(из книги Парадокс. Девять великих загадок физики. Профессор Джим Аль-Халили)
Начало: Часть 1, Часть 2, Часть 3, Часть 4.
Отчаянные попытки
Как же физики отреагировали на работу Шрёдингера? Бор и Гейзенберг не утверждали, что кот одновременно и жив и мертв, пока ящик не откроется. Но вместо того, чтобы предположить что-то похожее на рациональное решение этого парадокса, они увильнули, выдвинув ловкий аргумент. Они настаивали, что нельзя ничего сказать о состоянии кота или ясно представить себе, что происходит в ящике, пока мы его не откроем. Некорректно спрашивать, будет ли кот на самом деле одновременно живым и мертвым.
Ученые аргументировали свою точку зрения тем, что все то время, пока ящик закрыт, мы просто не можем ничего сказать о реальном состоянии кота. Все, чем мы можем руководствоваться, — предсказания уравнений квантовой механики о том, что мы увидим, когда откроем ящик. Таким образом, квантовая механика не только не поможет нам узнать, что происходит внутри ящика, но даже не подскажет, что мы обнаружим, когда откроем его. Всё, что она может нам дать, — это вероятность обнаружения кота мертвым или живым. Если бы такой эксперимент проводился в реальности, повторяя его множество раз, (и принося в жертву немало котов), стало бы ясно, что эти предсказания верны (точно так же, как нам понадобиться подбросить монетку в воздух множество раз, чтобы подтвердить 50%-ную вероятность выпадения орла или решки). Эти квантовые вероятности необычайно точны, однако мы сможем рассчитать их, только если будем настаивать, что атом находится в суперпозиции двух состояний.
В течение нескольких лет многие физики пытались если не найти исчерпывающее объяснение странностям квантового мира, то хотя бы отыскать способ понять, как ему удается делать то, что он делает. Некоторые предположения, поступившие в ответ на головоломку кота Шрёдингера, были экзотическими. Одна из этих идей, известная как транзакционная интерпретация, содержит не только установку мгновенной связи в пространстве, что достаточно серьезно, но и возможность установки связи между временами. Согласно этой точке зрения при открытии ящика Шрёдингера в прошлое отправляется сигнал, сообщающий радиоактивному атому, что он должен «решить», распадаться ему или нет.
Одно время даже было модно говорить о том, что для измерений требуется человеческое сознание, затягивающее квантовый мир в макромир (потому что в сознании есть нечто уникальное, вызывающее к жизни «необратимые усилительные эффекты» и заставляющее квантовую суперпозицию исчезнуть). В конце концов, раз никто не знает, где пролегает граница между квантовым царством суперпозиции и макроцарством определенных исходов при проведении измерений, возможно, нам просто следует провести границу там, где придется. Поскольку измерительные приборы (датчики, экран, кот) – это всего лишь наборы атомов и они должны вести себя также, как и любая другая квантовая система, пусть и очень большая, то нам нужно отказаться от квантового описания только в тот момент, когда оно фиксируется нашим сознанием.
Отделение измеряемого от измеряющего на уровне человеческого сознания равноценно тому, что философы называют солипсизмом. Его идея заключается в том, что наблюдатель находится в центре Вселенной, все остальное всего лишь плод его воображения. К счастью, эту точку зрения большинство людей отбросило много лет назад. Но что восхищает (а зачастую и обескураживает), так это то, что до сих пор многие, не имеющие отношения к физике, заявляют, что поскольку мы не понимаем до конца квантовую механику и природу сознания, эти две области должны быть связаны между собой каким-то магическим образом. Такой разновидности спекуляции, хоть она и доставляет кому-то удовольствие, нет места в серьезной науке (пока что).
Так что же все-таки на счет кота? Разве он не обладает сознанием? Не может ли он «провести наблюдение», сидя в ящике? Есть очень очевидный способ проверить эту мысль. Что, если вместо кота мы посадим в ящик добровольца и, возможно, вместо ядовитого газа применим усыпляющий (на чем, полагаю, мы могли бы настаивать в случае с котом)? Что теперь случиться, когда мы откроем ящик? Разумеется, мы не обнаружим добровольца одновременно в сознании и без сознания, не можем мы и убедить его, что пока мы его не выпустили, он находился в состоянии суперпозиции. Если он будет в сознании, то сообщит нам, что помимо ощущения легкой нервозности, он все время чувствовал себя хорошо. А если мы обнаружим его без сознания, то, придя в чувство, он сможет рассказать нам, как спустя 10 минут после закрытия ящика услышал звук срабатывающего устройства и тут же почувствовал головокружение. Следующее, что он помнит, — окружающие приводят его в чувство нашатырным спиртом.
Следовательно, в то время, как отдельный атом может существовать в квантовой суперпозиции, доброволец определенно на это не способен. А поскольку ничего особенного в добровольце быть не может (должен ли он иметь степень доктора наук или носить лабораторный халат, чтобы его сознание соответствовало требованиям, выдвигаемым для измерительного прибора?), мы не можем провести никакой другой рационально обоснованной границы между ними и котом. Таким образом, мы вынуждены заключить, что нет причин считать кота одновременно живым и мертвы до того, как мы откроем ящик, хотя бы потому, что сам кот будет знать, в каком состоянии он на самом деле находиться.
Продолжение: Часть 6.