Парадокс мира квантовой механики

Уравнение Шрёдингера построены для четырёхполярного мира. Его смысл, некоторым образом,отображается и на линейный ум. Та же часть этого пространства, которая не отображается на линейный ум учёных цивилизации Запада, оказалась пародоксальной и непостижимой для "непосвещённого читателя"

Кошка Шрёдингера

Один из основоположников квантовой физики, австрийский ученый Эрвин Шредингер, размышляя о странностях поведения частиц, поставил в 1935 году мысленный эксперимент, который до сих пор смущает умы.

В закрытый ящик помещёна кошка. В ящике имеется механизм, содержащий радиоактивное ядро и ёмкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность того, что ядро распадётся за 1 час, составляет 50 %. Если ядро распадается, оно приводит механизм в действие, он открывает ёмкость с газом, и кот умирает. Согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдения, то его состояние описывается суперпозицией двух состояний — распавшегося ядра и не распавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мёртв одновременно. Если же ящик открыть, то экспериментатор обязан увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние — «ядро распалось, кот мёртв» или «ядро не распалось, кот жив».

Вопрос стоит так: когда система перестаёт существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное?

Цель эксперимента — показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции и кот либо становится мёртвым, либо остаётся живым, но перестаёт быть смешением того и другого.

Вопреки расхожим представлениям, сам Шрёдингер придумал этот опыт вовсе не потому, что он верил, будто «мёртвоживые» кошки существуют. Сам же Шрёдингер считал квантовую механику неполной и не до конца описывающей реальность в данном случае. Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мёртвым, или существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью, то это означает, что это верно и для атомного ядра. Оно обязано быть либо распавшимся, либо не распавшимся.

Что можно сказать о кошке, глядя на закрытый ящик?

С житейской точки зрения, кошка либо жива, либо нет. Но законы квантовой физики предполагают, что кошка и жива, и мертва одновременно с вероятностью 0,5. И такое ее странное состояние будет продолжаться до тех пор, пока какой-нибудь наблюдатель не снимет эту неопределенность, заглянув в ящик.

Шредингер и сам был не рад, когда запустил в оборот такую абстракцию. Ученые всех стран переполошились. Выходит, и человек может быть наполовину жив - наполовину мертв.

Так как понимать?

В копенгагенской интерпретации система перестаёт быть смешением состояний и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение. Эксперимент с котом показывает, что в этой интерпретации природа этого самого наблюдения определена недостаточно. Некоторые полагают, что опыт говорит о том, что до тех пор, пока ящик закрыт, система находится в обоих состояниях одновременно, в суперпозиции состояний «распавшееся ядро, мёртвая кошка» и «не распавшееся ядро, живая кошка», а когда ящик открывают, то только тогда происходит коллапс волновой функции до одного из вариантов. Другие полагают, что «наблюдение» происходит, когда частица из ядра попадает в детектор. Однако в копенгагенской интерпретации нет чёткого правила, которое говорит, когда это происходит, и потому эта интерпретация неполна до тех пор, пока такое правило в неё не введено или не сказано, как его можно ввести в принципе. Точное правило таково: случайность появляется в том месте, где в первый раз используется классическое приближение.

По этим предположениям, опираются на следующий подход: в макроскопических системах не наблюдаются квантовые явления. Поэтому, если накладывать макроскопическую волновую функцию на квантовое состояние, то из опыта должны заключить, что суперпозиция разрушается. Вообще-то не совсем ясно, что является «макроскопическим» вообще. Однако про кошку точно известно, что она является макроскопическим объектом. Таким образом, копенгагенская интерпретация не считает, что до открытия ящика кот находится в состоянии смешения живого и мёртвого.

Существует также многомировая интерпретация Эверетта и совместные истории. В многомировой интерпретации квантовой механики, которая не считает процесс измерения чем-то особенным, оба состояния кошки существуют, но декогерируют. Когда наблюдатель открывает ящик, он «связывается» с кошкой и от этого образуются два состояния наблюдателя, соответствующие живой и мёртвой кошке, которые не взаимодействуют друг с другом.

Тот же механизм квантовой декогеренции бытует и для совместных историй. В этой интерпретации только «мёртвая кошка» или «живая кошка» могут быть в совместной истории. Другими словами, когда ящик открывается, Вселенная расщепляется на две разные Вселенные, в одной из которых наблюдатель смотрит на ящик с мёртвым котом, а в другой…. другой наблюдатель смотрит на живого кота. Парадокс?

