Андрей Блинов - Практика сновидений

Закон причинности в квантовой механике выполняется по отношению к волновой функции, изменение которой во времени полностью определяется её начальными условиями, а не по отношению к координатам и скоростям частиц, как в классической механике. Вследствие того, что физический смысл имеет лишь квадрат модуля волновой функции, начальные значения волновой функции невозможно полностью найти в принципе, что приводит к неопределённости знаний о начальном состоянии квантовой системы.

Философскую основу копенгагенской интерпретации составляют гносеологические принцип наблюдаемости (исключение, насколько возможно, из физической теории утверждений, которые не могут быть проверены непосредственным наблюдением), принцип дополнительности (волновое и корпускулярное описание микрообъектов являются дополнительными друг к другу) и принцип неопределённости (координата и импульс микрообъектов не могут быть определены независимо друг от друга и с абсолютной точностью).

Копенгагенская интерпретация предполагает, что на волновую функцию могут влиять два процесса:

–унитарная эволюция согласно уравнению Шредингера;

–процесс измерения.

По поводу первого процесса не возникает разногласий ни у кого, а по поводу второго имеется ряд различных интерпретаций, даже в пределах самой копенгагенской интерпретации. С одной стороны, можно полагать, что волновая функция является реальным физическим объектом, и что она во время второго процесса претерпевает коллапс, с другой стороны, можно считать, что волновая функция – лишь вспомогательный математический инструмент (а не реальная сущность), единственное предназначение которой – это давать нам возможность рассчитывать вероятности. Голландский ученый Нильс Бор подчёркивал, что единственное, что можно предсказывать – это результаты физических опытов, поэтому дополнительные вопросы относятся не к науке, а к философии. Бор разделял философскую концепцию позитивизма, которая требует, чтобы наука говорила только о реально измеримых вещах.

В классическом опыте свет проходит через две щели и падает на экран, где появляются тёмные и светлые интерференционные полосы. Это можно объяснить тем, что в некоторых местах световые волны взаимно усиливаются, а в других – гасятся. С другой стороны, эксперимент показывает, что свет обладает и свойствами потока частиц, а такие объекты, как электроны могут проявлять и волновые свойства и тоже могут давать интерференционную картину.

Это ставит несколько интересных вопросов. Допустим, двух щелевой эксперимент проводится с настолько низкой интенсивностью потока фотонов (или электронов), что каждый раз через щели проходит только по одной частице. Однако, когда экспериментатор сложит точки попадания всех фотонов на экран, он получит ту же интерференционную картину от накладывающихся волн, несмотря на то, что вроде бы опыт касался отдельных частиц. Это можно интерпретировать так, что мы живём в «вероятностной» вселенной – такой, что в ней с каждым будущим событием связана определённая степень возможности, а не в такой, что в каждый следующий момент может случиться всё что угодно. Но при чем здесь наблюдатель? При том, что с ним и без того запутанная история стала еще сложнее. Когда в подобных экспериментах физики попытались зафиксировать с помощью приборов, через какую щель в действительности проходит электрон, картинка на экране резко поменялась и стала классической. Два засвеченных участка напротив щелей и никаких чередующихся полос.

И вот тут возникает ряд интересных парадоксов. Один из которых сформировал еще Шредингер в виде так называемого знаменитого мыслительного эксперимента «кота Шредингера». В черный ящик помещают живого кота, ампулу с ядом и некий механизм, который может в случайный момент пустить яд в действие. Например, один радиоактивный атом, при распаде которого разобьется ампула. Точное время распада атома неизвестно. Известен лишь период полураспада: время, за которое распад произойдет с вероятностью 50%.

Получается, что для внешнего наблюдателя кот внутри ящика существует сразу в двух состояниях: он либо жив, если все идет нормально, либо мертв, если распад произошел, и ампула разбилась. Оба этих состояния описывает волновая функция кота, которая меняется с течением времени: чем дальше, тем больше вероятность, что радиоактивный распад уже случился. Но как только ящик открывается, волновая функция коллапсирует, и мы сразу видим исход эксперимента.