Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мертвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), это означает, что это верно и для атомного ядра. Оно обязательно будет либо распавшимся, либо не распавшимся. Другими словами, когда ящик открывается, Вселенная расщепляется на две разные вселенные, в одной из которых наблюдатель смотрит на ящик с мертвым котом, а в другой – наблюдатель смотрит на живого кота.
Копенгагенисты объяснили эту ситуацию следующим образом. По их мнению, пока ящик закрыт, система находится в обоих состояниях одновременно, в суперпозиции состояний «распавшееся ядро, мертвый кот» и «не распавшееся ядро, живой кот». А когда ящик открывают, происходит коллапс волновой функции одного из вариантов. То есть система перестает быть суперпозицией состояний и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение. Возникла мысль о том, что на выбор той или иной позиции из нескольких возможных влияет сознание наблюдателя.
Окончательного единства среди физиков по этому вопросу достигнуто не было.
Физик Стивен Хокинг однажды воскликнул: «Когда я слышу про кота Шредингера, моя рука тянется за ружьем!» Фактически Хокинг и многие другие физики придерживаются мнения, что «копенгагенская школа» интерпретации квантовой механики подчеркивает роль наблюдателя безосновательно.
Друг Вигнера
Теперь давайте взглянем на ситуацию глазами другого физика, находящегося за пределами лаборатории.
Физиком Юджином Вигнером, лауреатом Нобелевской премии по физике 1963 года, был рассмотрен парадокс, получивший название «друг Вигнера».
В эксперимент с котом он ввел категорию друзей.
Предположим, что Эрвин, друг Вигнера, находящийся в лаборатории, открыл коробку и обнаружил, что кот жив.
Эрвин «произвел измерение», и с точки зрения квантовой механики его следует включить в рассматриваемую систему «кот – устройство – исследователь».
Действительно, на более конкретном уровне Эрвин состоит из молекул, атомов и частиц (они же волны), которые подчиняются квантовым законам. Поэтому ему (Эрвину) соответствует некий вектор состояния.
Безусловно, мы все состоим из молекул, атомов, частиц (одновременно волн) и пока не сделаем выбор в экзистенциальном смысле, находимся в состоянии «может быть». И всегда в промежутках между выборами мы находимся в этом состоянии. Неслучайно древние говорили: «Существование предшествует сущности».
Для Эрвина волновая функция (квантовая неопределенность) разрушилась: кот на 100 % жив или на 0 % мертв. Однако Юджин, находящийся в коридоре, этого не знает. И с его точки зрения вся экспериментальная система, в том числе и Эрвин, продолжает находиться в состоянии «может быть».
Когда Эрвин высунет голову в дверь и крикнет: «Кот жив», вектор состояния (квантовая неопределенность) для Юджина разрушится.
В лаборатории на другом берегу океана другой физик с нетерпением ждет телефонного звонка от Юджина о результатах смертоносного эксперимента. С его точки зрения вектор состояния коллапсирует (неопределенность исчезнет), когда Юджин сообщит ему результат.
А для четвертого физика, который ждет сообщения от третьего, вектор состояния еще не коллапсировал.
Но все остальные друзья еще не признали кота живым и сделают это только тогда, когда им сообщат результат эксперимента. Таким образом, кота можно признать полностью живым только тогда, когда все люди в мире узнают результат эксперимента. До этого момента в масштабе большой Вселенной кот остается полуживым и полумертвым одновременно.
Напрашивается вывод: для Вселенной именно этот сигнал разрушает вектор состояния, иными словами, переводит квантовый объект в определенное состояние из множества возможных. Как показал Вигнер, многократно добавляя к системе новые внешние объекты, можно последовательно распространить эту неопределенность на всю Вселенную.
Рассмотренный парадокс является иллюстрацией задачи, называемой «наблюдение над наблюдателем». Сам Вигнер в качестве выхода из сложившейся парадоксальной ситуации предложил принять ключевую роль сознания наблюдателя в процессе квантовой редукции[9].
Заметим, что речь здесь может идти только о «сознании» как о субъекте, но никак не о нервной системе и мозге человека. Значение этого аргумента в пользу существования сознающего «Я» человека, принципиально отличного от мозга, физического тела и в целом от того, что мы называем «материальным миром», и играющего первичную роль по отношению к этому материальному миру, трудно переоценить.
Так в каком же состоянии находился квантовый объект, измеренный оператором Эрвином, по отношению к внешнему наблюдателю Юджину?
Квантово-информационная концепция дает такой ответ. Перед измерением частица находилась в неопределенном состоянии. Поскольку оператор Эрвин является воспринимающим субъектом, акт квантовой редукции произойдет сразу же после измерения состояния частицы. Присутствие второго наблюдателя Юджина уже не может что-либо добавить или как-либо повлиять на результат эксперимента.
Если вместо оператора Эрвина в камере находится компьютер, ситуация становится принципиально иной. До того, как результат будет воспринят сознательным наблюдателем, он все еще не существует в однозначном виде. Он не определен. Согласно квантовой механике, свойства объектов не существуют до момента их измерения. Его переведет в то или иное состояние сознание наблюдателя! Именно оно заставит объект сделать выбор и перейти в определенное состояние из множества возможных.
