Книга: Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

* * *

Эта замечательная причинно-следственная цепочка поднимает важность рода человеческого на недосягаемую высоту, но игнорирует ту особенность, из-за которой Бор не принял теорию Эверетта: в многомировой интерпретации волновая функция Вселенной не коллапсирует. Она откровенно противоречит принципу Коперника и отдает гордыней. Кроме того, она упускает из виду один момент: загадка Шрёдингерова кота относится к наблюдениям, а не к наблюдателям. И дело там не в том, то происходит в момент наблюдения. Дело в том, что такое наблюдение в принципе.

Математический аппарат квантовой механики включает два аспекта. Один из них — уравнение Шрёдингера, которое используется для моделирования квантовых состояний и имеет хорошо известные и вполне определенные математические характеристики. Второй аспект — то, как мы представляем наблюдение. Теоретически, это математическая функция. Вы вводите в эту функцию некую квантовую систему и получаете на выходе ее состояние — результат наблюдения. Так вы вводите число 2 в функцию логарифма и получаете log 2. Это все очень понятно и замечательно, но на самом-то деле состояние системы взаимодействует с состоянием измерительного прибора, который представляет собой куда более сложную квантовую систему. Это взаимодействие слишком сложно, чтобы его можно было исследовать математически сколько-нибудь подробно, поэтому считается, что оно сводится к одной-единственной аккуратной функции. Нет, однако, никаких причин полагать, что в реальности дело обстоит именно так, и множество причин подозревать, что все на самом деле совсем не так.

Мы имеем дело с несоответствием между точным, но своенравным квантовым представлением измерительного процесса и ситуативным дополнением — гипотетической функцией. Неудивительно, что в результате возникают странные и конфликтующие между собой интерпретации. Аналогичные вопросы вылезают всюду в квантовой теории и в основном остаются незамеченными. Все внимание обращено на уравнения и методы их решения; никто не думает о «граничных условиях», которые представляют задействованную аппаратуру или наблюдения.

Хорошая иллюстрация — ящик, в котором можно незаметно взорвать ядерную бомбу. Еще один пример — полупрозрачное зеркало, отражающее часть света, а остальное пропускающее насквозь. Квантовые экспериментаторы любят это устройство потому, что оно действует как светоделитель: берет поток фотонов и направляет их случайным образом по двум разным направлениям. Сделав с одним из лучей все, что нужно, экспериментатор вновь соединяет оба луча, чтобы сравнить результат. В квантово-механических уравнениях полупрозрачное зеркало — идеальный объект, не оказывающий никакого действия на фотоны, а только направляющий их в разные стороны с 50 %-ной вероятностью. Это как барьер на пути бильярдного шара, который то появляется, и тогда шар идеально упруго отражается от него, то исчезает, и тогда шар свободно пролетает насквозь.

Однако реальное полупрозрачное зеркало — это громадная квантовая система, состоящая из атомов серебра, разбросанных по стеклянному листу. Когда фотон попадает на такое зеркало, он либо отскакивает от элементарной частицы в составе атома серебра, либо проникает глубже. Отскочить он может в любом направлении, под любым углом. Слой атомов серебра тонок, но толще, чем в один атом, так что фотон может столкнуться с атомом серебра глубже, не говоря уже об очень путаной атомной структуре стекла. Чудесным образом после всех взаимодействий фотон либо отражается, либо проходит насквозь неизмененным. (Есть и другие возможности, но встречаются они так редко, что мы можем не обращать на них внимания.) Так что реальность отличается от гипотетической ситуации с бильярдным шаром. Скорее можно представить себе, что автомобиль-фотон въезжает в город с севера и взаимодействует по пути с тысячами других машин, после чего чудесным образом выезжает из города либо на юг, либо на восток, выбирая направление случайно. В чистой идеальной модели эта сложная система взаимодействий игнорируется, и остается только нечеткий фотон и четкое, хотя и случайно отражающее, зеркало.

Да, я знаю, что это модель, и она, судя по всему, работает. Но нельзя вводить подобную идеализацию и при этом утверждать, что используется только уравнение Шрёдингера.