Евгений Иванов - Квантовая философия

Рассмотрим более подробно что мы понимаем под «неописуемостью» квантовой реальности. Из аппарата квантовой механики следует, что если некая квантовая система ранее не подвергалась какой-либо процедуре измерения, то в дальнейшем, какие бы мы измерения над ней не производили, о первоначальном состоянии этой системы мы никогда ничего узнать не сможем. Действительно, в процессе измерения исследуемая система переходит в одно из собственных состояний оператора измеряемой величины, а набор этих собственных состояний зависит только от вида оператора, соответствующего измеряемой наблюдаемой, и никак не зависит от исходного состояния данной квантовой системы. Для того, чтобы по результатам измерения получить информацию об исходном состоянии (например, определить матрицу плотности системы в исходном состоянии), необходимо собрать статистику, т. е. получить некий разброс значений измеряемой наблюдаемой, а для этого необходимо иметь ансамбль квантовых систем, о котором заранее известно, что все эти системы имеют одинаковое исходное квантовое состояние. Но такой ансамбль можно получить только с помощью какой-либо селективной процедуры, по сути тождественной измерению. Таким образом, если предварительно никаких измерений не производилось, то не возможно и быть уверенным, что все члены исследуемого ансамбля находятся в одинаковом состоянии, а значит и невозможно получить какую-либо информацию о исходном состоянии квантовой системы, над которой никакие измерения ранее не проводились. Квантовая механика описывает лишь вероятностную связь между последовательно производимыми измерениями над исследуемым квантовым объектом, но не дает вообще никакой информации о его квантовом состоянии и или классических свойствах безотносительно к каким-либо измерениям. Например, если мы измерили координату частицы, то мы ничего не можем сказать о том, в каком состоянии эта частица находилась до измерения: была ли ее волновая функция локализована до измерения в той области, где мы ее обнаружили, была ли она локализована сразу в нескольких местах или же она была равномерно «размазана» по всей Вселенной. Можно только утверждать, что в точке обнаружения вероятность присутствия частицы не была изначально равна нулю. Таким образом до измерения квантовая система не обладает не только какими-либо определенными значениями классических наблюдаемых (координаты, импульса, энергии и т. п.), но она не обладает даже определенным вероятностным распределением этих величин, т. е. сама по себе не обладает ни классическими свойствами, ни определенным квантовым состоянием. Если учитывать и случаи высоких энергий (а это неизбежно, если мы заранее о системе ничего не знаем), то у нас в общем случае не будет сохраняться и число частиц и т.о. нельзя будет утверждать, что до измерения какое-то определенное число квантовых объектов вообще существовало.

Подчеркнем, что в отличие от классической ситуации, квантовую «неописуемость» принципиально не возможно истолковать как следствие нашей неосведомленности о каком-то вполне определенном «в себе» физическом состоянии. Это следует из «дополнительного» характера квантовых измерений, соответствующих некоммутирующим операторам. Такие измерения не могут быть осуществлены одновременно с большой точностью и если одна из соответствующих этим измерениям наблюдаемых получает в результате измерения достаточно точно определенное значение, то другая, дополнительная ей наблюдаемая, напротив, будет объективно неопределенной (т. е. будет описываться некой суперпозицией). Следовательно, до измерения квантовая система в принципе не может иметь определенных значений всех этих «дополнительных» наблюдаемых одновременно. Т.е. неопределенность наблюдаемых в данном случае объективна, не есть следствие нашего незнания, а есть неопределенность самой квантовой системы.

Конечно «неописуемость» квантовой реальности не абсолютна. Что-то мы можем о квантовых объектах утверждать априори, до всяких измерений. Нам заранее известно, к примеру, какого сорта частицы и их связанные комплексы (атомы, молекулы) могут вообще наблюдаться, какими свойствами эти частицы и комплексы могут обладать, заранее известно, что будут соблюдаться законы сохранения, известны значения фундаментальных физических констант и т. п. «Неописуемость» квантовой реальности означает, что эта реальность до измерения обладает лишь неким спектром возможных, актуализируемых далее только в процессе наблюдения, свойств, т. е. обладает лишь потенциальным, «непроявленным» бытием, причем до измерения она не обладает даже и определенными вероятностными тенденциями проявления этих потенциально присущих ей свойств.