Читать онлайн «Квантово-мистическая картина мира. Структура реальности и путь человека». Страница 11

Таким образом, в подходе Эверетта вектор состояния рассматривается как объект, имеющий собственное «бытие», родственное классическим состояниям. Все возможные состояния объектов (например, выпадение при бросании монеты «орла» или «решки») необходимо рассматривать как одинаково «реальные»: в каких-то бесчисленных эвереттовских вселенных выпадает орел, а в каких-то — решка.

Возникает недоумение: почему и как я попадаю в тот или иной мир? И вопрос о границе между мирами, от которого так хотелось уйти, всё равно встает, только он выглядит теперь как вопрос о границе между бесконечным числом реальных миров и сознанием наблюдателя, «выбирающим» один из них.

Иногда задают вопрос, можно ли экспериментально проверить справедливость интерпретации Эверетта. Ответ такой: если эвереттовские Вселенные не взаимодействуют, то все предсказания модели Эверетта будут в точности совпадать с предсказаниями, полученными по стандартным правилам КМ. Если же допустить некое взаимодействие между параллельными мирами, то различие в предсказаниях возникает, однако серьезных теоретических оснований предполагать такую возможность в настоящее время нет, и поиск подобных отличий сегодня едва ли возможен.

Концепция Эверетта сыграла свою положительную роль в понимании и популяризации квантовой механики. Однако эта интерпретация «классична» в том смысле, что подменяет нелокальность и суперпозиции квантового мира бесчисленным набором классических миров.

Следует заметить, что и копенгагенская, и многомировая интерпретации КМ вступают в конфликт с религиозно-мистическим мировоззрением. Так, в копенгагенской интерпретации видимая реальность создается прибором (наблюдателем), а не Богом. В многомировой интерпретации реализуются все возможные исходы любого события, и наша воля, по большому счёту, не имеет никакого значения. И, что самое важное, обе интерпретации не оставляют места ни для сотрудничества (взаимодействия) человека с Богом, ни для раскрытия и реализации человека как богоподобного существа.

Наиболее последовательной на сегодняшний день является экзистенциальная интерпретация КМ, сформулированная Войцехом Зуреком в 2001 году[59]. Она во многом основана на теории декогеренции[60], описывающей проявление классических объектов из квантовой суперпозиции, и практически лишена недостатков рассмотренных выше подходов.

Классическая реальность, согласно данному подходу, возникает из квантовой при наличии взаимодействия между объектами. Для «создания» классической реальности информации, передаваемой при взаимодействии всем возможным наблюдателям, должно быть достаточно, чтобы различить компоненты суперпозиции между собой.

Вспомним двухщелевой эксперимент: как только мы любым образом получали информацию, через какую из щелей прошла частица, квантовые эффекты исчезали, суперпозиция превращалась в смесь. В экзистенциальной интерпретации роль получающих эту информацию наблюдателей могут играть любые объекты окружения. Иначе говоря, любое взаимодействие является каналом декогеренции, или, что по сути одно и то же, каналом обмена информацией. Именно обмен информацией рассматривается в экзистенциальной интерпретации как причина изменения любых состояний.

Особо важным представляется то, что мы можем сопоставить любому наблюдаемому объекту, в том числе эмоциям и мыслям, исходный вектор состояния, который в ходе взаимодействия с окружением декогерируется в данный наблюдаемый объект.

Рассмотрим теперь подробнее, что такое декогеренция. Надеюсь, вы уже не пугаетесь терминов, и можно дать вполне строгое определение.

Декогеренция — процесс потери системой квантовых свойств и перехода из суперпозиционного квантового состояния в смешанное, который происходит в результате взаимодействия системы с окружающей средой. В ходе этого взаимодействия исходное квантовое состояние запутывается с таким большим числом степеней свободы окружения, что при усреднении по ним вклад интерференционных членов оказывается случайным и в сумме стремится к нулю[61].

Суть процесса декогеренции хорошо сформулировал С. И. Доронин[62]:

«Это процесс, при котором подсистемы начинают обосабливаться, отделяться друг от друга, вплоть до полного отделения и независимости (сепарабельности). При этом происходит их локализация: подсистемы приобретают видимые формы и „плотные тела“, которые разделяют их друг от друга.

