Книга: Сейчас. Физика времени

Квантовая теория противоречит теории относительности

Квантовая теория противоречит теории относительности

Необязательно убивать котов, чтобы наткнуться на квантовые парадоксы. Представьте электрон, описываемый очень большой волновой функцией, которая тянется отсюда до самого Солнца. Детектируйте его, и волновая функция сколлапсирует, сразу же и мгновенно, в другую волновую функцию, по размеру не превышающую размера вашего детектора. Мы знали, что есть один электрон, и теперь знаем, что он возле Земли. Следовательно, понимаем, что он в настоящее время не на Солнце. Теория гласит, что волновая функция коллапсирует мгновенно. Согласуется ли это с нашими представлениями об относительности?

Я использовал слово мгновенно, но его значение сильно зависит от контекста. Согласно теории относительности, два отдельных события (регистрация электрона возле Земли и исчезновение его волновой функции возле Солнца) не будут одновременными во всех системах отсчета, даже если они одновременны в интересующей нас СО, связанной с детектором. Это означает, что существует система отсчета, в которой исчезновение волновой функции предшествует измерению. Более того, есть СО, в которой волновая функция присутствовала возле Солнца еще некоторое время после измерения. Таким образом, согласно правилам квантовой физики, существует система отсчета, в которой электрон, зарегистрированный у Земли, еще некоторое время может с ненулевой вероятностью находиться у Солнца. То есть мы имеем некоторый шанс зарегистрировать его там. Но это невозможно, поскольку электрон уже зарегистрирован у Земли, а он только один. (Да, мы можем организовать все таким образом, чтобы с уверенностью сказать: в системе присутствует только один электрон.) Что-то не сходится.

Очевидное объяснение этому таково: электрон на самом деле не распределенный, а точечный объект, и волновая функция всего лишь отражает наше неведение о том, где он находится в реальности. Именно так часто преподают квантовую физику, и именно так об этих вопросах думают многие действующие специалисты. Но на самом деле это неверно. Идея о том, что существует какая-то более широкая реальность, а квантовая физика просто описывает наше незнание, не что иное, как теория скрытых параметров, где настоящее, но не известное нам, положение электрона играет роль скрытого параметра. Для проверки, какая из теорий верна, было проведено немало экспериментов, и во всех до сих пор квантовая теория находила подтверждение, а теория скрытых параметров опровергалась. Это означает, что волновая функция не подчиняется теории относительности. И это внушает тревогу: теория относительности за минувшее столетие проверялась очень широко и подтверждалась множеством экспериментов. Как же разрешить конфликт между теорией относительности и квантовой физикой?