Шаг назад

 

Принцип 2. При измерении или наблюдении квантовой системы реализуется только одна перспектива.

Под словом «реализация» будем понимать такое событие, когда одна из квантовых перспектив будущего превращается в наблюдаемый факт настоящего.

Сказка по ходу

Как у того богатыря – потерял, например, коня – всё, перспектива реализовалась.

Что именно вызывает реализацию – науке это пока не известно. Точнее говоря, неизвестно необходимое условие реализации.  Зато известно достаточное условие: если мы измерим или пронаблюдаем какой-либо параметр системы, то реализация одной и только одной из перспектив, связанных с этим параметром, произойдёт обязательно. Поэтому дальше мы, не углубляясь в философские дебри типа «проблемы наблюдателя», будем считать, что реализация вызывается измерением.

В случае измерения спина протона мы получим исход либо «спин положительный», либо «спин отрицательный», оба вместе – никогда. Так что наблюдать суперпозицию перспектив прямо невозможно, ведь любое наблюдение «выдаёт» только  один безальтернативный исход. Можно лишь предполагать реальность суперпозиции перспектив, строить на этом предположении разные формулы и проверять предсказания этих формул в экспериментах. Пока что, кстати, все предсказания, сделанные исходя из принципа 1, подтверждаются.

Замечание для сомневающихся

Между прочим, единственную классическую перспективу наблюдать нельзя тоже, можно лишь постфактум увидеть её реализацию. Тем не менее, любой закон классической физики безоговорочно  подразумевает, что такая перспектива будущего существует. Взять хоть простейшее, первый закон Ньютона: свободное тело движется по прямой с неизменной скоростью. По сути дела, утверждается, что где-то в самом теле или в природе «записана программа» этого равномерного движения. Но покажите мне эту запись! Что, скажете, природа, мол, устроена так, что эта программа принципиально не наблюдаема, наблюдаемы лишь результаты её работы? Вот, вы сами только что сказали, что в природе существуют ненаблюдаемые вещи. Так в чём тогда претензии к квантовой механике? В том, что она честно переводит «заметённое под ковёр» философское построение о существовании ненаблюдаемого в ранг ясного физического постулата? 

В этом разделе следует уточнить вот ещё что. Сам по себе процесс измерения может включать в себя несколько этапов. Надо чётко понимать, что реализация осуществляется только в тот момент, когда происходит связанное с измерением классическое событие. То есть, такое, которое может быть зафиксировано наблюдателем. В частности, при измерении спина реализация осуществляется не тогда, когда протон попадает в прибор, а тогда, когда исход хотя бы в принципе может быть однозначно предсказан наблюдателем. Для пояснения этой важной идеи немного изменим конструкцию прибора.

Рисунок 4-1

Пусть прибор включает в себя сепаратор и два датчика,  отстоящие на некотором удалении. Сепаратор разделяет попадающие в него частицы на два канала. Протон с положительным спином попадает в «плюс-канал» и через некоторое время – в плюс-датчик. Протон с отрицательным  спином попадает в «минус-канал» и затем в минус датчик. Условимся, что в сепаратор протон попадает в момент , а датчиков достигает в момент . 

Лабораторная практика

На самом деле традиционный «спиномер» – прибор Штерна-Герлаха, именно так и работает. Подробно принцип действия ПШГ был описан вот здесь.   

В данном случае реализация одной из перспектив происходит только тогда, когда срабатывает один из датчиков, то есть, в момент . В промежуток времени между  и  протон по-прежнему пребывает в суперпозиции двух перспектив.

Немного философии

Некоторые толкуют это так, что протон до срабатывания датчика находится в разных местах (разных каналах) одновременно. Но я предпочитаю другое толкование: одновременно существуют не «раздвоившийся» объект в разных местах, а две разных перспективы: обнаружить объект в плюс-канале или в минус-канале.

Но можно ли сказать, что срабатывание одного из датчиков является обязательным условием реализации? Не всегда. «Детонатором» реализации является любое классическое событие, позволяющее получить однозначную информацию о состоянии протона.  Продемонстрируем это следующим экспериментом.

Рисунок 4-2

Теперь минус-датчик установлен близко к сепаратору, а плюс-датчик отнесён на значительное расстояние. Допустим, в момент  источник генерирует протон. Если скорость движения частицы нам известна с достаточной точностью, то мы знаем, что в момент, допустим, , она достигнет сепаратора. И если там протон уйдёт в минус-канал, то в момент  он непременно попадёт в минус-датчик. Если же в момент  минус-датчик не срабатывает, то у нас появляется информация о том, что частица однозначно находится в плюс-канале. В данном случае реализация происходит в момент , хотя ни один датчик пока не сработал.

Сказка ль?

Предположим, богатырь поехал в сторону «потерять коня». Он что, сразу станет безлошадным, как только двинется в этом направлении? Навряд-ли, надо ведь ещё достичь тех мест, где гибнут кони. Пока не достиг – есть возможность передумать, вернуться к камню и выбрать другой путь. Так что будущее богатыря по-прежнему в совокупности трёх перспектив. Когда же конкретно произойдёт реализация перспективы «потерять коня»? Можно было бы сказать: когда произойдёт взаимодействие с фатальной для коня сущностью. Но я бы сформулировал ещё более заковыристо: когда это взаимодействие станет неизбежным. Вот и с протоном похожая история - реализация одной из перспектив происходит в тот момент, когда это становится абсолютно неизбежным. Как бы мутно это не звучало, но, похоже, так оно и есть в действительности.

Подумайте над этим, но лучше потом, когда дочитаете статью.

Шаг вперёд