Читать книгу - "Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе - Алексей Михайлович Семихатов"

свойства квантовой реальности; тон здесь задала (не всеми одинаково воспринятая) работа Frauchiger D., Renner R. «Quantum theory cannot consistently describe the use of itself,» Nat. Commun. 9 (2018), 3711; https://doi.org/10.1038/s41467-018-05739-8. Некоторые последующие работы, а также перспективы превратить мысленные эксперименты в настоящие, коротко обсуждаются далее в этой главе.

93

Вслед за предыдущим примечанием, есть повод заодно упомянуть и гипотезу, в известном смысле противоположную первоначальной вигнеровской, хотя количество ее сторонников и исчисляется единицами: речь идет об идее Пенроуза – уже появившегося в примечании 1 к предыдущей главе, – что само наличие сознания зависит от случающегося коллапса волновой функции. Аргументация примерно такова: феномен сознания сначала объявляется не сводимым ни к каким вычислениям (что, между прочим, исключает «сознание машин»). Затем спрашивается, где в природе можно найти что-то заведомо невычислимое. Таковым является коллапс волновой функции, и на этом основании он и объявляется первопричиной сознания. Это построение, впрочем, не выглядит достаточно обоснованным и воспринимается с немалым скепсисом.

94

«Белловское измерение», строго говоря, выделяет одну из четырех возможных волновых функций; еще две в данном случае заведомо не реализуются, но обеспечивают математически полное описание: это «(спин вверх, видит спин вниз) плюс (спин вниз, видит спин вверх)» и «(спин вверх, видит спин вниз) минус (спин вниз, видит спин вверх)».

95

Например, первое положение, об универсальности квантовой механики, принимается и в многомировой, и в бомовской интерпретации, но декларативно нарушается в копенгагенской интерпретации и, разумеется, нарушается при спонтанном коллапсе. Второе свойство из списка нарушается в бомовской интерпретации (в связи с контекстуальностью, коротко упомянутой в главе 14).

96

Как всегда в подобных случаях, к определенным выводам о «проблемах с реальностью» мы приходим, если настаиваем на том, что не нарушается какое-то другое положение, используемое в рассуждениях. Других положений в данном случае всего два, и они носят отчасти технический характер. Одно из них, например, состоит в распространении правила Борна на пару событий, разделенных отрезком времени, – что вообще-то выглядит довольно естественным. Подробности приведены в работе Guérin P. A., Baumann V., Del Santo F., Brukner Č. «A no-go theorem for the persistent reality of Wigner's friend's perception,» Communications Physics, 4:93 (2021); arXiv:2009.09499 [quant-ph].

97

Наличие таких коррелятов с физическими состояниями представляет собой отправную точку в интерфейсах мозг-компьютер. Подробности про каждое из условий и многое другое, включая апелляции к квантовому компьютеру, – в относительно недавней работе Wiseman H. M., Cavalcanti E. G., Rieffel E. G. «A 'thoughtful' Local Friendliness no-go theorem: a prospective experiment with new assumptions to suit,» Quantum, 7 (2023), 1112; arXiv:2209.08491 [quant-ph].

98

Проведение границы между «системой» и «средой» в общем понятно, но часто содержит в себе и долю условности: если система – автомобиль, то грязь, к нему приставшая, относится скорее к среде, однако если грязь делает нечитаемым номерной знак, то в определенных условиях это уже качество самого автомобиля; а если система – кошка, то как насчет воздуха у нее в легких или кислорода в крови? Применительно к квантовой теории высказывались соображения, что разделение между системой и средой предполагает некоторые свойства того и другого; они подразумеваются как часть нашего понимания самих понятий «система» и «среда» и могут неявно использоваться в рассуждениях. Поэтому основанная на таком разделении линия рассуждений временами подвергается критике за то, что часть получаемых выводов уже содержится в этих предположениях. Вероятно, критика не лишена оснований, но обойтись вообще без предположений едва ли возможно, и в каком-то месте в формальные рассуждения необходимо внести идею, что в природе существуют «системы» и «среда».

