Если дерево падает в лесу и его никто не слышит, издает ли оно звук? Возможно нет, считают некоторые.
Физики обнаружили новый парадокс в квантовой механике - одной из двух наших самых фундаментальных научных теорий, наряду с теорией относительности Эйнштейна, – который ставит под сомнение некоторые здравые идеи о физической реальности.
Взгляните на эти три утверждения:
* Когда кто-то наблюдает за происходящим событием, оно действительно происходит.
* Можно сделать свободный выбор или, по крайней мере, случайный выбор.
* Выбор, сделанный в одном месте, не может мгновенно повлиять на отдаленное событие. (Физики называют это "локальностью".)
Все это интуитивные идеи, и в них широко верят даже физики. Но наши исследования, например, последние, опубликованные в Nature Physics, показывают, что все они не могут быть истинными – или сама квантовая механика должна сломаться на каком-то уровне.
Битва за реальность
Квантовая механика чрезвычайно хорошо описывает поведение крошечных объектов, таких как атомы или частицы света (фотоны). Но само описание ... очень странно.
Во многих случаях квантовая теория не дает однозначных ответов на такие вопросы, как "где сейчас находится эта частица? Вместо этого она дает только вероятности того, где частица может быть найдена, когда ее наблюдают.
Есть идея, что физические свойства, такие как "положение", фактически не существуют, пока они не измерены. И более того, поскольку некоторые свойства частицы не могут быть полностью наблюдаемы одновременно – например, положение и скорость – они не могут быть реальными одновременно.
Всем известный Альберт Эйнштейн, считал эту идею несостоятельной. В статье 1935 года вместе с коллегами-теоретиками Борисом Подольским и Натаном Розеном он утверждал, что в реальности должно быть нечто большее, чем то, что может описать квантовая механика.
В статье рассматривалась пара удаленных частиц в особом состоянии, известном теперь как" запутанное " состояние. Когда одно и то же свойство (скажем, положение или скорость) измеряется на обеих запутанных частицах, результат будет случайным.
Однако в 1964 году североирландский физик Джон Белл обнаружил, что аргумент Эйнштейна рушится, если провести более сложную комбинацию различных измерений на двух частицах.
Это звучит невероятно, но его эксперименты убедительно показали, что корреляции Белла (который утверждал, что некоторые физические свойства, фактически не существуют, пока они не измерены) действительно имеют место.
Для многих физиков это является доказательством того, что Бор был прав: физические свойства не существуют, пока они не измерены.
Но это поднимает ключевой вопрос: что такого особенного в "измерении"?
Наблюдатель, наблюдаемый
Эксперименты с измерением похожи, как один, на знаменитый " кот " Шредингера, мысленный эксперимент, в котором судьба кошки в коробке запутывается со случайным квантовым событием.
Что все это значит?
Возможно, мы никогда не сможем провести этот эксперимент с настоящими людьми. Но, однажды можно будет создать убедительную демонстрацию, если "котом" будет искусственный интеллект человеческого уровня, работающий в квантовом компьютере.
Хотя до окончательной проверки могут пройти десятилетия, если квантово-механические предсказания останутся верными, это имеет серьезные последствия для нашего понимания реальности – даже больше, чем корреляции Белла.
И тогда обнаруженные нами корреляции не смогут быть объяснены простым утверждением, что физические свойства не существуют, пока они не измерены, тогда под сомнение ставится абсолютная реальность самих результатов измерений.
Существуют еще теории, такие как де Бройль-Бом, которые постулируют "действие на расстоянии", в котором действия могут иметь мгновенные эффекты в других частях Вселенной. Однако это находится в прямом противоречии с теорией относительности Эйнштейна.
Некоторые ищут теорию, которая отвергает свободу выбора, но они либо требуют обратной причинности, либо кажущейся заговорщической формы фатализма, называемой "сверхдетерминизмом".
Другой способ разрешить этот конфликт - сделать теорию Эйнштейна еще более относительной. Для Эйнштейна разные наблюдатели могли расходиться во мнениях относительно того, когда или где что – то происходит, но то, что происходит, было абсолютным фактом.
Однако в некоторых интерпретациях, таких как реляционная квантовая механика, квантово-квантовая механика или многомировая интерпретация, сами события могут происходить только относительно одного или нескольких наблюдателей. Упавшее дерево, замеченное одним, может не быть фактом для всех остальных.
Все это не означает, что вы можете выбрать свою собственную реальность. Во-первых, вы можете выбрать, какие вопросы вы задаете, но ответы на них дает мир. И даже в реляционном мире, когда два наблюдателя общаются, их реальности переплетаются. Таким образом, может возникнуть общая реальность.
А это значит, что если мы оба станем свидетелями падения одного и того же дерева и вы скажете, что не слышите его, вам, возможно, просто нужен слуховой аппарат.
Источник: https://zen.yandex.ru/media/iwanttobelieve/fiziki-obnarujili-kvantovyi-paradoks-kotoryi-stavit-pod-somnenie-samu-realnost-5f4b875984ce774018df83d4
