14
Говорят, что дихотомия идеализма и материализма уже неактуальна для современной науки, так как реальность оказалась настолько сложнее и интереснее простых схем, что уже практически не вписывается ни в одну из прежних больших философских парадигм. Так и чем же оказалась реальность с точки зрения самой фундаментальной на данный момент теории - Квантовой механики - и её наиболее распространенной (пока) интерпретации - Копенгагенской? В данной статье я вряд ли отвечу на этот вопрос, но хочу скорее поговорить о тех странностях, которые я искренне не могу понять в Копенгагенской интерпретации. История науки, как говорит А.М. Семихатов, это борьба против здравого смысла. И это нормально. Это я могу понять. Но когда наука начинает бороться с самой логикой и этого, как кажется никто не замечает и всех всё устраивает, вот эту же действительно странно.ИзмерениеЧто такое вообще "материя"? Атомы, кварки, энергия, поле? Материалисты говорят, ссылаясь часто на В.И. Ленина, что материя - это всё то, что существует объективно в осязаемой или неосязаемой форме. Но откуда мы знаем что что-то вообще существует объективно, если еще сто лет назад самые выдающиеся и передовые умы человечества показали, что на фундаментальном уровне реальность вокруг нас субъективна и индетерминистична? Речь идет об "отцах-основателях" Квантовой физики, таких, например, как В. Гейзенберг, Н. Бор и др. Нет, я не буду писать о "чудесах сознания", о том, что в Квантовой физике сознание наблюдателя каким-то волшебным образом влияет на эксперимент и прочих стереотипах. Я знаю, что на результаты эксперимента влияет не сознание, а факт измерения, измерительный прибор. Однако на самом деле это мало что меняет, ведь этот факт удивителен уже сам по себе: почему измерение меняет результат эксперимента?
Квантовая механика носит вероятностный характер, а вероятности возможны лишь там, где есть субъект (наблюдатель). Вектор состояния отражает субъективную информацию наблюдателя об интересующей его системе. Квантовая механика субъективна, наблюдаемая система неотделима от наблюдателя, она не существует сама по себе. Данные измерительных приборов бессмысленны без наблюдателя, который их воспринимает. Получается, что коллапс суперпозиции - это лишь субъективное обновление информации при поступлении новых данных (как утверждает QBism)? С этим можно спорить сколько угодно, утверждая, что цифры на приборе есть и без наблюдателя, однако эти цифры не возымеют никогда никакого значения до тех пор,
пока на них не посмотрит ученый (что собственно заметил еще В. Гейзенберг, сформулировав такое понятие как "Heisenberg cut").
Кто-то наверняка скажет, что при измерении мы на квантовые объекты влияем фотоном, чтобы заполучить результат измерения, вот фотон и изменяет состояние квантовой системы. Но уже давно нобелевским Лауреатом А. Цайлингером были проведены эксперименты с максимально пассивным измерительным прибором, который сам никак непосредственно не влияет на измеряемый объект (ни фотоном, ни чем иным). А. Цайлингер модифицировал знаменитый двухщелевой эксперимент так, что в щели он направлял огромные молекулы фуллерена, а для фиксации их поведения поставил у щелей, через которые проходил фуллерен, термометр, который не мог влиять на эксперимент. Результат получился всё тот же: факт даже самого пассивного измерения влияет на результат измерения и дело тут вообще не в фотонах, "пихающих" электрон.
Более того, есть вообще бесконтактные измерения Элицуры-Вайдмана, согласно которым не только известный кот Шрёдингера находится в суперпозиции, пока мы его "контактно" не измерим, но даже если этого кота и наблюдателя за котом мы поместим в изолированную систему и эту систему бесконтактно измерим по методу Элицуры-Вайдмана, то для нас как внешних наблюдателей, и кот, и наш друг-наблюдатель, посланный в изолированную систему вместе с котом - все они будут в суперпозиции.