Весьма авторитетные теоретики (Вигнер, Эспанья, Уилер, Эверет) разработали такой подход, в соответствие с которым сознание наблюдателя – такой же сущностный элемент наблюдаемой Вселенной, как и сама физическая Вселенная, и именно сознание наблюдателя (человека) творит Вселенную!
С этой точки зрения «принцип реальности» содержится не в физическом мире, а в плоскости сознания.
Единство человека и наблюдаемого им мира
Если прибор искажает то, что измеряет, то исследуемый квантовый объект необходимо изолировать от внешних воздействий. Но как изолировать, например, электрон от исследовательской аппаратуры? Насколько большим должно быть расстояние между изучаемым электроном и исследователем, если учесть, что электрон одновременно есть волна? Волна же распространяется в пространстве. В принципе, оно должно быть бесконечно большим. Только в этом случае исследуемая частица будет представлять собой самостоятельную физическую единицу.
На практике это невозможно, да и не нужно. В конце концов, все относительно. Можно представить электрон не самостоятельной единицей, а частью системы, которая включает в себя процессы подготовки, измерения, измерительные приборы и самого исследователя.
Именно так и происходит при изучении мироздания. Ученый невольно становится частью того, чего изучает, причем не пассивной, а весьма активной его частью. Это поняли, когда столкнулись с потрясающими феноменами, например, такими, как в двухщелевом эксперименте.
В атомной физике свойства объекта имеют значение только во взаимодействии этого объекта с наблюдателем. Исследователь решает, каким образом он будет осуществлять эксперимент и проводить измерения, и в зависимости от своего решения получает характеристику свойства наблюдаемого объекта. Если эксперимент проводится по-другому, то свойства наблюдаемого объекта тоже изменяются.
Таким образом, на уровне атома «объекты» могут быть поняты только в терминах взаимодействия между процессами подготовки и наблюдения. Конечным звеном цепочки всегда будет человеческое сознание.
Следовательно, в атомной физике ученый не может играть роль стороннего наблюдателя, он обречен быть частью наблюдаемого им мира до такой степени, что сам воздействует на свойства наблюдаемых объектов. Ученик Эйнштейна, известный теоретик Джон Уилер, считая активное участие наблюдателя самой важной особенностью квантовой теории, предложил заменить слово «наблюдатель» словом «участник».
По словам Уилера: «Самое важное в квантовом принципе – это то, что он разрушает представление о мире, „бытующем вовне“, когда наблюдатель отделен от своего объекта плоским стеклянным экраном толщиной в двадцать сантиметров. Даже для того, чтобы наблюдать такой крошечный объект, как электрон, приходится разбить стекло. Наблюдатель должен забраться под стекло сам, разместить там свои измерительные приборы. Он должен сам решить, что измерять – импульс или местонахождение. Если ввести туда оборудование, способное измерить одну из этих величин, это исключит возможность размещения аппаратуры, способной измерить другую. Более того, в процессе измерения изменяется состояние самого электрона. После этого Вселенная никогда не станет такой, какой она была раньше. Для того чтобы описать то, что происходит, нужно зачеркнуть слово „наблюдатель“ и написать „участник“. В каком-то непредвиденном смысле наша Вселенная – это участвующая Вселенная» [14].
Лауреат Нобелевской премии по физике Брайан Джозефсон как-то заметил, что в упорных поисках странных новых частиц физики, возможно, создают свою собственную реальность. Например, конкретная частица, названная аномалоном, обладает свойствами, меняющимися от лаборатории к лаборатории. Предполагают, что свойства этой частицы зависят от того, кто ее находит и создает.
А физик Э. Уолкер в своей книге «Физика сознания. Квантовый разум и значение жизни» пишет: «Мы открыли, что наблюдатель – доступный инструмент реальности, и мы соприкоснулись со своей собственной природой. Мы обнаружили постоянно действующее там сознание, смотрящее на нас как на актеров на сцене реальности и играющее роль писателя, пишущего пьесу, в которой мы играем» [15].
Благодарим за внимание.
Литература
1. Кэрролл Л. Крайон. Книга 2. Не думай как человек. Ченнелинг – ответы на насущные вопросы. К.: София, 2006.
2. Ацюковский В. А. Популярная эфиродинамика, или Как устроен мир, в котором мы живем. М.: Знание, 2006.
3. Ученый, заморозив свет, остановил настоящее // http://www.rususa.com/news/news.asp-nid-4218-catid-6-lang-rus
4. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1984.
5. Аксенов А. П., Пак В. В. Знахарь и ученый о чистой и нечистой силе. М.: Астрель, 1997.
6. Капра Ф. Дао физики. Исследование параллелей между современной физикой и мистицизмом Востока. СПб.: Орис, 1994.
7. Интервью с академиком Ф. Я. Шипуновым. Почему ошибочна теория относительности Альберта Эйнштейна? // На грани невозможного. 2001. № 10. С. 16.
