Ванна Архимеда: Краткая мифология науки - страница 32
Но по сути его работы посвящены, во-первых, построению квантовой механики, а во-вторых, — скрытому в ней смыслу. Что такое материя, или, точнее, как наше сознание представляет себе материю? Этот вопрос неотступно преследовал австрийского физика. Обильную пищу для размышлений ему дала опубликованная Эйнштейном в 1935 году статья, в которой вопрос о законности квантовой механики ставится в свете проблемы измерений. По мнению Шрёдингера, функция ψ (ее называют «пси-функция») описывает реальность единой системы. В глазах Эйнштейна — напротив: она дает статистическое описание совокупности систем, и он будет придерживаться этой точки зрения до последнего вздоха.
В последовавшей переписке, датированной августом 1935 года, видно столкновение двух метафор. обозначившее природу меняющейся парадигмы.
Предположим, — пишет Эйнштейн Шрёдингеру, — что системой является некое вещество в состоянии неустойчивого химического равновесия, например бочка пороха, которая может в любой момент взорваться из-за внутренних сил и среднее время жизни которой порядка одного года. В принципе эту систему очень легко представить в квантовой механике. Вначале ее волновая функция характеризует ее состояние как полностью определенное. Но из твоего уравнения следует. что по происшествии года это будет уже не так. Пси-функция будет описывать своего рода смесь, включающую систему, еще не взорвавшуюся, и систему, которая уже взорвалась. Самая искусная интерпретация не позволит преобразовать эту функцию в адекватное отражение реального положения вещей.
В ответном письме Шрёдингер возражает:
В изолированной комнате находится счетчик Гейгера и малое количество урана — настолько малое, что в течение следующего часа вероятность деления одного атома в точности равна вероятности, что ни один атом не распадется. Промежуточный размножитель устроен так, что деление единственного ядра приводит к разрушению склянки, содержащей синильную кислоту. Это склянка и еще — прискорбное обстоятельство — некий кот также находятся внутри комнаты. Тогда по прошествии часа пси-функция всей системы будет содержать смесь в равных долях мертвого кота и кота живого, sic venia verbo[35].
Отсюда возникает проблема квантового измерения. Нужно в тот или иной момент произвести редукцию волнового пакета, то есть перейти от суперпозиции двух состояний (мертвого кота и живого кота) к одному-единственному.
Очевидно, есть только два решения. Первое, идеалистическое, долгое время защищали Юджин (Ойген) Вигнер и Джон (Янош) фон Нейман; оно заключается в том, что суперпозиция состояний исчезает в тот момент, когда наблюдатель заглядывает в комнату в окошко. Если же предположить, что по каким-то причинам окошко для наблюдателя недоступно, но в нем установлен фотоаппарат, пленку которого можно проявить лишь по происшествии года, то трудно настаивать, что восприятие состояния кота наблюдателем действительно задним числом. С точки зрения материалистического решения редукция волнового пакета происходит в момент срабатывания механизма, разбивающего склянку, так как именно переход от микроскопического уровня (атома урана) к макроскопическому (устройству механизма) уничтожает квантовые эффекты. Заметим, что у этого решения есть свои трудности: в числе прочих — возможность мгновенной передачи действия на расстояние.
Одним словом, история с котом показывает, что присутствие наблюдателя искажает наблюдение. Это искажение влечет за собой редукцию волнового пакета, а следовательно — к счастью, — и возникновение осязаемого результата (наблюдаемая траектория в пузырьковой камере, мерцание экрана и, наконец, жизнь или смерть кота). Но квантовая теория, столь могучая в решении своих задач, не предлагает никакой корректной теории измерения. В этом и заключается вопрос, поставленный парадоксом Шрёдингерова кота.
Что нам еще расскажет этот котик? Прежде всего, что у нас пока нет никакого Священного Писания, где изложена объективная правда о существующем мире и управляющих природой законах, не зависящих от присутствия или отсутствия открывающих их людей-наблюдателей. Бор и Гейзен берг верили (теперь известно, что с «квантовой» точки зрения они были не правы): мы не можем наблюдать за объектом, не воздействуя на него и не изменяя его. Для них, по словам Шрёдингера, «таинственная граница между объектом и субъектом разрушена». Сам же он не придерживался подобных взглядов. «Созерцающий дух не является физической системой и не может взаимодействовать ни с какой физической системой». Шрёдингер любил Эдгара По и приводил в пример рассказа «Маска красной смерти»: смельчак-танцор, рискнувший снять маску с незнакомца, не видит за ней ничего, кроме пустоты. Таким же образом, наблюдателя невозможно обнаружить в нашем представлении мира просто потому, что он и сть наше представление мира и, будучи причастен целому, не может проявиться в его части.