В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

Мы можем прибегнуть к хитрости – быстро закрывать или открывать одну из прорезей, пока электрон проходит через систему. Это не работает – картина на экране всегда является «правильной» для того состояния прорезей, которое было в момент прохождения электрона. Мы можем попробовать быстро заглянуть внутрь, чтобы «увидеть», через какую из прорезей проходит электрон. Если провести такой эксперимент, результат получается еще более странным. Представьте систему, которая регистрирует, через какую из прорезей проходит электрон, но при этом позволяет ему долетать до экрана. В таком случае электроны ведут себя как совершенно обычные, прекрасно воспитанные частицы обычного мира. Мы всегда регистрируем электрон в одной из прорезей, но не в двух сразу. И в таком случае картина, получающаяся на экране детектора, в точности эквивалентна картине в случае летящих пуль, без каких-либо следов интерференции. Электроны знают не только то, открыты обе прорези или только одна, но и то, наблюдаем ли мы за ними, и изменяют свое поведение в соответствии с этим. Нет ясного примера взаимодействия наблюдателя с экспериментом. Когда мы пытаемся взглянуть на распространяющуюся электронную волну, она схлопывается в ясно очерченную частицу, при этом, если мы не смотрим на нее, возможности остаются открытыми. С позиции вероятностей Борна наше измерение вынуждает электрон выбрать один способ действий из массива возможностей. Существует некоторая вероятность, что он может пройти через одну прорезь, и такая же вероятность, что он может пройти через другую прорезь; при этом интерференция вероятностей создает дифракционную картину на детекторе. Однако, когда мы регистрируем электрон, он может находиться только в одном месте, и это меняет картину вероятности его поведения в будущем, ведь для этого электрона точно известно, через какую из прорезей он прошел. Но если никто не наблюдает за процессом, сама природа остается в неведении о том, через какую из прорезей проходит электрон.

Редукция волн

Мы получаем то, что видим. Экспериментальное наблюдение верно только в контексте эксперимента и не может быть использовано для того, чтобы выяснить детали процессов, которые мы не наблюдаем. Можно сказать, что эксперимент с двумя прорезями показывает, что мы имеем дело с волнами, а посмотрев только на картину на экране детектора, можно решить, что аппарат имеет две прорези, а не одну. Только это и имеет значение: аппарат, электроны и наблюдатель представляют собой части эксперимента. Нельзя сказать, через какую именно прорезь проходит электрон, не смотря на прорези в момент его прохождения (а это уже другой эксперимент). Электрон вылетает из пушки и попадает на детектор, и это, судя по всему, дает нам представление обо всех условиях эксперимента, включая наблюдателя. Как в 1965 году Фейнман объяснил телезрителям с экрана ВВС TV: если в вашем распоряжении есть аппарат, с помощью которого можно сказать, через какую из прорезей проходит электрон, вы можете сказать, прошел он через одну из них или через другую. Но если в вашем распоряжении нет аппарата с такой функцией, невозможно сказать, через какую из прорезей прошел электрон. «Говорить, что он проходит через одну прорезь или через другую, когда вы не смотрите на него, ошибочно», – утверждал он. Слово «холистический», войдя в моду, так часто используется не к месту, что я сомневаюсь, стоит ли вводить его. Однако нет более уместного слова для описания квантового мира. Он действительно холистический, и все его части в некотором роде находятся в контакте с единым целым. И это не означает, что целое ограничивается лишь условиями эксперимента. Кажется, мир старается держать все свои вероятности, все возможности открытыми как можно дольше. Самое странное в стандартной Копенгагенской интерпретации квантового мира заключается в том, что именно наблюдение за системой заставляет ее сделать выбор в пользу одного из вариантов, который и воплощается в жизнь.