Таким образом, Квантовая физика необъяснима каким-то прямолинейным классическим материалистическим способом. На результат эксперимента влияет измерение, но не напрямую вроде "толканием электрона фотоном", а неизвестным нам образом. Сегодня говорят, что всё дело в декогеренции: из-за любого взаимодействия с внешней средой квантовый объект теряет свои квантовые свойства. Но если "внешняя среда" - это уже и есть декогерированные объекты, то что послужило толчком для самого первого, изначального коллапса?
Что являлось "внешней средой" по отношению к изначальной квантовой реальности?Иногда пафосно говорят, что мир есть результат ошибки, мол первый коллапс произошел сам по себе, случайно. Но ошибка предполагает план, замысел, отклонение от которого и есть ошибка. А если мир - не чей-то замысел, а естественная среда, то и никаких ошибок в нем быть не может (потому что нет плана, нет цели). Случайностью или представлением о том, что первый коллапс мог произойти сам по себе вряд ли можно удовлетвориться.
Никакого первого коллапса не было и мир всегда был единством когерентных и декогерированных структур? Вряд ли такой ответ тоже можно считать удовлетворительным.
Если изначальный коллапс был, то в чем его причина?
Ни в чем?Существование двух разных структур (когерентных и декогерированных) изначально вообще противоречит целому ряду положений в физике и химии.
Суперпозиция и объективная реальностьЗабавно слышать, как иногда говорят:
"А что если наблюдатель слепой? Тогда эффекта наблюдателя не происходит?" Наблюдатель - это субъект, способный воспринять информацию органами чувств в принципе, не только глазами. Классическая механика хорошо работает за пределами квантового мира, но если смотреть фундаментально, то Классическая механика - это всего лишь приближенное описание реальности, не более.
А. Эйнштейн, недовольный тем, что Квантовая физика ставит под сомнение объективную реальность, спрашивал:
"Вы действительно думаете, что Луна не существует, когда на нее никто не смотрит?". Дело в том, что вектор состояний Луны "запутан" с векторами состояний космических объектов и много чего еще, поэтому если все люди на Земле разом перестанут смотреть на Луну, она не перестанет существовать. Но не потому, что она объективно есть, а в силу
квантовой запутанности. Луна существует и для слепого человека, который коллапсирует суперпозицию Луны, взаимодействуя при помощи других органов чувств с другими объектами, квантово-запутанными с Луной (как те же приливы и отливы на Земле, хотя бы).
Таким образом, и Луна и всё остальное вроде бы существует, но лишь тогда, когда произошел коллапс суперпозиции. Суперпозиция - это не парадокс от неправильного понимания, а реальность: электрон находится во вех возможных состояниях, пока он не измерен. И дело не в том, что мы просто не знаем, где он, а в том, что до измерения у электрона именно нет никакого конкретного состояния. Он не движется по траекториям, он не скрыт где-то, его просто нет, согласно Копенгагенской интерпретации.
Физика - это основа всего. Из физики вырастает химия, из химии - биология, из биологии - психология и история (глупо пытаться объяснить психику человека и историческое развитие общества, не понимая или даже отрицая, что человек - это животное). А что является основой физики? Основа физики - квантовая теория. А основа квантовой теории - Копенгагенская интерпретация. В нее всё упирается. Квантовый мир - это, своего рода, предельная реальность. И какова же она?
В Копенгагенской интерпретации Квантовая механика видится как некое обобщение теории вероятностей. Если мы подбрасываем игральные кости (два кубика), то может выпасть число от 2 (по единичке на каждом кубике) до 12 (по 6 на каждом кубике). Вероятность выпадения той или иной комбинации разная. Вся эта система описывается распределением вероятностей, которое, со статистической точки зрения, несет в себе всю информацию о системе. В Квантовой механике всю информацию, которую только можно знать о системе, несет в себе вектор состояний, который содержит все амплитуды вероятности того или иного события - это и есть суперпозиция. Как же происходит коллапс суперпозиции, то есть переход от всех возможных состояний к одному конкретному?