99

Разумеется, теория эволюции в биологии включает в себя еще и огромный и все увеличивающийся объем знаний о механизмах изменчивости и наследования, не имеющий никакого отношения к основам квантовой теории. Заимствованный термин остается термином и в своем новом значении и означает не все на свете, а вполне определенную комбинацию идей. Программная работа по квантовому дарвинизму – статья Зурека (автора цитаты, приведенной во Введении): Zurek W. H. «Quantum Darwinism,» Nature Physics, 5 (2009), 181–188; arXiv:0903.5082 [quant-ph]. Этот подход непрерывно развивается, и обзор современных проблем можно найти в Zurek W. H. «Quantum Theory of the Classical: Einselection, Envariance, Quantum Darwinism and Extantons,» Entropy (Basel), 24(11) (2022), 1520; arXiv:2208.09019 [quant-ph]. Декогеренция, из которой вырос квантовый дарвинизм и о которой говорится далее в этой главе, долгое время оставалась идеей, по существу, одного исследователя, поддерживаемого несколькими сподвижниками. Обзор можно найти, например, в его работах: Zeh H. D. «The Meaning of Decoherence,» Lect. Notes Phys. 538 (2000), 19–42; arXiv: quant-ph/9905004, и Zeh H. D. «Roots and Fruits of Decoherence,» in B. Duplantier, J.-M. Raimond, V. Rivasseau (eds), Quantum Decoherence. Progress in Mathematical Physics, 48 (Birkhäuser, Basel, 2006); arXiv: quant-ph/0512078. На русском языке доступны, в частности, работы: Менский М. Б. Явление декогеренции и теория непрерывных квантовых измерений // УФН. 1998. Т. 168. С. 1017–1035; Менский М. Б. Диссипация и декогеренция квантовых систем // УФН. 2003. Т. 173. С. 1199–1219 (автор читал мне лекции в мою бытность студентом, а в последнее десятилетие своей жизни был моим коллегой по лаборатории).

100

Строго говоря, с точки зрения взаимодействия квантовой системы с остальным миром любой прибор – это часть среды; просто именно эта часть может приобретать для нас ценность, когда мы хотим по показаниям прибора – результату его взаимодействия с системой – узнать ответ на тот или иной конкретный вопрос.

101

Аналогичную картину мы (почти) видели на примере спина: одно и то же спиновое состояние можно представить как некоторую комбинацию возможностей «спин влево» и «спин вправо», а можно – как некоторую комбинацию возможностей «спин вверх» и «спин вниз» и еще бесконечным числом способов, выбирая различные направления в пространстве; все они математически полностью эквивалентны. К кошкам у нас несколько другое отношение, чем к спину электрона, но квантовая механика лишена наших предрассудков.

102

Healey R. «Observation and Quantum Objectivity,» Philosophy of Science, 80(3) (2013), 434–453; https://doi.org/10.1086/671106; arXiv:1207. 7106 [quant-ph].

103

Пересчет величин, необходимый для согласования точек зрения различных движущихся наблюдателей, – явление совсем не редкое. Например, движущийся (относительно вас) электрический заряд создает магнитное поле; оно имеет очевидные экспериментальные проявления, которые вы можете зафиксировать (в дополнение к проявлениям электрического поля, которое заряд создает не из-за движения, а просто в силу своего присутствия). Но что, если ваша приятельница движется с той же скоростью, что и движущийся относительно вас заряд? Она, конечно, сочтет, что относительно нее заряд покоится, а значит, никакого магнитного поля он не создает. Она будет наблюдать только электрическое поле, создаваемое этим зарядом. Но стоп, она же должна фиксировать эффект воздействия со стороны чего-то, который вы наблюдаете как воздействие магнитного поля? Отсюда видно, что электрическое и магнитное поля должны определенным образом пересчитываться между картинами мира наблюдателей, движущихся друг относительно друга. Тот факт, что не только физические поля, но и координаты в пространстве и мера времени тоже подлежат пересчету, представляет собой родственное явление.

104

В действительности – сложить все пространственные «темпы темпов» и вычесть темп изменения во времени темпа изменения во времени, но для простоты изложения я не обращаю внимания на это уточнение. Обсуждаемое уравнение Клейна – Гордона состояло в требовании, чтобы указанная «почти сумма» давала при воздействии на волновую функцию тот же результат, что и умножение на массу, возведенную в квадрат.

105

Такое описание логики событий грешит некоторым спрямлением, потому что перед умственным взором Дирака не было готовой теории спиноров для пространств разнообразной размерности,