Исследование, проведенное журналом Nature, выявило разногласия в среде специалистов-физиков относительно сущности бытия

Новости МирТесен

Квантовая механика находит применение не только в научных исследованиях, но и в определенных электронных расчетах. Однако, несмотря на ощутимые практические достижения, в этой области науки нет единого понимания того, как устроен физический мир, который она описывает.

Журнал Nature провел по электронной почте крупнейший из когда-либо реализованных опросов ученых, связанных с квантовой механикой. Всего на его вопросы ответило около 1 100 человек. Ключевым из них был пункт о том, как они оценивают коллапс волновой функции — внезапное изменение характеристик квантовомеханического объекта, возникающее в момент его измерения. В научно-популярной литературе наиболее известным примером этого явления является судьба кота Шредингера: в зависимости от итога эксперимента он находится либо в состоянии смерти (с вероятностью 50%), либо жив (также с такой же вероятностью), однако до проведения анализа невозможно установить точный статус.

С позиции науки и философии эта ситуация представляется необычной. Возникает вопрос: оказывают ли действия наблюдателя – ученого в данном случае – воздействие на исход событий для объекта наблюдения? Непонятна сама природа такого воздействия, а также остается открытым сам факт его существования.

Альберт Эйнштейн также выразил несогласие с одним из ведущих авторов копенгагенской интерпретации, датским физиком Нильсом Бором, заявив: «Бог не играет в кости». Эйнштейн, скорее атеист, чем верующий, таким образом выразил свою позицию против утверждения о том, что до проведения измерения измеряемые параметры в квантовой механике не обладают определенными значениями. По убеждению выдающегося физика прошлого века, эти параметры имеют определенную природу, однако, в связи с неполнотой современной квантовой механики, мы не в состоянии их вычислить и можем узнать только после проведения измерения.

Согласно результатам опроса, 36% ученых придерживаются копенгагенской интерпретации: они считают, что во время проведения измерений происходят изменения физических свойств исследуемой системы. Тем не менее, когда респондентов попросили оценить свою уверенность в этом утверждении, половина призналась в отсутствии таковой. Лишь около 18% опрошенных выразили определенную степень убежденности. Причем для 47%, эта интерпретация представляется скорее удобным средством проведения вычислений, чем отражением действительности. С их точки зрения, действия наблюдателя не приводят к физическому изменению объекта исследования, а лишь позволяют определить его состояние.

по данным опроса, 15% респондентов поддерживают многомировую интерпретацию квантовой механики. Согласно этой интерпретации, после проведения измерения, условный шредингеровский кот может находиться в состоянии, когда он одновременно и мертв, и жив, поскольку сам процесс измерения приводит к возникновению двух отдельных вселенных: в одной кот остается в живых, а в другой – умирает. 7% заявили, что они сторонники интерпретации квантовой механики де Бройля-Бома. Согласно этой теории, квантовая подсистема обладает параметрами до момента измерения, а наблюдатель лишь фиксирует их, не создавая. Однако у нее есть недостаток: она предполагает нелокальность, что в определенных случаях приводит к «мгновенному» взаимодействию на значительных расстояниях. Кроме того, некоторые толкования этой интерпретации подразумевают, что измеряемое состояние квантовой системы существует только для того, кто проводит измерение, а для остальных людей оно, по сути, отсутствует, так как не было измерено.

Карлтон Кэйвс, физик-теоретик из Университета Нью-Мексико (США), полагает, что текущее положение дел не устраивает: «Поразительно, что у нас отсутствует повествование, которым можно было бы поделиться с людьми — история о том, что такое реальность». Другие опрошенные Nature ученые, напротив, находят ситуацию даже забавной, считая ее «ведущей к креативности».

С практической точки зрения, наиболее вероятным представляется неполнота существующих квантовомеханических теорий. Они, вероятно, не охватывают все аспекты квантово-механических процессов, и будущие, более совершенные теории устранят недостатки, присущие копенгагенской и другим современным интерпретациям. Создание новой теоретической базы, скорее всего, также будет способствовать прогрессу в разработке квантовых компьютеров, которые, несмотря на активное освещение в СМИ, пока находятся на начальной стадии развития и сталкиваются с рядом проблем, препятствующих их практическому применению.