При подбрасывании игральных костей просто выпадает та или иная комбинация и результат становится определенным. Здесь функция распределения вероятностей "коллапсирует" в одно конкретное значение - которое выпало. Теперь наша система из двух игральных кубиков находится в одном конкретном состоянии. Нечто похожее происходит и при квантовом измерении: вектор состояний коллапсирует в один из базисных векторов, который соответствует реализовавшемуся состоянию.
Но в квантовом измерении есть одно существенное отличие от ситуации с кубиками. В случае с игральными костями, вероятности - это удобное приближение. За этими вероятностями
стоят реальные физические объекты - игральные кости. С точки зрения Классической физики, если мы будем детально знать начальное состояние кубиков, все их параметры, их траекторию движения при подбрасывании и прочее, то мы сможем практически точно предсказать, какая комбинация выпадет. Так, процесс, стоящий за "коллапсом" распределения вероятностей при подбрасывании кубиков может быть, по сути, описан детально.
В Квантовой же механике
за вектором состояния нет попросту ничего, никакого более детального описания не существует. Нет никаких скрытых механизмов или параметров, которые мы могли бы знать и точно рассчитать, к чему приведет коллапс, предсказать результат измерения. И это подтверждается огромным количеством экспериментальных данных и математических расчетов:
парадокс Харди, нарушение неравенство Белла, GHZ-состояние и др. Объективная реальность, общая для всех и независимая от наблюдателя, воспринимающего результаты измерения, просто отсутствует.
Получается, что
нечто возникает из ничего? На это многие скажут: не из ничего, а из суперпозиции, которая коллапсировала. Но тогда суперпозиция - это и есть объективная реальность? И тогда мир не становится конкретным при измерении, а всегда существует во всех состояниях? Но это уже скорее постулат Многомировой интерпретации. Дух Копенгагена - это, как кажется, именно вера в то, что нечто может появляться из ничего.
СлучайностьКвантовая физика в её Копенгагенской интерпретации
субъективна и
индетерминистична. Реальность есть. Объективной реальности, независящей от наблюдателя нет. И это просто физика. Просто обычная современная Квантовая механика и никакой мистики. И всё это было известно сто лет назад, но для многих это и по сей день является новостью и шок-контентом. Да, это тяжело принять, это противоречит "здравому смыслу", но помните, что здравому смыслу когда-то противоречило и то, что Земля не плоская, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот, что существуют микробы, которых мы не видим, но они могут быть причиной болезни. Последнее - особенно удивительно. Венгерский акушер Игнац Земмельвейс еще в первой половине XIX века призывал врачей мыть руки и инструменты перед операцией, но над ним только смеялись.
Однако как физика может быть индетерминистичной? Это пожалуй самое главное, чего я не понимаю. Нет, формально конечно всё в порядке: у нас есть вероятности обнаружить электрон там или тут, но мы не можем знать точно, какая вероятность реализуется. Именно реализация конкретной вероятности является случайной, беспричинной, недетерминированной. Это я понимаю. Но это инструментальный, описательный уровень. Я не понимаю, как это может работать по сути, ведь
индетерминизм буквально противоречит физикалистскому единству мира.
Если мир един в своей физикалистско-материальной основе, то любое следующее событие порождено предыдущим. Если следующее событие не порождено
ничем, оно "просто произошло", то это явный разрыв в цельной ткани реальности. Это снова постулирование возможности возникновения чего-то из ничего, только теперь на уровне причин и следствий.
***Да, возможно в основе мира лежит такая вот особая материя, которая и порождает все эти квантовые парадоксы и странности, но скорее всего мы чего-то недопонимаем. Почему в самом начале я написал, что Копенгагенская интерпретация нелогична? Потому что она на каждом шагу требует возникновения бытия из небытия, требует признания существования небытия. Однако небытие по своему определению - это то, чего нет. Признание существования небытия означает, что
есть то, чего нет.
Ни одна современная логико-математическая система не признает и не работает с понятием чистого, реального, настоящего небытия. Даже ноль, пустое множество - это что-то, нечто, бытие.
Что ж, возможно никаких скрытых параметров и правда нет, но что-то важное в понимании Мироздания мы, похоже, действительно пока упускаем.
yaplakal.com