Квантово-мистическая картина мира. Структура реальности и путь человека
Шрифт:
Для проявления квантового мира необходим классический прибор или наблюдатель, который обеспечивает «схлопывание» (редукцию, коллапс) волновой функции. Если редукции волновой функции не происходит, квантовое состояние остается ненаблюдаемым, и волновая функция является лишь формальным описанием нашего знания о системе, средством вычисления вероятности тех или иных событий.
Говоря словами известного физика Джона Уилера, в копенгагенской интерпретации «ни один квантовый феномен не является феноменом до тех пор, пока не станет наблюдаемым (зарегистрированным) феноменом». Иными словами, в КИ описывается не квантовый мир, а только то, что мы можем сказать о нём, используя измерительный прибор. При этом мы не можем описать измерительный прибор как квантовый объект.
Такой подход никак нельзя назвать последовательным, однако он достаточно прост для понимания и позволяет без лишних рассуждений
Недостаток этого подхода в том, что нет объединенного описания Универсума (Вселенной) в целом. Получается, что классическая и квантовая теория одинаково необходимы, и граница между ними в лучшем случае неточна, ибо далеко не всегда ясно, что является «прибором» — техническое устройство или сознание наблюдателя. Поскольку реальность возникает только в ходе измерений, квантовая механика в КИ представляет собой лишь математическую структуру, позволяющую прогнозировать реальные величины.
57
Shut up and calculate! (англ.) — Заткнись и считай!
В многомировой интерпретации квантовой механики, предложенной Хьюго Эвереттом [58] , подход совершенно иной: каждая из компонент суперпозиции описывает целый мир, и ни одна из них не имеет преимущества перед другой. Если в копенгагенской интерпретации вектор состояния представлял собой полезную теоретическую конструкцию, то в многомировой интерпретации он имеет под собой реальную физическую основу.
С математической точки зрения, это просто другая формулировка квантовой механики. В традиционной интерпретации имеется один исход для каждого измерения. Мы можем только предсказать вероятность этого исхода, однако ничего нельзя сказать о том, по какой причине произошло именно так (к примеру, почему радиоактивное ядро распалось именно через секунду или именно через час). Напротив, в интерпретации Эверетта реализуются все возможные исходы любого события, только в разных мирах. А число миров, в которых произошло то или иное событие, пропорционально вероятности этого события. То есть вместо вопроса о вероятности события ставится вопрос о том, с какой вероятностью наблюдатель попадает в тот или иной мир.
58
Everett H. Relative state formulation of quantum mechanics. Rev. Mod. Phys. 29, 3, 454 (1957).
Таким образом, в подходе Эверетта вектор состояния рассматривается как объект, имеющий собственное «бытие», родственное классическим состояниям. Все возможные состояния объектов (например, выпадение при бросании монеты «орла» или «решки») необходимо рассматривать как одинаково «реальные»: в каких-то бесчисленных эвереттовских вселенных выпадает орел, а в каких-то — решка.
Возникает недоумение: почему и как я попадаю в тот или иной мир? И вопрос о границе между мирами, от которого так хотелось уйти, всё равно встает, только он выглядит теперь как вопрос о границе между бесконечным числом реальных миров и сознанием наблюдателя, «выбирающим» один из них.
Иногда задают вопрос, можно ли экспериментально проверить справедливость интерпретации Эверетта. Ответ такой: если эвереттовские Вселенные не взаимодействуют, то все предсказания модели Эверетта будут в точности совпадать с предсказаниями, полученными по стандартным правилам КМ. Если же допустить некое взаимодействие между параллельными мирами, то различие в предсказаниях возникает, однако серьезных теоретических оснований предполагать такую возможность в настоящее время нет, и поиск подобных отличий сегодня едва ли возможен.
Концепция Эверетта сыграла свою положительную роль в понимании и популяризации квантовой механики. Однако эта интерпретация «классична» в том смысле, что подменяет нелокальность и суперпозиции квантового мира бесчисленным набором классических миров.
