природы. Вот какой: основное уравнение квантовой механики не выражает развитие свойств системы во времени. Это всего лишь способ, которым пользуется агент, чтобы получить наилучшее представление о своем опыте в будущие моменты времени – опыте, который состоится, если не делать измерение сейчас, а отложить его на потом.

И у кьюбистов очень четкая позиция по поводу измерений: любое измерение – это, разумеется, взаимодействие, а потому вмешательство в систему, которая подвергается «измерению». Вмешательство, конечно, не выявляет предсуществующего положения дел; наоборот, оно создает результат. Все измеряемые свойства возникают во взаимодействии. А если взаимодействия нет, то и говорить не о чем: у непроведенных экспериментов нет и результатов{48}.

Эти идеи распространяются более-менее на всё. Все свойства – результат взаимодействия одних систем с другими, и без/до взаимодействия никаких свойств нет. А взаимодействие чего угодно с чем угодно, собственно, и создает свойства. Способом, не до конца еще проговоренным самими кьюбистами, каждая квантовая система представляется средоточием творческих возможностей, которые готовы проявить себя при взаимодействии системы с внешним миром. Человеческое сознание само по себе здесь не требуется, но каждый одушевленный наблюдатель – а такие как-никак тоже есть, – если он вооружен кьюбизмом, имеет причины гордо смотреть на себя как на агента, совершающего измерения: любое взаимодействие рождает что-то в мире, там возникает некоторое новое качество. В одних случаях агент бывает в высокой степени склонен ожидать определенный результат, в других не имеет конкретных ожиданий, но, так или иначе, квантовые измерения – акты творения{49}. От неопределенности понятия «измерения» в системе копенгагенских взглядов фокус сдвигается в сторону действий агента и накопления его опыта, т. е. получения им информации; квантовая теория в таком случае – это прежде всего интеллектуальное средство, помогающее разбираться в этом приобретаемом опыте.

Зловредные вопросы «квантовой механики из учебника» про коллапс и измерение полностью решены, но при этом кьюбистам оказывается не так просто ответить на некоторые другие. Яркий пример, приводимый в полемике с кьюбизмом, – вопрос, почему горит Солнце{50}. Обычный ответ, в интересующем нас сейчас аспекте, звучит примерно так:

Внутри Солнца имеется множество протонов. Когда они сливаются, образуются ядра гелия, при этом выделяется энергия. Протоны могут сближаться на расстояние, требуемое для слияния, благодаря тому, что они с некоторой вероятностью претерпевают квантовое туннелирование.

Но для кьюбиста все вероятности – субъективные, они относятся не к тому, что объективно может произойти, а только к возможному будущему опыту агента исходя из его предыдущего опыта и убеждений. Поэтому для кьюбиста квантовое туннелирование, происходящее случайным образом с некоторой вероятностью, – не объективное явление, а степень убежденности! Исходя из этого, оппоненты вкладывают в уста кьюбиста примерно такой ответ:

Внутри Солнца имеется множество протонов. Когда они сливаются, образуются ядра гелия, при этом выделяется энергия. Протоны могут сближаться на расстояние, требуемое для слияния, поскольку мы ожидаем, что такое случится – потому что мы готовы поставить на это деньги.

Кьюбисты, разумеется, отвечают на критику, но это ничуть не мешает оппонентам возобновлять свои нападки с некоторыми модификациями. Поговорить тут есть о чем: наблюдения за миром свидетельствуют, что различные его части в соответствии со своими текущими состояниями развиваются во времени, вступают в обмен (зарядом, энергией и т. п.) и объединяются в структуры; но как же понимать все это, если все состояния – содержимое головы агента?

Кьюбизм сводит применение квантовой теории к прогнозированию личного опыта агента, ничего не заявляя о связи накопленной им информации с опытом кого бы то ни было еще. Но одновременно с этим он исходит из того, что существует независимый от агентов внешний мир. Однако на основе чего можно утверждать, что этот мир – один и тот же для разных агентов? Что два агента вообще говорят об одном и том же? Если квантовая теория сводится к «руководству пользователя», нужному для принятия решений в мире неустранимой случайности, то чем поддерживается единство мира для различных пользователей? Хорошо, пусть даже руководство пользователя; но пользователя чем?

В ответ на упреки в раздробленности картины мира кьюбисты замечают, что цель науки как раз и состоит в том, чтобы организовывать сотрудничество разных людей, которые не только воздействуют на мир каждый сам по себе, но еще и общаются друг с другом, чтобы найти модель, выражающую все общее, что есть в их индивидуальных представлениях о внешнем мире. Но как вообще появляется личный опыт? Он возникает благодаря взаимодействиям агента (или его продолжения в виде приборов) с внешней вселенной; однако, если состояние этой вселенной существует только в голове агента, очень непросто ответить на вопрос, каковы же правила и механизм их взаимного воздействия друг на друга. Личный опыт – это, конечно, важно, но хочется узнать что-то про внешний физический мир.

13

Что кричат лоцманы

Для сторонников делящихся вселенных волновая функция – полное описание мира, а мир полностью соответствует волновой функции, из-за чего вселенные и возникают во множестве. Для кьюбистов волновая функция – это информация для личного пользования. И там и там, несмотря на все различия, кроме волновой функции, ничего больше нет; но и там и там остается не очень ясным, как от волновой функции добраться до индивидуальных объектов, живущих в трехмерном физическом пространстве. Уже Бор, кстати, не упускал случая сказать, что квантовые явления нельзя понять в терминах пространства-времени. Желание найти такое понимание, однако, не проходит.

Квантовая механика, надо сказать, сначала попыталась появиться на свет в менее абстрактной форме и в привязке к тому, что происходит в физическом пространстве. За пару лет до ключевых событий 1925–1926 гг. де Бройль пред(по)ложил двойственную природу всех обитателей квантового мира – их склонность проявлять то свойства волн, то свойства частиц. Это сочетание несочетаемого восходит к гипотезе световых квантов Эйнштейна (1905) – идее, которая вообще-то не «взорвала интернет» того времени, хотя позднее и принесла ее автору Нобелевскую премию (1922). Неожиданным выглядел постулат, что свет (электромагнитная волна) делится на дискретные порции, имеющие свойства частиц. Де Бройль увидел в этом проявление общего принципа и провозгласил, что электроны (и вообще все «частицы»), в свою очередь, могут проявлять волновые свойства (например, характерную для волн способность к дифракции).

Обладатель аристократического титула де Бройль размышлял об устройстве мира в относительном уединении, да и Франция, где он жил, не была центром теоретической физики того времени. Он пришел к оригинальной мысли, что квантовые частицы требуют для своего описания особой механики – что в природе существуют и частицы, и волны, причем волны берут на себя управление частицами, заменяя тем самым законы Ньютона. Волна, другими словами, играет роль лоцмана, говорящего каждой частице, какую скорость, включая направление, ей надлежит иметь{51}.