Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - Алексей Михайлович Семихатов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Реализм по выбору. Реализм, вероятно, избавляет от части смутных тревог за устройство Вселенной, но вообще-то заранее неизвестно, сколь глубоко в недра материи распространяются идеи о реальности в том виде, к которому мы стихийно привыкли. Мы ведь привыкли, например, к абсолютному, одинаковому для всех времени – но в природе такого времени нет; ход времени и одновременность оказываются зависящими от относительного движения. Несколько труднее принять, что относительной может быть сама реальность – в том смысле, что различные наблюдатели могут выбирать для себя разные о ней представления, которые (сразу выдам самое главное из того, что нас ждет за ближайшим поворотом) нельзя сопоставлять, рассматривать вместе, объединять в одну картину. Хорошо известный факт, что «у каждого своя правда», – немаловажный аспект человеческих отношений, но в них, как мы знаем, все запутано намного безнадежнее, чем запутываются волновые функции. Сейчас же речь идет о движении простых/элементарных объектов и эволюции простых систем. Основательная квантовая теория[290] находится, наверное, в умеренном (ну, почти) ценовом диапазоне в смысле положений, с которыми необходимо согласиться, а взамен предлагает понимание квантовой механики без каких-либо дополнительных подпорок и изобретений сверх меры – причем понимание, очень близкое к копенгагенскому, но без тени проблем в отношении измерения и избавленное от позора невнятных предположений о разграничении квантового и классического, как и о коллапсе волновой функции[291]. При всем этом свойства квантовых систем существуют «внутренним» образом – независимо от совершаемых «измерений». Как, реализм?! Погодите минуту.
Начнем с того, с чем предлагается согласиться. Прежде всего, наблюдения, которые мы проводим над квантовым миром, совершаются в определенные, дискретные моменты времени t1, t2 и так далее, до какого-то момента времени tM. Это вроде бы техническая деталь, но она необходима для всего дальнейшего. Собственно говоря, «наблюдения» не играют никакой специальной роли, поэтому для каждого из выбранных моментов времени предлагается просто указывать, на какие альтернативы разбито пространство возможностей – по каким свойствам сгруппированы различные исходы (из тех, что могли бы быть обнаружены при каком-то измерении, если бы его делали). Можно использовать любые свойства, которые по каким-то причинам нам интересны. Например, в случае спина электрона мы могли бы в момент t1 выделить две альтернативные возможности |↑⟩ и |↓⟩, а в момент t2 – две другие альтернативы |↙⟩ и |↗⟩ (хотя никто не запрещает оставить |↑⟩ и |↓⟩).[292] Можно думать, что для квантовой системы (спина электрона в данном случае) нарисовано что-то вроде «классиков»: на старте (момент времени t0) имеется некоторое начальное состояние ψ, из которого можно «прыгнуть» на одно из свойств, заявленных для момента времени t1, а оттуда – на одно из свойств, которые мы решили выбрать для следующего момента t2 (в данном случае финального):
Должно выполняться несколько условий. От каждого разбиения на альтернативные возможности – каждого столбца в таких «классиках» – требуется полнота: в него должны быть включены все возможности в каждый выбранный момент времени, хотя при этом допускаются сколь угодно грубые описания. Например, говоря о колебательной системе, мы можем использовать разбиение всего из двух альтернатив: «система находится в состоянии с наименьшей возможной энергией» и «система находится в состоянии с большей энергией». Каким образом она устраивается во втором случае, нас тогда совершенно не интересует. Одной только полноты, впрочем, недостаточно: нужно еще, чтобы выделенные возможности в каждый момент времени действительно были альтернативными – взаимоисключающими. У этого требования есть математическое выражение в терминах «нарезки» пространства всех волновых функций на части, отвечающие выделенным возможностям, – в виде условия, что у различных частей нет общих элементов (мы уже встречали его как условие отсутствия интерференции между различными частями волновой функции)[293].
Взаимоисключающие варианты – без интерференции между ними
Выбранную схему разбиений называют все же не классиками, а каркасом[294]. Каркасы нужны для того, чтобы «рассказывать истории» – описывать варианты развития системы во времени в виде перескоков между возможностями в соседние моменты времени. Все такие возможности можно показывать стрелками, тогда каждая история – это путь по стрелкам от начального состояния до одного из конечных. Например, в каркасе
имеется история ψ C1 B2 A3. Тот факт, что мы говорим о ней, означает, что нас интересует возможность развития событий от старта к финишу через обладание свойством C1 в момент времени t1, свойством B2 в момент t2 и свойством A3 в момент t3. Всего историй в этом каркасе 24, и каждая из них – это один из вариантов эволюции квантовой системы. «Рассказывать истории» можно, используя только те возможности, которые присутствуют в данном каркасе. Например, если в некоторый момент времени t1 спиновые состояния разбиты на возможности |↑⟩ и |↓⟩, то в истории не может быть фразы «а если в момент t1 электрон находится в состоянии |↙⟩…». Если вас интересует, не случится ли спиновое состояние |↙⟩ в момент времени t1, выберите каркас по-другому. По существу, ОКТ (основательная квантовая теория) систематически изгоняет из рассуждений все нефактологические вопросы типа «а если бы». На них, надо сказать, не всегда просто ответить и в обычной жизни: «Какая погода была бы в декабре в Санкт-Петербурге, если бы он был расположен на 1000 км южнее?» Минуточку, что значит «Санкт-Петербург расположен»? А река Нева и Финский залив? А Ладожское озеро – тоже? А…?
Любой каркас, но только один за один раз
Основное правило жизни в ОКТ, о котором нельзя забывать ни на секунду, чтобы не поддаться соблазну «обычного» способа рассуждений: любое высказывание о квантовой системе требует
