>>>Работа! Продавайте контент на сайте Vinegret! Узнай как!<<< ||| >>>Хочешь иметь свою мобильную версию сайта в Play Market? Узнай как!<<<
Существует ли реальность, когда мы не смотрим?

Существует ли реальность, когда мы не смотрим?

1 мин


Стандартная интерпретация квантовой механики уделяет большое внимание акту измерения. До измерения квантовые системы существуют сразу во многих состояниях. После измерения система «схлопывается» до определённого значения, поэтому естественно задаться вопросом, что на самом деле происходит, когда измерения не проводятся. Чёткого ответа нет, и разные идеи могут развиваться в самых неожиданных направлениях.

Один из первых уроков, который усвоили физики, когда они в начале 20-го века начали исследовать субатомные системы, заключался в том, что мы не живём в детерминированной Вселенной. Другими словами, мы не можем точно предсказать результат каждого эксперимента.

Существует ли реальность, когда мы не смотрим?Изображение: Unsplash/Elijah Hiett

Например, если вы пропускаете пучок электронов через магнитное поле, половина электронов будет искривляться в одном направлении, а другая половина — в противоположном. И хотя мы можем построить математическое описание того, куда двигаются электроны как группа, мы не в состоянии сказать, в каком направлении пойдёт каждый электрон, пока не проведём эксперимент.

В квантовой механике это называется суперпозицией. Для любого эксперимента, который может привести к множеству случайных результатов, до того, как мы проведём измерение, говорят, что система находится в суперпозиции всех возможных состояний одновременно. Когда мы проводим измерение, система «схлопывается» в единственное состояние, которое мы наблюдаем.

Инструменты квантовой механики существуют для того, чтобы извлечь какой-то смысл из этого хаоса. Вместо того, чтобы давать точные предсказания того, как будет развиваться система, квантовая механика говорит нам, как будет развиваться суперпозиция (которая представляет все различные результаты). Когда мы проводим измерение, квантовая механика сообщает нам о вероятностях получения одного результата по отношению к другому.

И это всё. Стандартная квантовая механика ничего не говорит о том, как на самом деле работает эта суперпозиция и как измерение сводит суперпозицию к единому результату.

Кот Шрёдингера

Если мы доведём этот ход мыслей до логического завершения, то измерение будет самым важным действием во Вселенной. Он превращает нечёткие вероятности в конкретные результаты и преображает экзотическую квантовую систему в поддающиеся проверке результаты, которые мы можем интерпретировать с помощью наших органов чувств.

Но что это значит для квантовых систем, когда мы их не измеряем? Как на самом деле выглядит Вселенная? Действительно ли всё существует, но мы просто этого не осознаём, или оно не имеет определённого состояния до тех пор, пока не будет произведено измерение?

По иронии судьбы, Эрвин Шрёдингер (Erwin Schrödinger), один из основателей квантовой теории (именно его уравнение говорит нам, как будет развиваться суперпозиция во времени), выступал против такого направления мышления. Он разработал свой знаменитый мысленный эксперимент «кот в коробке», ныне известный как «Кот Шрёдингера», чтобы показать, насколько нелепа квантовая механика.

Вот очень упрощённая версия. Положите (живого) кота в коробку. Также разместите в коробке какой-то радиоактивный элемент, который связан с выделением ядовитого газа. Неважно, как вы это делаете; суть в том, чтобы привнести в ситуацию какой-то компонент квантовой неопределённости. Если вы подождёте некоторое время, вы не будете точно знать, распался ли элемент, поэтому вы не будете знать, был ли выпущен яд и, следовательно, жив или мёртв кот.

В строгом понимании квантовой механики кот на данном этапе ни жив, ни мёртв; он существует в квантовой суперпозиции как живой, так и мёртвый. Только когда мы откроем коробку, мы узнаем наверняка, и это также акт открытия коробки, который позволяет этой суперпозиции разрушиться и существовать коту в том или ином состоянии.

Шрёдингер использовал этот аргумент, чтобы выразить своё удивление тем, что это может быть последовательной теорией Вселенной. Должны ли мы действительно верить, что, пока мы не откроем коробку, кот на самом деле не «существует» — по крайней мере, в обычном смысле, когда вещи всегда определённо живы или мертвы, а не то и другое одновременно? Для Шрёдингера это было чем-то слишком далёким, и вскоре после этого он бросил работу над квантовой механикой.

Декогеренция

Один из ответов на это странное положение дел — указать, что макроскопический мир не подчиняется квантовой механике. В конце концов, квантовая теория была разработана для объяснения субатомного мира. До того, как у нас появились эксперименты, показавшие, как работают атомы, у нас не было необходимости в суперпозиции, вероятностях, измерениях или чём-то ещё, связанном с квантовой механикой. У нас просто была обычная физика.

Поэтому нет смысла применять квантовые правила там, где они неуместны. Нильс Бор (Niels Bohr), ещё один основатель квантовой механики, предложил идею «декогеренции», чтобы объяснить, почему субатомные системы подчиняются квантовой механике, а макроскопические системы — нет.

С этой точки зрения то, что мы понимаем под квантовой механикой, верно и полно для субатомных систем. Другими словами, такие вещи, как суперпозиция, действительно случаются с крошечными частицами. Но что-то вроде кота в коробке определённо не является субатомной системой; кошка состоит из триллионов отдельных частиц, постоянно шевелящихся, сталкивающихся и толкающихся.

Каждый раз, когда две из этих частиц сталкиваются друг с другом и взаимодействуют, мы можем использовать квантовую механику, чтобы понять, что происходит. Но как только тысяча, или миллиард, или триллионы и триллионы частиц попадают в смесь, квантовая механика теряет свой смысл — или «декогерентизируется» — и её место занимает обычная макроскопическая физика.

С этой точки зрения, один электрон — но не кот — в ящике может существовать в экзотической суперпозиции.

Однако у этой истории имеются свои ограничения. Самое главное, у нас нет известного механизма перевода квантовой механики в макроскопическую физику, и мы не можем указать конкретный масштаб или ситуацию, в которой происходит переключение. Таким образом, хотя на бумаге это звучит хорошо, эта модель декогеренции не имеет серьёзной поддержки.

Так существует ли реальность, когда мы не смотрим? Окончательный ответ заключается в том, что это, по-видимому, вопрос интерпретации.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Включить уведомления Да Спасибо, не надо