Квантовая механика и парадоксы сознания - Александр Петрович Никонов

мины со скоростью света, мина взорвется. Но не раньше. Сигнал должен дойти! Скорость света – самое быстрое, что может быть, учил Эйнштейн. Природа так устроена, что ничего быстрее скорости света не летает. 300 тысяч километров в секунду – это предел для распространения любого сигнала.

Теория относительности была многократно проверена, и с тем, что ничто в мире, никакой сигнал на свете не может перемещаться быстрее света, никто из физиков давно не спорит. Это на сегодня твердо установленный факт.

Магии не бывает, волшебное воздействие на расстоянии – силой мысли, одним только голым желанием или с помощью магических штучек – невозможно. Никакого дальнодействия не существует. Только близкодействие: подойти и толкнуть или послать управляющий полевой сигнал.

А в квантовой механике Эйнштейн опытным глазом снайпера сразу углядел дальнодействие, которое даже назвал «жутким». Он, кажется, первым увидел то, чего не видел и не осознавал о ту пору еще никто в мире. И вот как раз разоблачению этого «жуткого дальнодействия» и был посвящен придуманный им ЭПР-парадокс.

Следите за мыслью великого физика!.. Если Бор и его банда утверждают, что классическая физическая реальность (то есть частицы со своими конкретными свойствами) возникает из Великой Непредсказуемой Квантовой Потенции с помощью акта наблюдения/замера, то получается, что две запутанные частицы, которые разлетелись на миллион километров, как-то незримо остаются связаны друг с другом, раз измерение одной частицы мгновенно творит тоже самое свойство у другой частицы, которую никто не трогал и которая находится в миллионе километров отсюда! Мгновенно! Быстрее скорости света!

Собственно, весь мысленный эксперимент с ЭПР-парадоксом был просто развернутым и расширенным описанием обычной и привычной уже к тому времени физикам редукции волновой функции, когда «размазанное» по всему пространству волновое облачко при воздействии на него вдруг мгновенно стягивается в точку. В каком именно месте стянется, предсказать невозможно.

Эйнштейн, Подольский и Розен наивно полагали, что их мысленный эксперимент ловко привел квантовую физику к противоречию, а любителей копенгагенской интерпретации к проигрышной альтернативе: либо квантовая механика неполна, либо существует то самое «жуткое дальнодействие», по сути – чистая магия. Телепортация!

Эта троица в 1935 году и подумать не могла, что когда-нибудь техника дойдет до такого уровня, что их мысленный эксперимент можно будет реализовать. И уже после появления неравенства Белла первым поставил эксперимент по проверке этого неравенства Ален Аспект, подтвердивший: да, неравенство Белла нарушается, а это значит, что:

– никаких скрытых переменных не существует, дорогой Эйнштейн;

– квантовая механика полна, дорогой Эйнштейн;

– мгновенное дальнодействие существует, дорогой Эйнштейн.

Подобные опыты были многократно повторены и позднее, причем иногда их так и называют – опыты с квантовой телепортацией.

Вот краткое описание одного из таких опытов, проведенных в Женеве в 2008 году. Два сцепленных или запутанных между собой фотона, свойства которых взаимосвязаны, рассылаются по оптоволоконным кабелям в разные стороны (в данном случае фотоны разлетелись друг от друга на 18 км). После чего у одного из фотонов замеряется спиральность. Не углубляясь в детали того, что такое спиральность, скажем лишь, что она может быть либо +1, либо –1. Причем, поскольку наши фотоны «родственны», то если у левого спиральность –1, то у правого +1 (и наоборот), поскольку в сумме их спиральность должна равняться нулю.

Квантовая механика гласит, а опыт Аспекта по проверке неравенства Белла подтверждает, что в полете фотон обладает сразу всеми свойствами, то есть находится в суперпозиции свойств – имеет и спиральность +1 в потенции, и -1 в потенции. И только физический замер присваивает фотону какое-то конкретное свойство. То есть если мы намерили у левого фотона +1, то в то же самое мгновение у правого, находящегося в 18 км от него, возникает свойство -1. Которого раньше не было, поскольку правый фотон также находился в суперпозиции свойств.

Позже на Канарских островах фотоны растащили вообще по разным островам, расстояние между которыми достигало 144 км. С тем же результатом: произошла «телепортации» свойств одного фотона другому, и произошла она мгновенно, то есть со скоростью, в десятки тысяч раз превышающей скорость света.

Был также проведен и прямой опыт по мгновенной телепортации квантовых свойств от частицы А к частице С через посредство частицы В.

И ничего в этом страшного для Эйнштейна нет, потому что передается не информация, а состояние. Поясняя широкой публике этот феномен передачи с бесконечной скоростью, везде пишут – и пишут правильно! – что таким вот мгновенным образом нельзя передавать информацию и создавать на этом свойстве средства мгновенной связи.

Для людей, не очень понимающих тонкости квантовой механики, все сказанное необязательно представляется удивительным. Они могут сказать:

– А что тут такого? Просто замерив в одном месте значение, мы сразу узнали, что происходит в тысячах километров. Ну и что? Представьте, что какой-то шутник разделил пару носков и разослал их своим друзьям на разные континенты. Тогда, открыв в Америке свою посылку и увидев там левый носок, я мгновенно узнаю, что в Австралию пришла посылка с правым носком. Ну и что тут удивительного?

А то здесь удивительного, что аналогия с носками не проходит. Она в корне ошибочна. Я в который уже раз хочу повторить важнейшую вещь: в случае с носками мы знаем, что в посылке до замера уже лежал либо левый, либо правый носок. А фотон находится в суперпозиции свойств, то есть одновременно имеет все возможные значения и никакого конкретного, реального. Его реальность создается замером.

Чтобы яснее продемонстрировать эту парадоксальность квантовой механики, гениальный Шрёдингер, имя коего носят уравнение и кот, придумал свой знаменитый мысленный эксперимент с мяукающим млекопитающим, о котором мы поговорим ниже. А сейчас продолжим рассмотрение разных квантовых экспериментов, чтобы попривыкнуть малость к необычностям квантовой механики.

Самый простой квантовый эксперимент мы уже знаем, его рисунок был дан выше – с полупрозрачным зеркалом и понятным результатом: 50 на 50. Давайте теперь чуть-чуть усложним схему.

Несмотря на появление дополнительных зеркал, принципиально тут ничего не поменялось – фотоны по-прежнему ведут себя как частицы с вероятностью выпадения орла или решки – или проникая сквозь полупрозрачное зеркало, или отражаясь от него и попадая в первый или второй детекторы. То есть летят только по одному из двух возможных путей.

Рис. 12

Уважаемый Нильс Бор учил, подняв вверх указательный палец: квантовые объекты обладают свойствами и волн, и частиц одновременно, и какую сторону медали мы увидим, зависит лишь от экспериментальной установки… В связи с этим возникает вопрос: а можем мы внести какие-то изменения в нарисованную выше установку, чтобы увидеть не корпускулярные, а волновые свойства тех же фотонов?

Можем! Вот, пожалуйста…

Поставим на пути пересечения лучей