Космолог Макс Тегмарк предложил вариацию опыта с котом Шрёдингера под названием «машина для квантового самоубийства». Он рассматривает эксперимент с кошкой с точки зрения самой кошки и утверждает, что таким образом можно экспериментально различить копенгагенскую и многомировую интерпретации.

Другая вариация эксперимента — это опыт с другом Вигнера.

Физик Стивен Хокинг однажды воскликнул: «Когда я слышу про кота Шрёдингера, моя рука тянется за ружьём!» Фактически Хокинг и многие другие физики придерживаются мнения, что «Копенгагенская школа» интерпретации квантовой механики подчёркивает роль наблюдателя безосновательно.

Окончательного единства среди физиков по этому вопросу всё ещё не достигнуто. Распараллеливание миров в каждый момент времени соответствует подлинному недетерминированному автомату, в отличие от вероятностного, когда на каждом шаге выбирается один из возможных путей в зависимости от их вероятности.

И вновь факт!

Постепенно все немного успокоилось. Специалисты сошлись на том, что законы микромира не стоит переносить на большой мир. Другими словами - что дозволено электрону, то человеку ни-ни. Но недавно ситуация вновь стала зыбкой.... Кристофер Монро из Института стандартов и технологий (США) экспериментально показал реальность парадокса «кошки Шредингера» на атомном уровне. Опыт выглядел следующим образом: ученые взяли атом бериллия и мощным лазерным импульсом оторвали у него один из двух электронов. У оставшегося на орбите электрона существовали две возможности - либо вращаться по часовой стрелке, либо против. Но физики лишили его выбора, затормозив частицу все тем же лучом лазера. Тут-то и произошло невероятное. Атом гелия раздвоился, реализовав себя сразу в обоих состояниях: в одном электрон крутился по часовой стрелке, в другом – против часовой...

Парадоксы неожиданных миров

Люди линейного ума привыкли к закону причин и следствий, как к незыблемому и единственному виду ориентира на события, в которых есть исходные причины и есть результат, то есть следствие. Люди постоянно ищут причины событий, явлений.

Физики устремились к «первоэлементам» всего материального мира.

Биологи устремились к первопричинам живой материи.

Даже обыденные люди ищут причины своих неудач и успехов. На результат должны быть причины, и наоборот.

Но вот мы шагнули, к примеру, в трёхполярный мир. Для объектов ℮^a, ℮^b, ℮^c будет естественным отношение ℮^a + ℮^b + ℮^c = φ.

Так как четвёртого не дано, то ℮^a + ℮^b = ℮^c, ℮^a + ℮^c = ℮^b, ℮^b + ℮^c = ℮^a.

Получается некоторый парадокс, когда «родитель» сам становится результатом своего следствия.

Что является теперь причиной? Из приведённого примера видно, что следствие является причиной своей причины, а причина является следствием своего следствия. Для линейного ума круто!

Представьте себе, что вы являетесь родителем своих родителей и, в то же время, являетесь сыном своих сыновей. Более того, всё это одно и то же: вы и родитель, и сын, в одном лице по отношению к одним и тем же людям!

Итак, причин и следствий больше нет; причинно-следственная цепь вырождается уже в трёхполярном мире. Можно было бы взять пятиполярный или семиполярный мир. Там нет привычной линейному уму двухполярности. Там всё ещё "круче".

Теперь посмотрите на все концепции, теории, обоснования, Учения, мировоззрения глазами….трёхполярного мышления. Что останется от них? Ничего!

Теперь внимательно пересмотрите все современные физические законы и научные знания.

Может ли быть доказана теорема без заложенного в ней принципа причин и следствий?

Может ли существовать формальная логика без причин и следствий?

Может ли быть поставлен физический эксперимент без постановки задачи и наблюдения результата, то есть следствия?

Может ли быть изложена некоторая концепция без предпосылок и вытекающих отсюда, ожиданий результатов, исполнения чаяний?

Всё современное научное знание и даже обыденное мышление не пригодно в таких мирах.

На этом странность необыденных миров, а, следовательно, подобного знания и вида мышления, не заканчивается. Но есть и обратная сторона – ум способен отображать только те законы действительного мира, каков он сам.

К счастью всему есть мера, и линейному уму, тоже.

Когда началась ломка линейного ума?

Я оставлю пока в покое изыскания древних мудрецов Востока, так как с мерой линейного ума столкнулись и в наше время. Это началось в физике микромира. Того самого мира, в котором масса начинает теряться.