8. Шипов Г. И. Теория физического вакуума. М.: Наука, 1996.
9. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике. М.: Мир, 1997.
10. Заречный М. Квантово-мистическая картина мира. Структура реальности и путь человека. СПб.: Весь, 2007.
11. Уилсон Р. А. Квантовая психология. К.: Янус, 1999.
12. Акимов А. Е., Московский А. А. Квантовая нелокальность и торсионные поля. Препринт № 19. М.: МНТЦ ВЕНТ, 1991.
13. Кот Шредингера // http://ru.wikipedia.org/wiki/
14. Шелдрейк Р. Новая наука о жизни. М.: Рипол Классик, 2005.
15. Даброу П. Ф., Лапьер Д. П. Элегантное обретение силы. Эволюция сознания. СПб.: Весь, 2007.
Лекция № 16. Развитие рациональной науки. Чудо нелокальности
Чудо нелокальности
Дорогие друзья!
Все доквантовые модели мира, включая теорию относительности Эйнштейна, предполагали, что любые корреляции (взаимозависимости) требуют связей. В ньютоновской физике – связь механическая и детерминистская; в термодинамике – механическая и статистическая; в теории относительности – связь выступает как результат искривления пространства, но в любом случае корреляция предполагает некоторую связь. Такая связь (такое взаимодействие) называется локальной (лат. localis – местный).
В качестве простой модели мира все физики доквантовой эпохи принимали бильярдный стол. Если лежащий на нем шар приходит в движение, причина лежит в механике (удар другого шара), полях (воздействие электромагнитного поля толкает шар в определенном направлении) или геометрии (стол наклонен). Но без причины шар двигаться не будет.
Теорема Белла
Однако в 1965 году доктор Джон С. Белл опубликовал работу, кратко названную физиками «теоремой Белла», которая буквально перевернула представления ученых.
В физике теорема – это не просто «теория», а математическое доказательство, которое должно быть признано истинным, если в нем нет математических ошибок, и если эксперименты, лежащие в его основе, воспроизводимы. Белл доказал свою теорему математически точно. Ее весьма тщательно проверил Д. Бом, а несколько лет спустя были произведены эксперименты, подтверждающие правильность теории.
Суть теоремы Белла в следующем: не существует изолированных систем; каждая частица Вселенной находится в «мгновенной» связи со всеми остальными частицами. Вся система, даже если ее части разделены огромными расстояниями и между ними отсутствуют сигналы, поля, механические силы, энергия и т. д., функционирует как единая система [2].
Белл математически точно доказал, что должны иметь место нелокальные эффекты, если квантовая механика действует в наблюдаемом мире. Что это значит? Это значит, что если на бильярдном столе шар А внезапно поворачивается по часовой стрелке, то в этот же момент на другом конце стола шар Б так же внезапно повернется против часовой стрелки. Вот такой наблюдаемый эффект в квантовом мире называется нелокальным.
Словом, нелокальность – это наличие таких областей в пространстве и времени, в которых не действуют известные нам физические законы. Наличие нелокальности в квантовом мире предполагает мгновенное действие на расстоянии, то есть распространяющееся с бесконечно большой скоростью. Стоит напомнить, что классический тип нелокальной связи – это «магическая» связь.
К тому времени экспериментально был открыт ряд эффектов, объяснить которые можно было только влиянием некой потусторонней силы. Например, парадокс Эйнштейна – Подольского – Розена (ЭПР-парадокс). Когда ученые в сильном магнитном поле расщепили частицу атома, обнаружилось, что разлетающиеся осколки мгновенно имеют информацию друг о друге. Между осколками распавшейся частицы сохраняется связь, вроде переносной рации, так что каждый в любой момент знает, где находится другой и что с ним происходит. Поскольку никакого разумного объяснения этому факту не нашлось, среди научной общественности практически единодушно существовало мнение, что ЭПР-парадокс имеет «метафизический» характер [3].
В теореме Белла, которую весьма тщательно проверил физик Д. Бом, нет ошибок, а подтверждающие ее эксперименты были многократно повторены доктором А. Аспектом из Орсе. Причем нелокальные корреляции так же четко проявлялись в эксперименте, как и в уравнениях (в теории) [4].
Эксперимент Аспекта
В 1982 году физики Ален Аспект, Жан Далибар и Жерар Роже из Института оптики Парижского университета произвели долгожданный эксперимент и получили положительный результат. Рассмотрим упрощенную версию такого эксперимента, которая была разработана в ходе исчерпывающего анализа, данного Дэвидом Бомом.
В эксперименте, доказывающем существование нелокальных связей, участвуют два электрона, вращающиеся в противоположных направлениях так, что их суммарный спин[10] равен нулю, хотя направления осей вращения неизвестны.
Ученые начинают удалять электроны друг от друга методами, которые никак не воздействуют на спин частиц. Суммарный спин остается равным нулю, даже если эти электроны находятся один в Лондоне, а другой – в Нью-Йорке.