Следствием декогеренции является то, что предсказания квантовой теории для макроскопических состояний невозможно отличить от предсказаний классической теории, если только не контролировать все степени свободы. Если ограничиться только „проявленными“ плотными телами, мы не найдем запутанности».

Декогеренция происходит тогда, когда в ходе взаимодействия состояния системы «перепутываются» с таким большим количеством состояний окружающей среды, что при усреднении исходного состояния по состояниям окружения эффекты квантовой запутанности становятся пренебрежимо малыми. Результат оказывается в точности таким же[63], как и в копенгагенской интерпретации, однако никакой «редукции» волновой функции не происходит: в совокупной системе, содержащей и измерительный прибор, и наблюдателя, суперпозиция состояний сохраняется. Иначе говоря, в этой системе сохраняются альтернативные варианты развития событий, и только для самого наблюдателя реализуется один из них.

Таким образом, «редукция» может рассматриваться как математический прием, компенсирующий переход от описания системы в целом к описанию ее частей. При этом за счет «редукции» можно учесть как раз те связи с окружением, которыми мы пренебрегаем при рассмотрении подсистемы.

Вероятностное описание классического мира возникает в КМ не потому, что мы чего-то не знаем о системе, а потому, что до измерения у нее нет каких-либо определенных характеристик. В целостной системе продолжает существовать суперпозиция возможных состояний, и только одно из них, для некоторой конкретной подсистемы, реализуется в ходе «эксперимента», проводимого всеми участниками процесса друг над другом.

Парадоксы квантовой механики исчезают при таком подходе, так как они — следствие попытки описать локальными понятиями (точка, пространство, время, частица и так далее) нелокальный мир. Как только мы отказываемся от этих попыток, исчезают и парадоксы.

В настоящее время можно утверждать, что декогеренция и есть тот универсальный механизм, который переводит суперпозиционное квантовое состояние в смешанное, проявленное, наблюдаемое, классическое. Именно она задает «стрелу времени»: направление изменений, необратимых в рамках данной подсистемы. Этот механизм при взаимодействии с окружением «проявляет» частицы и их локальные характеристики из множества потенциально возможных квантовых состояний.

Отметим, что даже в том виде, в котором она существует сейчас, теория декогеренции весьма последовательна и не включает в себя каких-либо допущений, выходящих за рамки КМ. Однако, несмотря на ее последовательность и красоту, не будем забывать, что теория декогеренции, как и любая физическая теория, является лишь средством описания реальности, а не самой реальностью.

Прежде чем рассмотреть процессы декогеренции на конкретных примерах, хочется сказать более подробно об открытых и замкнутых системах. Как уже говорилось, вектор состояния можно сопоставить только замкнутой системе, не взаимодействующей со своим окружением. Состояния таких систем называются в квантовой механике чисто-квантовыми, или чистыми, состояниями.

В обыденной жизни мы имеем дело с открытыми системами, когда есть какой-то объект, за которым мы наблюдаем (например, камень), и есть что-то внешнее по отношению к нему (например, песок, мы сами, и вся Вселенная вокруг камня). Очевидно, что окружение может взаимодействовать с объектом и тем самым влиять на его состояние. Кроме того, в окружении так или иначе записывается информация о состоянии объекта. И объект, конечно, тоже в какой-то форме записывает информацию о состоянии окружения. Под «записью информации» мы имеем в виду любое изменение состояния подсистем под влиянием взаимодействия между ними.

Пример замкнутой (изолированной, целостной) системы — Вселенная. В ней есть всё, что есть, всё, что может быть. Вне ее нет ничего, что могло бы на нее повлиять, и нет ничего, где могла бы записаться информация о ее состоянии. Ведь если что-то подобное есть, это по определению является частью Вселенной и входит в нее. В любом случае замкнутая система будет оставаться в чистом состоянии, независимо от того, что происходит во внутренней структуре на уровне подсистем. Подобие замкнутых систем можно создать и в лабораторных условиях, для этого надо исключить влияние окружения на систему и проследить, чтобы состояние системы никак не сказывалось на состоянии окружения.