Философия возможных миров - Секацкий Александр Куприянович - Страница 4

Зато подходит другой феномен, ведущий на самое дно ничто, – суперпозиция. Обобщенно говоря, речь идет о следующем. Представим себе квантовый объект, например, это будет пара элементарных частиц. Этот объект, его еще называют квантовый ансамбль, находится в состоянии n↑ и n↓, в дальнейшем я буду записывать суперпозицию как (n↑, n↓), хотя этот способ и не является общепринятым. Вопрос: каким образом квантовый ансамбль находится в этом двойственном состоянии? Ведь и вода может находиться в любом из трех состояний, однако эти состояния отделены друг от друга, и вода не может пребывать во всех трех состояниях сразу: если угодно, этому препятствует время, главный изолятор, разделитель феноменов в Универсуме. Строгая логическая дизъюнкция «или – или» разлагается на оппозиции «до – после» и «там – здесь». Не так обстоит дело с квантовым объектом n, его существование представляет собой пару, точнее говоря, комплект вида (n↑, n↓). Можно предположить, что запасов времени в микромире просто не хватает, чтобы разделить этот комплект на строгие альтернативы, – и мы имеем дело с суперпозицией, то есть с самой элементарной связкой, которая только возможна. Физики уже давно освоили, можно сказать, привыкли к такой доальтернативной группировке реальности в квантовом мире: «Индивидуальные частицы не имеют своих собственных состояний, а существуют только в сложных взаимосвязях с другими частицами, называемыми корреляциями»[3].

Комплекты вида (n↑, n↓), а в общем случае вида (n↑, n↓ …n?) отнюдь не результаты сложения отдельных дискретных составляющих, не букетики, составленные из цветов. Ни в одном из них нет ни «розы», ни «лилии», есть что-то вроде «ролии» – и нужно произвести выдирку, разрыв, чтобы извлечь из комплекта (ро……лия) розу или лилию. Мир устроен так, что мы не можем предрешить, что именно будет выдернуто, – но суперпозиция будет разрушена, и нам придется иметь дело с раскомплектованной, впервые индивидуализированной «ролией», будь она хоть розой, хоть лилией. Увы, паноптическая метафора и вызванные ею наглядные представления все время дают сбой, а значит, и повод для недоразумений. Букеты нашего мира – не суперпозиции, поэтому, если мы выдергиваем из них розу, лилия остается в вазе. Ведь наши букеты всегда «вторичны», собраны из спасенных, сохраненных индивидуальностей, из тех, которые еще не обособлены в исходных комплектах (n↑, n↓). Изначально же дело обстоит так: если мы выдернули розу, то «ролия» вместе с лилией исчезают навеки – тут, наверное, можно догадаться, к чему я клоню. Но не будем спешить, возможно, речь идет о построении общей Теории Разрыва, куда более фундаментальной, чем, например, общая теория систем Людвига фон Берталанфи, имеющая дело с обособленными элементами, которые не размазаны, как электрон по своей орбите. Как бы там ни было, но наличие суперпозиций и существование комплектов вида (n↑, n↓) доказано в том смысле, в каком физика вообще может что-то доказывать, если речь идет о квантовом мире. Кошка Шредингера (кстати, примерно в половине случаев описываемая как кот) такой же законный обитатель микромира, как кошка Мурка – обитательница вашего дома. Вопрос в том, насколько разнятся их повадки. Описать повадки кошки / кота Шредингера норовит едва ли не каждый уважающий себя физик, если он обращается к вопросам квантовой механики. Огрубляя и упрощая, дело сводится к следующему: квантовая кошечка (объект n) представляет собой ансамбль, то есть комплект по крайней мере двух состояний, n↑ и n↓. Ничто не мешает нам придать состоянию n↑ значение «жива», а состоянию n↓ – значение «сдохла». В квантовой среде, где обитает кошечка, встречаются и не такие странности. Квантовую кошку зовут Жидохла, раз уж квантовый цветок называется «ролия»… И она прекрасно существует в своем комплекте! В состоянии «жива» кошке свойственно мурлыкать, в состоянии «сдохла» – пованивать; Жидохла этим и занимается – то мурлыкает, то пованивает без какого-либо ущерба для своей комплектности. Примерно так согласно физикам и выглядит корпускулярно-волновой дуализм, и квантовый мир есть не что иное, как стая таких кошек, сплетающихся хвостами, – до тех пор, пока мы не решили точно установить, в каком именно состоянии находится конкретная Жидохла. Это можно сделать, измерив соответствующий параметр (в распоряжении физиков находится сегодня множество подобных приборов), то есть акцентировав одно из состояний, n↑ или n↓, после чего кошечка больше не мурлыкает, а только пованивает.

