В рамках эксперимента с двумя щелями легко утверждать, что любая из частиц – фотон или электрон – может попасть только в одну из двух щелей, так как эти частицы неразрушимы. Далее можно с полным правом спросить: и в какую же щель она попала? Многие великие физики ставили эксперименты, призванные проследить путь частицы через одну или другую щель. Для этого пытались использовать явление интерференции. Однако все они приходили к поразительному выводу: невозможно одновременно и проследить путь частицы, и наблюдать интерференцию. Можно поставить опыт так, чтобы определить, через какую именно щель проходит фотон. Но если такой эксперимент поставлен, то фотоны начинают бить в одну и ту же точку на экране, как шарики, совершенно не создавая интерференции и волновой ряби. Проще говоря, они ведут себя именно как частицы, а не как волны. Эксперимент с двумя щелями демонстрирует квантовую странность во всей красе, поэтому мы подробно рассмотрим и проиллюстрируем его в следующей главе.
Кстати, когда мы наблюдаем за прохождением элементарной частицы через барьер, сразу происходит коллапс волновой функции. Частица теряет свою вероятностную свободу выбора из двух вариантов – волнового и корпускулярного – и реализуется в одной из двух ипостасей.
Тем не менее это еще не все. Стоит нам признать, что мы не можем узнать о частице и направление движения, и ее интерференционный рисунок, как это умозаключение приводит нас к еще более странным фактам. Допустим, мы работаем с группами запутанных фотонов. Они могут двигаться на большом расстоянии друг от друга, но их поведение всегда будет коррелировать.
Предположим, что два таких фотона (назовем их y и z) выпущены в двух разных направлениях, и повторим эксперимент с двумя щелями. Мы уже знаем, что фотон y таинственным образом пройдет через обе щели и создаст интерференционный рисунок при условии, что мы никак не измеряли его параметры, пока он не достиг экрана-детектора. В другом опыте мы настроим прибор, который позволит нам узнать путь второго запутанного фотона, z, находящегося на расстоянии многих километров от первого. Бинго: как только мы включаем прибор для определения пути фотона z, фотон y мгновенно «узнает», что мы можем дедуктивно определить его путь (поскольку этот путь будет ровно противоположен пути фотона z, иными словами – дополнителен ему). Фотон y внезапно прекращает давать интерференционный рисунок, причем он теряет волновые свойства в тот самый момент, когда мы включаем прибор для определения пути далекого фотона z, хотя мы при этом вообще не трогали фотон y. Именно так и произойдет – мгновенно, в реальном времени, даже если в этот момент фотоны y и z находятся в разных концах галактики.
Хотя все вышесказанное уже не вписывается в рамки возможного, странности на этом не заканчиваются. Логично предположить, что если мы сначала позволим фотону y проскочить через щель в экране-детекторе, а через долю секунды измерим траекторию его далекого фотона-близнеца, то сможем обойти законы квантовой физики. Ведь первый фотон уже прошел нужную траекторию до того, как мы попробовали определить направление его далекого близнеца. Соответственно, мы должны были бы узнать поляризацию обоих фотонов и рассмотреть их интерференционный рисунок. Правильно? Нет. При постановке такого опыта мы действительно получаем рисунок, но он не является интерференционным. Фотон y прекращает проходить через обе щели задним числом; интерференция прекращается. Складывается впечатление, что фотон y как-то «узнает», что по итогам опыта мы сможем определить его поляризацию, «узнает» это еще до попадания в поляризационный детектор.
Что получается? Имея на руках результаты этих опытов, что мы можем сказать о реальной последовательности событий, о настоящем и будущем? О пространстве и раздельности? Какие выводы мы можем сделать о нашей собственной роли и о том, как наши знания о событиях могут влиять на частицы, удаленные от нас на многие километры, причем влиять мгновенно? Как фотоны могут обмениваться информацией за нулевое время? Очевидно, фотоны-близнецы связаны каким-то особым образом, эта связь не нарушается при сколь угодно большом расстоянии между фотонами, не зависит от времени, пространства и даже причинно-следственных связей. Тем более интересно, какие выводы мы можем сделать о том, что такое наблюдение и «поле разумности», в котором протекают все эти эксперименты?
Что это значит?
Копенгагенская интерпретация была сформулирована в 1920-е годы силами неистовых гениев Гейзенберга и Бора. Они смело попытались объяснить странные результаты квантово-механических экспериментов хотя бы отчасти. Однако для полного осмысления результатов таких экспериментов требуется слишком радикально изменить мировосприятие. В сущности, копенгагенская интерпретация впервые открыто описывала феномен, на который примерно 40 годами ранее уже указывали Джон Белл и другие ученые: до акта измерения элементарная частица не существует в определенном месте и не движется в определенном направлении. Она пребывает в странном «никогде», то есть одновременно нигде и где угодно. Это зыбкое неопределенное состояние конкретизируется лишь с коллапсом волновой функции частицы. Совсем недавно сторонники копенгагенской интерпретации осознали, что при отсутствии наблюдателя природных феноменов на свете нет ничего реального. Копенгагенская интерпретация отлично вписывается в биоцентрическое представление о реальности, вне биоцентризма эта интерпретация остается совершенно загадочной.
Если мы стремимся сформулировать какую-либо альтернативную идею, а не удовлетворяться объяснением «коллапс волновой функции происходит потому, что за частицей кто-то наблюдает», а также обойтись без поправок на некое жуткое дальнодействие, то можем рассмотреть другую гипотезу. Она называется «многомировая интерпретация» и конкурирует с копенгагенской интерпретацией. В соответствии с этой гипотезой происходит все, что может произойти. Вселенная постоянно ветвится, как дрожжи при брожении, образуя целую бесконечность Вселенных. В этих бесчисленных вариантах реальности реализуются все потенциальные возможности, причем неважно, насколько они маловероятные. Вы живете в одной Вселенной. Но вокруг вас – мириады Вселенных. В одной из них вы пошли учиться не на фотографа, а на бухгалтера, либо все-таки переехали в Париж, либо женились на той девушке, с которой познакомились однажды во время автостопа. Согласно этой точке зрения, которую, кстати, разделяет наш современник Стивен Хокинг, один из величайших физиков-теоретиков, в нашей Вселенной вообще отсутствуют наложения и противоречия, нет никакого жуткого дальнодействия и нелокальности. Квантовые феномены, кажущиеся противоречивыми, а также все варианты личного выбора, которые вы, казалось бы, не совершаете, существуют в бесчисленных параллельных Вселенных.
Какая гипотеза верна? Все эксперименты с квантовой запутанностью, проведенные за последние десятилетия, красноречиво свидетельствуют в пользу копенгагенской интерпретации. А она, как было указано выше, отлично согласуется с концепцией биоцентризма.
Некоторые физики, например Эйнштейн, полагали, что странные алогичные квантовые процессы можно объяснить с помощью скрытых переменных (то есть еще не открытых и не понятых феноменов). Возможно, сам экспериментальный аппарат искажает поведение наблюдаемых частиц, а механизмы этого искажения пока еще неизвестны. Очевидно, мы не можем опровергнуть предположение о том, что какой-то результат возникает под действием еще неизвестного переменного фактора. Поэтому в таком утверждении не больше смысла, чем в предвыборных обещаниях.
