Что говорит квантовая теория о нашей реальности? Великий эксперимент, который опроверг представления Исаака Ньютона о свете, был удивительно прост. Томас Янг, английский физик, в ноябре 1803 года рассказал Лондонскому Королевскому обществу о своем эксперименте с двойной щелью, который можно было легко повторить в любом солнечном месте. Янг был не просто молодым энтузиастом. Он разработал изящный и хорошо продуманный эксперимент, доказывающий волновую природу света и опровергающий Ньютоновскую теорию о корпускулярной природе света.
Однако с появлением квантовой физики в начале XX века стало понятно, что свет состоит из квантов энергии - фотонов. Эксперимент Янга, проведенный с одиночными фотонами или даже отдельными частицами материи, поднимает вопросы о природе реальности. Некоторые предполагали, что квантовый мир может зависеть от человеческого сознания. Но действительно ли простой эксперимент может показать такое? Может ли сознание определять реальность? В современной квантовой интерпретации эксперимент Янга включает запуск частиц света или материи через две щели в непрозрачном барьере. С другой стороны барьера расположен экран, фиксирующий частицы (например, фотопластинка для фотонов). Казалось бы, фотоны должны проходить через одну из щелей и формировать соответствующий узор.
Однако на экране образуются чередующиеся полосы света и темноты, напоминающие волновую картину. Это результат интерференции, когда волны усиливают или гасят друг друга. Но как такое возможно, если через устройство проходит лишь один фотон за раз? Это создает впечатление, что фотон проходит через обе щели одновременно, что противоречит классической логике. Математически, через щели проходит не физическая частица или волна, а волновая функция - абстрактная математическая функция, описывающая состояние фотона. Волновая функция ведет себя как волна, интерферируя и создавая вероятностный узор, указывающий, где может появиться фотон.
Измерение, например взаимодействие волновой функции с фотопластинкой, приводит к коллапсу волновой функции, определяя конкретное местоположение фотона. Этот коллапс вызвал множество трудностей в интерпретации квантовой механики. До коллапса невозможно точно предсказать, где окажется фотон; он может быть везде с некоторой вероятностью. Невозможно отследить траекторию фотона. Вернер Гейзенберг и другие утверждали, что реальность не существует до наблюдения. Джон Уилер использовал эксперимент с двойной щелью, чтобы заявить, что квантовое событие не существует до его регистрации. Однако квантовая теория не дает ясного определения "измерения", оставляя вопрос о роли человеческого сознания в коллапсе волновой функции открытым.
Некоторые эксперименты указывают на то, что сознательный наблюдатель может быть необходим для придания смысла квантовому миру. Однако такие эксперименты не дают эмпирического доказательства этому. Они лишь проверяют вероятностные предсказания математики. Существуют и другие интерпретации эксперимента с двойной щелью, такие как теория де Бройля-Бома, предполагающая, что реальность - это и волна, и частица. Эксперименты подтвердили, что такие траектории существуют, хотя методика их изучения вызывает споры.
Также есть теории, предполагающие, что волновые функции схлопываются случайно, без вмешательства наблюдателя. Эксперименты с большими молекулами показывают, что при определенной массе частицы больше не могут находиться в суперпозиции и проходить через две щели одновременно. Теория Роджера Пенроуза предполагает, что коллапс происходит быстрее у объектов с большей массой из-за гравитационных нестабильностей, и эту гипотезу также проверяют экспериментально. В целом, эти эксперименты показывают, что мы пока не можем делать окончательных утверждений о природе реальности, и утверждение о роли сознания в коллапсе волновой функции кажется преждевременным.