При всей кажущейся невинности произведенного измерения происходит разрыв суперпозиции (декогеренция) – самое радикальное уничтожение или исчезновение, по сравнению с которым стирание в порошок, сжигание, да и сама аннигиляция – всего лишь незначительные флуктуации Универсума. Как только роза выхвачена из комплекта, потенциальная лилия, произраставшая вместе с ней (точнее говоря, они мирно произрастали друг в друге, составляя «ролию»), исчезает безвозвратно. Более того, это исчезновение ничем не компенсируется с точки зрения всех известных формулировок закона сохранения[4], так что физикам следует подумать над более общим принципом сохранения, чем-нибудь вроде закона затягивания разрыва, хотя он будет и законом несохранения, то есть расширением теоремы Геделя на весь физический Универсум.

Таковы, стало быть, известные всем повадки кошки Шредингера, и главный вопрос состоит в том, в какой мере их можно распространить на обычную Мурку, учитывая, что где-то между ними располагается Чеширский Кот, способный редуцироваться до собственной улыбки. Возможна ли суперпозиция макрообъектов – вот в чем вопрос, по поводу которого физики качают головами, но все же не могут ответить однозначно прежде всего потому, что нет понимания смысла данного вопроса. И хотя физик-экспериментатор, акцентирующий одно из состояний объекта и тем самым разрывающий суперпозицию, ведет себя как Серенький Волчок, свое собственное возможное бытие на краю он, конечно, не рассматривает.

Ну а мы рассмотрим еще одну важную особенность объектов вида (n↑, n↓), к которым относится, в частности, и «ролия»; ее, этот объект, в более полном виде можно записать как (ро<за>, <ли>лия). Состояния n↑ и n↓ могут располагаться совсем рядом и буквально друг в друге, однако это необязательно. Будучи состояниями одного объекта, находящегося в суперпозиции, они могут располагаться и далековато друг от друга. Пенроуз, интерпретируя знаменитый опыт с интерференцией света, пишет: «Щели не обязательно должны располагаться поблизости друг от друга для того, чтобы фотон мог пройти сквозь них одновременно»[5]. Если между источником света и щелями-проемами в экране разместить так называемое «полупосеребренное зеркало» под углом в сорок пять градусов, мы получим любопытный эффект: «Как и в случае фотона, возникающего из двух щелей, волновая функция имеет два пика, но теперь эти пики разнесены на большее расстояние. Один пик описывает отраженный фотон, другой – фотон, прошедший сквозь зеркало. Кроме того, расстояние между пиками со временем становится все больше и больше, увеличиваясь беспредельно. Представьте себе, что эти две части волновой функции уходят в пространство и что мы ждем целый год. Тогда два пика волновой функции фотона окажутся на расстоянии светового года друг от друга. [То есть] каким-то образом фотон оказывается сразу в двух местах, разделенных расстоянием в один световой год!»[6]

Подчеркнем: речь идет об одном и том же объекте n, две версии которого неразличимы, пока не измерены, притом что одна из них может быть описана как «в огороде бузина», а другая – «в Киеве дядька». И опять же вернемся пока к Пенроузу, хотя подобного рода пассажи можно найти во множестве книг и статей по квантовой механике:

«По правилам квантовой механики любые два состояния, сколько бы сильно они ни отличались друг от друга, могут существовать в любой комплексной линейной суперпозиции. Более того, любой объект, состоящий из отдельных частиц, должен обладать способностью существовать в такой суперпозиции пространственно далеко разнесенных состояний и тем самым находиться в двух местах сразу! В этом отношении формализм квантовой механики не проводит различия между отдельными частицами и сложными системами, состоящими из многих частиц. Почему же тогда мы не наблюдаем в повседневной жизни макроскопические тела, например, теннисные шарики или даже людей, находящихся в двух совершенно различных местах? Это глубокий вопрос, и современная квантовая теория по сути дела не дает нам удовлетворительного ответа на него»[7].