Олег Фея, сотрудник лаборатории компьютерного дизайна МФТИ, научный журналист, рассказал в своей лекции на фестивале «Инсендио» научного лектория «Курилка Гутенберга» про квантовый мистицизм, эксперимент Шрёдингера и многомировую интерпретацию. Мы публикуем отрывок из его выступления
Во время зарождения квантовой физики в 20–30-е годы XX века физики делились на две группы. Одни были последователями Вольфганга Паули, нобелевского лауреата по физике, который утверждал, что наблюдатель своим сознанием влияет на поведение фотона и электрона. Другие, такие как Эйнштейн, Планк, Дирак, были столпами материализма. Нильс Бор говорил, что квантовый мистицизм подразумевает влияние сознания человека на исход эксперимента. Бор поначалу сам так считал, но потом Эйнштейн обозвал его мистиком. Шрёдингер, Паули, Гейзенгер, Вигнер были на стороне квантового мистицизма. Это было время после Первой мировой войны, когда из-за духовного истощения люди массово обращались к мистицизму.
Как выглядит эксперимент с двумя щелями? Мы берем обычную щель в экране и пушку, которая стреляет обычными шариками. И мы видим, как шарики концентрируются за щелью. Потом мы берем экран, берем две щели и видим две зоны, где шарики выпадают. Что если мы будем использовать вместо шариков волны? Жидкости? Из каждой щели будет выходить своя волна, мы получим интерференционную картину. Что будет, если мы сделаем то же самое со светом? Фотоны в этом потоке света взаимодействуют между собой и распространяются. Мы видим, что они попадают не в две зоны, а в несколько. Что будет, если мы захотим узнать, куда попадает фотон? Мы поставим наблюдателя или детектор, но тогда интерференционная картина сужается до двух щелей. Это и называется эффектом наблюдателя.
Из этого появляется множество домыслов и мистических теорий вроде того, что мы можем управлять квантами при помощи своих мыслей. Можно развеять многие мифы, приведя несколько определений. Квант — это неделимая порция какой-либо величины в физике. Квант энергии — частичка энергии. Квантовая суперпозиция — линейная комбинация взаимоисключающих состояний квантовой системы, в которых она как бы находится одновременно. Некий объект может быть и волной, и частицей. Два взаимоисключающих состояния, которые могут быть одновременными. Шрёдингер продемонстрировал абсурдность квантовой суперпозиции при помощи ее переноса на материальные объекты — кот не может быть одновременно живым и мёртвым.
Волновая функция описывает состояние квантовой системы. Ее нельзя измерить, это не физический объект, потому что он определяется мнимыми числами, в которых появляется корень из –1. Зато можно измерить квадрат волновой функции: если мы возведем функцию в квадрат, то получим вероятность нахождения системы в том или ином состоянии.
Еще одна интерпретация квантовой физики — многомировая. Она заключается в том, что весь мир в определенный момент можно описать волновой функцией всех объектов. Якобы в момент прохождения электрона через щели мир раздваивается. На самом деле, конечно, этого не происходит, Вселенная не раздваивается, а волновая функция просто выбирает одно из своих значений. Мы своими решениями не создаем новые вселенные.