Следует заметить, что и копенгагенская, и многомировая интерпретации КМ вступают в конфликт с религиозно-мистическим мировоззрением. Так, в копенгагенской интерпретации видимая реальность создается прибором (наблюдателем), а не Богом. В многомировой интерпретации реализуются все возможные исходы любого события, и наша воля, по большому счёту, не имеет никакого значения. И, что самое важное, обе интерпретации не оставляют места ни для сотрудничества (взаимодействия) человека с Богом, ни для раскрытия и реализации человека как богоподобного существа.
Наиболее последовательной на сегодняшний день является экзистенциальная интерпретация КМ, сформулированная Войцехом Зуреком в 2001 году [59] . Она во многом основана на теории декогеренции [60] , описывающей проявление классических объектов из квантовой суперпозиции, и практически лишена недостатков рассмотренных выше подходов.
Классическая реальность, согласно данному подходу, возникает из квантовой при наличии взаимодействия между объектами. Для «создания» классической реальности информации, передаваемой при взаимодействии всем возможным наблюдателям, должно быть достаточно, чтобы различить компоненты суперпозиции между собой.
59
Zurek W. H. Decoherence and the Transition from Quantum to Classical. http://xxx.lanl.gov/abs/quant-ph/0306072.
60
Современному состоянию и концептуальным вопросам квантовой теории посвящен обзор: Zurek W. H. Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical // Rev. Mod. Phys. 75, 715 (2003). Архивную версию можно свободно скачать: http://xxx.lanl.gov/abs/quant-ph/0105127.
Joos E., Zeh H. D., Kiefer C. et al. Decoherence and the Appearance of a Classical World in Quantum Theory (Springer-Verlag 2003). См. также сайт авторов этой книги: http://www.decoherence.de.
Вопросам связи квантовой и мистической картины мира, в том числе теории декогеренции, посвящены работы С. И. Доронина на сайте «Физика Магии»и в электронном журнале «Квантовая Магия» http://quantmagic.narod.ru/.
Вспомним двухщелевой эксперимент: как только мы любым образом получали информацию, через какую из щелей прошла частица, квантовые эффекты исчезали, суперпозиция превращалась в смесь. В экзистенциальной интерпретации роль получающих эту информацию наблюдателей могут играть любые объекты окружения. Иначе говоря, любое взаимодействие является каналом декогеренции, или, что по сути одно и то же, каналом обмена информацией. Именно обмен информацией рассматривается в экзистенциальной интерпретации как причина изменения любых состояний.
Особо важным представляется то, что мы можем сопоставить любому наблюдаемому объекту, в том числе эмоциям и мыслям, исходный вектор состояния, который в ходе взаимодействия с окружением декогерируется в данный наблюдаемый объект.
Глава 6. Мост между мирами
Мы можем полностью игнорировать истинную действительность из-за того, что наши представления о мире не допускают ее существования.
Рассмотрим теперь подробнее, что такое декогеренция. Надеюсь, вы уже не пугаетесь терминов, и можно дать вполне строгое определение.
Декогеренция — процесс потери системой квантовых свойств и перехода из суперпозиционного квантового состояния в смешанное, который происходит в результате взаимодействия системы с окружающей средой. В ходе этого взаимодействия исходное квантовое состояние запутывается с таким большим числом степеней свободы окружения, что при усреднении по ним вклад интерференционных членов оказывается случайным и в сумме стремится к нулю [61] .
61
Явление интерференции возникает в силу сложения колебаний с различной фазой, что математически похоже на суммирование смещенных друг относительно друга синусоид. Описание процесса декогеренции сходно с суммированием огромного числа случайным образом смещенных друг относительно друга синусоид и делением этой суммы на их полное число. Каждая из подобных синусоид отвечает вкладу в интерференцию какой-либо степени свободы окружения, и чем их больше, тем ближе к нулю итоговый результат.