Книга: Сейчас. Физика времени

Копенгагенская интерпретация

Копенгагенская интерпретация

Подход Борна и Гейзенберга (а они тоже были основателями квантовой физики) получил название копенгагенской интерпретации; так назвал его Гейзенберг в честь города, где он работал ассистентом у Нильса Бора. Сегодня большинство физиков принимают копенгагенскую интерпретацию. Эйнштейн продолжал оспаривать ее до конца своих дней (1955). И до сих пор организуются встречи, на которых немногочисленные гордецы сомневаются в реальности квантовой физики, ведут долгие математические и эзотерические дискуссии по поводу возможных альтернатив, но основная масса специалистов эти собрания игнорирует. Квантовая физика работает; молчаливому большинству физиков этого достаточно. Задайте кому-нибудь из них вопрос и, скорее всего, услышите в ответ что-нибудь вроде: «Знаю, это звучит странно, но у нас нет никакой возможности сказать, жив кот или мертв, без того чтобы повлиять на результат, так что мы просто не в состоянии различить эти ситуации».

Некоторые ученые неверно понимают квантовую физику и ошибочно считают, что кот либо жив, либо мертв, но не то и другое одновременно, а наблюдатель просто не может знать, в каком кот состоянии, пока не откроет коробку. Именно так считали Эйнштейн и Шрёдингер. В настоящее время такой подход называется теорией скрытых параметров (переменных). В этом случае скрытым параметром будет живость кота. Именно так часто рассказывают студентам в курсе квантовой физики, но копенгагенская интерпретация не об этом. И, как я вам покажу, эксперименты с квантово-механическим свойством, известным как запутанность, позволяют сделать вывод, что верна именно копенгагенская интерпретация, а не точка зрения Эйнштейна и Шрёдингера, связанная со скрытыми параметрами. В главе 19 я опишу первый такой эксперимент, проведенный Стюартом Фридманом[179] и Джоном Клаузером[180]. (Нет, кота они к своим экспериментам не привлекали.) Наилучшая теория из всех существующих говорит о том, что действительно копенгагенская интерпретация верна: кот одновременно жив и мертв до момента измерения[181].

Но разве нельзя раньше определить, умер ли кот, по состоянию тела, температуре крови или каким-то другим физиологическим признакам? На самом деле волновые функции атома и кота должны включать все возможные значения времени распада с надлежащими весами, которые отражали бы вероятность раннего и, напротив, позднего радиоактивного распада. (Если вы включите в свое измерение этот дополнительный аспект, то и амплитуда у вас получится несколько более сложной, чем просто число.) Если заглянете в коробку или, скажем, вставите туда термометр, это действие тоже будет считаться измерением. Открыв коробку, вы можете увидеть как только что погибшего кота, так и кота, который, судя по виду, пролежал мертвым почти час, несмотря на то что, по копенгагенской интерпретации, всего мгновение назад его судьба еще не была решена.

Неужели кот ничего не чувствовал? Что мы подразумеваем под измерением? Нужен для этого человек, или, может быть, кот сам может выполнить измерение? А если мы заменим кота человеком? Как бы поразительно и тревожно это ни звучало, ответ на все наши вопросы одинаков: мы не знаем. Достоверной теории измерения пока не существует. Это лишь мечта физиков. И эта пока не сформулированная теория измерения – именно то место, где, по мнению некоторых ученых, может скрываться правда о происхождении времени, стреле времени и скорости его хода. Заглядывая в коробку, вы воздействуете только на будущую амплитуду; в будущем кот присутствует либо живым, либо мертвым. Вы не можете повлиять на прошлую амплитуду, включавшую в себя кота одновременно живого и мертвого. Таким образом, здесь имеется асимметрия – нечто новое в физике, отличающее прошлое от будущего.