Квантовая механика и парадоксы сознания - Александр Петрович Никонов

еще одно полупрозрачное зеркало. Причем, меняя настройки установки (сдвигая на полволны фазу на разных плечах фотонных маршрутов), мы можем добиться того, что все фотоны будут попадать только в один детектор, а в другой – никогда. Почему? Потому что волны, попадая на второе полупрозрачное зеркало, в результате сдвига по фазе суммируются так, что в сторону одного детектора они складываются, а в сторону второго – гасятся. Что прекрасно демонстрирует нам не корпускулярную, а волновую природу света. То есть получается, что фотон, как волна, летит по обоим путям сразу и интерферирует сам с собой.

Рис. 13

Наверняка, вам это уже не удивительно, тем более что Бор все объяснил: наблюдаемое свойство зависит от экспериментальной установки.

Но вот в чем не замечаемый многими парадокс… Когда фотон «решает», как ему нужно себя повести, чтобы удовлетворить экспериментатора – по одному пути лететь как частица, или по двум как волна? В какой момент им принимается это решение? Тут ведь вот какая закавыка: когда фотон прилетает на первое полупрозрачное зеркало, он ведь еще не знает, что происходит впереди на его пути – стоит там второе полупрозрачное зеркало или нет. Если оно есть, все фотоны послушно полетят по двум путям одновременно как волны, и на втором полупрозрачном зеркале сложатся сами с собой, дав все прилеты только в один детектор. Если же второго полупрозрачного зеркала нет, фотоны еще на первом полупрозрачном зеркале должны будут случайно выбирать только один путь и шлепаться равновероятно то в один детектор, то в другой.

Они что, обладают даром предвидения? Или им из будущего сигнал приходит, как надо действовать?

А ведь этот эксперимент можно раздуть до космических масштабов! Физик Уилер предложил следующий мысленный эксперимент. Если в качестве прибора использовать галактику, за которой спряталась звезда, излучающая фотоны в сторону Земли, то за счет так называемого гравитационного линзирования фотоны обогнут галактику с обеих сторон и полетят дальше. Если теперь на их пути поставить полупрозрачное зеркало, то окажется, что фотон шел по двум путям сразу – слева и справа от галактики. А если не ставить, получается, что он шел только по одному пути. И свой выбор, как передвигаться, фотон сделал, выходит, сотни миллионов лет назад, когда подлетал к гравитирующей линзе галактики. Но тогда на Земле еще жили динозавры, не было никаких ученых, которые через сотню-другую миллионов лет будут решать – ставить им зеркало или нет.

Космический вариант эксперимента с отложенным (на полмиллиарда лет) выбором.

Рис. 14

Неужели ученые влияют своим современным решением на прошлое фотона? Нет, конечно! Равно как не влияют на прошлое фотонов и другие опыты – широко известные лабораторные эксперименты с отложенным выбором и эксперименты с квантовым ластиком, о которых в популярной прессе часто пишут, будто «ученые доказали, что будущее влияет на прошлое».

Разумеется, не влияет! Хотя иллюзия такая создается. Но это именно иллюзия, вызванная однобоким пониманием квантовой механики, когда наивный экспериментатор всерьез полагает, будто фотон и вправду принимает решение, как ему передвигаться: в виде частицы по одной из двух траекторий или по двум путям сразу в виде волны.

Так что же происходит на самом деле? Как в действительности летят фотоны – по двум путям или по одному?

На самом деле фотоны летят по всем возможным путям сразу. А происходит при этом уже известная нам квантовая нелокальность. Пролетев по всем путям и столкнувшись с чем-то реальным, то есть классическим, объект под названием квант мгновенно стягивается в точку в непредсказуемом, но вполне конкретном месте. Даже если перед столкновением имел размеры в половину вселенной.

– Как это – в половину вселенной!? – спросите вы.

Да очень просто. Представьте себе, что квант, разделенный полупрозрачным зеркалом, полетел в разных направлениях по двум путям одновременно. И разлетелся на миллиард световых лет. После чего одна его «половинка» хлопнулась обо что-то. Все! Выбор сделан! Та, вторая «половинка», исчезает или, если хотите, «стягивается» в ту точку, в которой фотон реализовался как частица.

Почему слово «половинка» взято в кавычки? Потому что половинки кванта не бывает. Квант неделим. И даже разлетевшись на миллиард миллиардов километров он представляет собой не два независимых кусочка себя, а единый объект. Который мгновенно схлопывается практически в точку. Причем, квант можно растащить не на два «кусочка», а на сколько угодно «частей», раскидав их полупрозрачными зеркалами в разные углы вселенной.

Я долго думал: давать в этой суперпопулярной книге квантовые опыты с отложенным выбором и стиранием квантовой информации или не усложнять текст. Но опыты эти настолько на слуху и так бурно обсуждаются публикой, интересующейся квантовой механикой, что я решил немного о них рассказать.

Итак, начнем плясать от экспериментов с отложенным выбором. Их идея состоит вот в чем: а давайте уже после того, как фотон «принял решение» стать частицей и идти по одному пути или остаться волной и двигаться по обоим путям, внесем в установку изменение! Допустим, у нас установка рассчитана на регистрацию частиц, а после того, как квант в нее вошел, мы ему на пути подлянку устроим – вставим полупрозрачное зеркало, чтобы зарегистрировать его как волну!

Долгое время такой опыт не представлялось возможным осуществить чисто технически, потому что свет слишком быстр и, как только он входит в начало установки, через мгновение из нее выходит с готовым результатом. Но потом хитромудрость человеческая позволила извернуться и такой опыт провести. С понятным результатом: если свет входит в установку для частичного (корпускулярного) замера, и уже после прохода им первого полупрозрачного зеркала экспериментаторы подло меняли условия, чтобы сбить свет с толку, и ставили второе полупрозрачное зеркало, фотон словно бы тоже менял свое решение, послушно показывая интерференцию.

Разновидностью этого опыта является опыт с так называемым квантовым ластиком. Он основан на запутывании квантов (создании фотонов с «родственными» свойствами), получении квантовых характеристик и последующем стирании этой информации внутри установки. Звучит непонятно, завлекательно и весьма интригующе, поэтому гранты на такие эксперименты получить можно, но смысла в них немного, потому как великий Бор уже все нам объяснил по этому поводу.

В чем же заключается этот «отложенный выбор с ластиком»? Схема установки показана ниже. Она непроста, и, если вам не хочется с ней разбираться, смело можете пропустить этот кусок книги, ничего по смыслу не потеряете.

Итак. Слева лазером подается фотон на две щели. Далее у него два пути – верхний и нижний. Но сразу после экрана установлен