Shutterstock

Представьте, что вы открываете газету выходного дня и просматриваете страницы головоломок для судоку. Вы проводите утро, решая эту логическую головоломку, только чтобы на последних нескольких квадратах понять, что нет единого способа ее решить.

«Я, должно быть, совершил ошибку», - думаете вы. Итак, вы пытаетесь снова, на этот раз начиная с угла, который вы не смогли закончить, и возвращаясь обратно в другую сторону. Но то же самое происходит снова. Вы дойдете до последних нескольких квадратов и обнаружите, что нет единого решения.

Выяснение основной природы реальности согласно квантовой механике немного похоже на невозможную судоку. Независимо от того, где мы начинаем с квантовой теории, мы всегда попадаем в загадку, которая заставляет нас переосмыслить фундаментальные принципы работы мира. (Это то, что делает квантовую механику такой увлекательной.)

Позвольте мне провести вас в кратком путешествии глазами философа по миру согласно квантовой механике.

1. Жуткое действие на расстоянии

Насколько нам известно, скорость света (около 300 миллионов метров в секунду) - это предел скорости Вселенной. Альберт Эйнштейн широко высмеивал перспективу того, что физические системы влияют друг на друга быстрее, чем световой сигнал может перемещаться между ними.

Еще в 1940-х Эйнштейн назвал это «жуткое действие на расстоянии». Когда раньше казалось, что квантовая механика предсказывает такие жуткие события, он утверждал, что теория еще не должна быть завершена, и что более точная теория расскажет правду.

Сегодня мы знаем, что маловероятно, что существует лучшая теория. И если мы думаем, что мир состоит из четко определенных, независимых частей «материала», тогда наш мир должен быть таким, в котором между этими частями допустимы жуткие действия на расстоянии.

2. Ослабление власти над реальностью

«Что, если мир не состоит из четко определенных, независимых частей« материала »?» Я слышу, как вы говорите. «Тогда можем ли мы избежать этого жуткого действия?»

Да мы можем. И многие в сообществе квантовой физики тоже так думают. Но Эйнштейну это не утешило.

Эйнштейн долго спорил со своим другом Нильсом Бором, датским физиком, по этому поводу. Бор утверждал, что мы действительно должны отказаться от идеи четкого определения сущности мира, чтобы избежать пугающих действий на расстоянии. С точки зрения Бора, мир не имеет определенных свойств, если мы не смотрим на него. «Когда мы не смотрим», - подумал Бор, - мира, каким мы его знаем, на самом деле нет.

Но Эйнштейн настаивал на том, чтобы мир состоял из удалось смотрим мы на это или нет, иначе мы не могли бы говорить друг с другом о мире, как и наука. Но у Эйнштейна не могло быть и четко определенного, независимого мира, и никаких жутких действий на расстоянии… или мог?

3. Назад в будущее

Дебаты Бора-Эйнштейна - довольно знакомая часть истории квантовой механики. Менее знаком этот туманный угол этой квантовой логической головоломки, где мы можем спасти как четко определенный, независимый мир, так и никаких жутких действий. Но нам нужно будет стать странным и в других отношениях.

Если проведение эксперимента по измерению квантовой системы в лаборатории могло как-то повлиять на то, на что была похожа система до измерения, тогда Эйнштейн мог бы съесть свой торт и тоже его съесть. Эта гипотеза называется «ретропричинности», Потому что эффект от проведения эксперимента должен был бы увеличиться назад во времени.

Если вы думаете, что это странно, вы не одиноки. Это не очень распространенная точка зрения в сообществе квантовой физики, но у нее есть сторонники. Если вы сталкиваетесь с необходимостью принять жуткое действие на расстоянии или отсутствие мира, который мы знаем, когда мы не смотрим, ретропричинность в конце концов не кажется такой уж странной возможностью.

4. Нет вида с Олимпа

Представьте, что Зевс восседает на вершине Олимпа и смотрит на мир. Представьте, что он видел все, что произошло и будет происходить везде и во все времена. Назовите это «взглядом Бога на мир». Естественно думать, что мир должен быть каким-то образом, даже если он может быть познан только всевидящим Богом.

Недавнее исследование в квантовой механике предполагает, что взгляд на мир глазами Бога невозможен даже в принципе. В некоторых странных квантовых сценариях разные ученые могут внимательно посмотреть на системы в своих лабораториях и сделать тщательные записи того, что они видят, но они не согласятся с тем, что произошло, когда придут для сравнения. И вполне может не быть абсолютного факта относительно того, кто прав - даже Зевс не мог знать!

Так что в следующий раз, когда вы столкнетесь с невозможной судоку, будьте уверены, что вы в хорошей компании. Все сообщество квантовой физики и, возможно, даже сам Зевс, точно знают, что вы чувствуете.

Об авторе

Питер Эванс, научный сотрудник ARC Discovery в начале карьеры, Университет Квинсленда

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_science