Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - Алексей Михайлович Семихатов

а четыре альтернативы, различающиеся состояниями и электрона, и прибора: Но это означает, что если прибор показал «вверх», то и спин электрона «оказался» направленным вверх (и аналогично для «вниз») – как если бы произошел коллапс волновой функции электрона!

Картина аналогична и при более замысловатых вариантах выбора финальных альтернатив, и для любых систем – везде, где в копенгагенской интерпретации применяется правило коллапса, в ОКТ можно построить такой каркас, что отвечающие ему истории получат такие вероятности, как если бы использовалось обычное правило Борна и как если бы волновая функция претерпевала коллапс в результате измерения. Создатели ОКТ говорят поэтому, что их подход – это «Копенгаген», только наконец сформулированный правильным образом; их теория ни с чем не борется, но предлагает логически основательные интерпретации методов вычислений, которыми «и так все пользуются». С точки зрения ОКТ правило Борна и коллапс в традиционной формулировке – это вычислительные средства, упрощающие выкладки. Это не так мало, особенно с учетом громоздкого вычислительного аппарата самой ОКТ, но их ни в коем случае не следует путать с объяснением квантовой механики.

Копенгаген?

Да, но с человеческим лицом

Заодно в рамках «каркас-реализма» устраняется напряжение в связи с нелокальным влиянием электронов в ЭПР-паре друг на друга. Во-первых, в ЭПР-паре есть довольно очевидная нелокальность, выражающаяся в том, что это состояние двух электронов несовместимо с локальным свойством «иметь спин вверх» для, например, первого электрона. Это, конечно, «все всегда знали», но сторонники ОКТ указывают на этот факт с целью подчеркнуть контраст: да, в ЭПР-парах есть своя нелокальность, но – и это во-вторых – нет нелокальных воздействий. Все то, что традиционно обсуждается как нелокальное влияние одного электрона в ЭПР-паре на другой, происходит из-за соединения рассуждений в рамках различных каркасов и тем самым нарушает требование основательности. Состояние ψ = |↑⟩1 |↓⟩2 – |↓⟩1 |↑⟩2, описывающее ЭПР-пару, нельзя включить в одно разбиение наряду с возможностями, которые могут в принципе встретиться при измерении спинов: |↑⟩1 |↑⟩2, |↑⟩1 |↓⟩2, |↓⟩1 |↑⟩2, |↓⟩1 |↓⟩2. Это значит, что для «понимания» происходящего в ЭПР-паре надо нарисовать каркас, включающий ψ в начальный момент времени, четверку состояний (которые все вместе удовлетворяют условиям полноты и взаимоисключительности) в какой-то другой и, возможно, что-то еще в дополнительные моменты в зависимости от того, на какие вопросы мы ищем ответ. Вычисление вероятностей по обобщенному правилу Борна тогда показывает, что в подходящем каркасе, начиная с любого момента после создания ЭПР-пары, каждый из электронов уже обладал тем свойством, которое обнаружилось в измерении, и поэтому никакой необходимости в нелокальном воздействии одного электрона на другой просто нет. «Парадоксальность» же, занимавшая ЭПР и Шрёдингера, проистекает из рассуждения, которое не помещается в один каркас: мы измерили положение частицы 2, и оно оказалось коррелировано с положением частицы 1, а если бы мы измерили количество движения частицы 2, то оно оказалось бы коррелировано с количеством движения частицы 1. Никаких «если бы», пока нет единого каркаса, вмещающего все возможные повороты событий! Кроме того, в ОКТ выдвигается и предположительное (как мне кажется, не вполне законченное) объяснение, почему в квантовой механике нарушаются неравенства Белла: потому что в самом выводе этих неравенств тем или иным образом нарушается правило единого каркаса; по мнению сторонников ОКТ, предпосылки этих неравенств выражают не локальный реализм, а классический реализм, попросту неприменимый к квантовой механике, так что с их точки зрения ничего удивительного в нарушении этих неравенств нет.

Ограничения, накладываемые на способ рассуждать, оставляют нас в рамках (так и хочется сказать «в каркасе») только таких вопросов, на каждый из которых находится ясный ответ. Правда, каждая серия согласованных ответов – в своем каркасе. Этим в основательной («согласованной») квантовой теории и полагается предел нашему углублению в природу явлений.

*****

Ускользающая реальность. Имеется много интерпретаций квантовой механики. Одна из самых новых, например, отвергает фундаментальную роль волновой функции[297]. Рука моя не поднимается описывать ее подробности на этой прогулке, где как-никак волновая функция – главный герой; да и в любом случае нужно где-то остановиться среди имеющегося интерпретационного изобилия. Фейнману принадлежит часто цитируемое высказывание: «Я думаю, что могу смело утверждать, что квантовую механику никто не понимает». По итогам этой прогулки должно быть, я надеюсь, понятно, что речь здесь идет не о (сколь угодно сложных) вычислениях с уравнением Шрёдингера, или даже с уравнением Дирака, или с чем бы то ни было еще; это высказывание вообще не об операциональной части «заткнись и вычисляй», а о смысле или даже о том, осмысленно ли этот смысл искать. Главная тайна квантовой механики – из каких элементов все-таки состоит мир и в каких отношениях с ними находится волновая функция – продолжает прятаться в собственной тени. Впрочем, хочется закончить чем-то оптимистическим – точнее, умеренно оптимистическим высказыванием одного из ведущих специалистов по обсуждаемой теме:

Немалая доля накала в многочисленных дебатах по поводу оснований квантовой механики порождена, как кажется, ожиданиями, что одна-единственная идея должна обеспечить полное решение. Когда этого не случается – когда удается достичь прогресса, но остаются и нерешенные вопросы, – мы порой пренебрегаем возможностью, что идея, лежащая в основе этого прогресса, может представлять собой шаг в правильном направлении, хотя для достижения цели и требуется больше, чем одна идея и один шаг.

В. Зурек

И, конечно, квантовая механика работает.

Добавления к прогулке 11

Действующие лица. Бельгийский химик и предприниматель Сольвэ финансировал конференции, которые сыграли немалую роль в становлении современной физики. Первая («Теория излучения и кванты») состоялась в 1911 г., пятая («Электроны и фотоны») – в 1927-м под председательством Лоренца. Фотография участников (рис. 11.11) остается предметом моего восхищения тем, что такое собрание легендарных фигур было когда-то возможно; 17 из 29 стали нобелевскими лауреатами (причем Склодовская-Кюри – и по физике, и по химии). Про этот снимок иногда говорят, что это «фото с наивысшим суммарным IQ». На нем, кстати, заметно пренебрежение Шрёдингера к строгой одежде: его спортивный пиджак контрастирует с более формальным стилем всех остальных. (Как-то раз он слегка шокировал Дирака, явившись