Взгляд со стороны. Естествознание и религия

Кудрявец Николай

Мы полагаем, что и движение в пространстве, осуществляемое по кратчайшему пути с минимальными энергетическими затратами, и квантовую запутанность, позволяющую одновременно «следить» за состоянием связанных частиц вне зависимости от расстояния, можно объяснить исключительно обменом информацией между частицами и средой. Такое предположение наводит на мысль о существовании во Вселенной фундаментального «информационного поля».

Идея информационного поля не нова, и по этой теме можно отыскать немало различного рода публикаций. К сожалению, достоверные экспериментальные данные, подтверждающие или опровергающие существование информационного поля, отсутствуют.

Доктор философии, профессор кафедры информатики и прикладной математики Тверского государственного технического университета (ТвГТУ) В. Б. Гухман в курсе лекций по

философии информации отметил, что, по его мнению, гипотеза информационного поля обладает научной привлекательностью. Если человек творит информацию, то почему бессознательная (как мы считаем) мать-Природа за «срок» своего бытия не смогла сотворить и сохранить свою внутреннюю информацию на доступных ей и неизвестных нам носителях, если жалкий человек смог это сделать за «миг» своего существования?! [32]

32

Гухман В. Б. Философия информации. 2-е изд.; исп. – М.: Интуит, 2016.

За последнее время теоретическая физика достигла невероятных высот, гигантски продвинулся вперёд математический формализм, но проблема интерпретации квантовой механики практически не сдвинулась с места. Несмотря на огромный прогресс в науке, никто не знает, что стоит за формализмом, предсказания которого прекрасно подтверждают эксперименты.

Существующие теории скрытых параметров объясняют, как выглядит предполагаемая реальность, лежащая в основе формализма квантовой механики. Значения скрытых параметров нельзя определить экспериментально. Они не влияют на собственные величины энергии системы, но определяют результат измерения других параметров системы, описываемых в квантовой механике.

В 1964 году физик-теоретик Джон Белл предложил эксперимент, в котором любая альтернативная теория, если она соблюдает принцип локальности, предсказывает отличный от квантовой теории результат. По теореме Белла, если исходить из положений квантовой теории, неравенства могут нарушаться. Вне зависимости от реального наличия в квантово-механической теории скрытых параметров, влияющих на любую физическую характеристику квантовой частицы, можно провести серийный эксперимент, статистические результаты которого подтвердят либо опровергнут наличие скрытых параметров в квантово-механической теории.

Проведённые эксперименты по проверке теоремы Белла показали: если верить квантовой механике, предположение о «локальном реализме», свойственном классической механике, нужно отвергнуть.

С подобным утверждением согласны не все учёные.

Сотрудник Института проблем управления имени В. А. Трапезникова (ИПУ РАН) П. В. Куракин полагает, что исходные допущения теоремы Белла, вопреки распространённому мнению, рассматривают не общий случай, а только очень узкий класс теорий со «скрытыми параметрами». По мнению учёного, «теории с параметрами, эволюционирующими во «внутреннем времени», не попадают под действие этой теоремы» [33] .

33

Куракин П. В. Скрытые параметры и скрытое время в квантовой теории, 2004. https://www.keldysh.ru/papers/2004/prep33/prep2004_33.html.

Категоричен в своих выводах доктор физико-математических наук А. Ю. Хренников. Широко известный в научном мире специалист в области информатики и информационных технологий уверен: «… неравенства Белла нет. Оно выведено для ложных предположений, когда данные, которые собрали в трёх разных экспериментах, пытаются «засунуть» в одно неравенство, которое вывели при условии, что эксперимент один» [34] .

Достоверность теоремы Белла на основе возможности супердетерминизма поставил под сомнение и лауреат Нобелевской премии по физике Герард 'т Хоофт [35] .

34

Хренников А. Ю. Неравенство Белла и возможные интерпретации его нарушения. https://mipt.ru/education/chair/theoretical_physics/upload/04b/2008–11–19-arpg9k4hktm.PDF.

35

Stanford Encyclopedia of Philosophy: Bell’s Theorem, 13.03.2019. https://plato.stanford.edu/entries/bell-theorem/.

По

нашему глубокому убеждению, квантовая запутанность служит прямым доказательством скрытых параметров. Любое материальное явление должно иметь физический смысл. Отсутствие физического смысла указывает на то, что явление либо отсутствует в действительности, либо не нашло адекватного истолкования. Скрытые параметры, по-видимому, следует рассматривать как информационную составляющую физического процесса, присутствие которой невозможно установить опытным путём. Многочисленные эксперименты с элементарными частицами свидетельствуют, что пространство непосредственно участвует во всех происходящих событиях квантового мира и оказывает влияние на результаты экспериментов.

Для объяснения феномена квантовой телепортации учёные рассматривают телепортацию неотделимо от классического канала связи, который имеет конечную скорость передачи информации, и, таким образом, исключают мгновенную передачу информации о квантовом состоянии частицы. Введение в эксперимент классического канала связи позволило убрать скрытый параметр – информационный канал пространства. Следует подчеркнуть, что подобные приёмы в теоретической физике не редкость.

Появление чисто квантовых компьютеров, обладающих достаточной мощностью, а также изобретение математических приёмов, позволяющих моделировать природные информационные процессы, возможно, полностью разрешит вопрос о скрытых параметрах. При этом наука получит ответы на многие неразрешённые проблемы, накопившиеся в фундаментальной физике.

Квантовые компьютеры, в отличие от классических, созданных по классическим законам физики, могут с молниеносной быстротой решать задачи случайного порядка, практически недоступные обычному компьютеру.

В классических компьютерах единицей измерения информации является бит. Он может принимать только два значения (в двоичной системе счисления это «0» и «1»). Биты, в конкретный момент времени находятся только в одном состоянии.

В квантовых компьютерах информация зашифрована в кубитах (приставка «ку» происходит от английского слова quantum – квант), и количество возможных состояний компьютера – число 2 в той степени, сколько заложено в нём кубитов. Если, например, кубитов 100, квантовый компьютер находится одновременно в 2¹⁰⁰ состояниях, а это больше, чем атомов во Вселенной. При этом он работает параллельно сразу на всех этих уровнях. Профессор Лю Чаоян, один из руководителей разработки квантовых компьютеров в Китае, заметил, что создание квантового компьютера – это гонка не между странами, а между человечеством и Природой.

В 1919 году Google объявила о том, что её квантовый компьютер (с 53-кубитовым процессором) за 3 минуты 20 секунд выполнил расчёт, на который самому мощному в мире суперкомпьютеру «Саммиту» от американской компании IBM понадобилось бы примерно 10 тысяч лет. Но здесь следует иметь в виду, что квантовый компьютер решал задачу не с практическим содержанием, а искусственно созданную на перебор случайных чисел [36] .

Неразрешимые проблемы, касающиеся понимания основ квантовой механики, на наш взгляд, связаны с игнорированием информационных свойств Вселенной. Принцип соответствия, впервые озвученный Нильсом Бором, в некоторой мере позволяет объяснить необычное поведение частиц в микромире. Он показывает, что в Природе нет явных границ как между явлениями, так и между теоретическими описаниями природных явлений. Нам неизвестно, где прекращается действие квантового мира и начинается действие макроскопического мира, в котором все объекты имеют свойства. На этот вопрос ни квантовая механика, ни классическая физика ответа не даёт.

36

Arute F., Arya K. et al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor. – Nature, 2019. https://www.nature.com/articles/s41586–019–1666–5.