Споры о свободе воли сотрясают философию и религию веками. Теперь неожиданный игрок – квантовая физика – готов предложить не теорию, а экспериментальный тест. Скоро мы можем узнать, обладаем ли мы подлинной свободой воли или лишь ее иллюзией, и последствия затронут все – от основ морали до будущего квантовых компьютеров.
Одна из самых загадочных черт квантового мира – «нелокальность». Когда частицы «запутываются», они демонстрируют мгновенную согласованность действий, даже будучи разделены огромными расстояниями. Механизм этой связи остается глубокой тайной. Десятилетия дискуссий о природе нелокальности неизбежно затрагивали фундаментальные вопросы, включая само существование свободы воли. Может ли квантовая теория накладывать ограничения на нашу способность к свободному выбору? Разные интерпретации математического аппарата квантовой механики дают разные ответы.
Прорыв в изучении нелокальности случился в 1964 году. Физик Джон Стюарт Белл предложил остроумный способ ее измерения. Он представил сценарий с двумя исследователями, Алисой и Бобом, изучающими пару запутанных частиц в удаленных лабораториях. Каждый независимо выбирает параметры измерений для своей частицы. Собрав статистику результатов, Алиса и Боб подставляют данные в специальное уравнение – «неравенство Белла». Это уравнение показывает, превышает ли корреляция между частицами предел, допустимый классической физикой. Нарушение неравенства Белла доказывает наличие истинно квантовой, нелокальной связи.
Многочисленные эксперименты на протяжении десятилетий, включая работы нобелевских лауреатов по физике 2022 года, однозначно подтвердили: неравенство Белла нарушается. Частицы действительно проявляют нелокальные свойства. Однако ключевой вопрос почему они это делают, оставался открытым. Здесь начинается работа команды физиков во главе с Аданом Кабелло из Университета Севильи (Испания), Равишанкаром Раманатаном и Карлосом Вьейрой из Университета Гонконга.
Кабелло и его коллеги сосредоточились на трех фундаментальных предположениях, скрытых внутри сценария Белла. Эти предположения обеспечивают чистоту эксперимента:
- Независимость измерений (Measurement Independence): Алиса и Боб абсолютно свободны в выборе настроек своих измерительных приборов в каждом испытании. Ничто не предопределяет их выбор.
- Независимость параметров (Parameter Independence): Результат измерения Алисы не зависит от того, какую настройку выбрал Боб в данный момент (и наоборот). Их приборы не обмениваются сигналами мгновенно.
- Независимость результатов (Outcome Independence): Результат измерения Алисы не зависит от результата измерения Боба в данный момент (и наоборот), при условии учета всех общих факторов. Нет скрытой мгновенной передачи информации о самих исходах.
Нарушение любого из этих предположений может создать ложное впечатление нелокальности. Например, если приборы Алисы и Боба тайно синхронизированы (нарушение независимости параметров), их результаты окажутся скоррелированными из-за этой синхронизации, а не из-за квантовой запутанности. Если некий скрытый фактор предопределяет все результаты измерений заранее (нарушение независимости результатов), корреляция объясняется этим фактором, а не нелокальной связью.
Предположение о независимости измерений занимает особое место. Именно оно напрямую связывает квантовый эксперимент с философской проблемой свободы воли. Если некий неизвестный закон природы диктует Алисе выбирать определенную настройку всякий раз, когда Боб выбирает другую, то наблюдаемые корреляции в данных легко объяснить этим законом. Потребность в странной нелокальности отпадает. Однако платой за это становится отрицание истинной свободы выбора Алисы и Боба в ходе эксперимента. Их действия оказываются предопределенными.
Физики уже пытались усилить роль человеческого выбора в тестах Белла. Один известный эксперимент использовал не решения отдельных ученых, а коллективные действия 100 000 человек, играющих в онлайн-игру, для определения настроек измерений Алисы и Боба. Это делало предопределение их выборов практически невероятным.
Кабелло и его команда пошли дальше. Они задались радикальным вопросом: что, если предположения о независимости можно ослабить? В частности, что, если Алиса и Боб обладают не полной, а лишь частичной свободой воли? Иными словами, могут ли их действия в некоторых случаях быть предопределенными законами природы, а в других – оставаться свободными? Представьте: вы почти всегда выбираете завтрак по своему желанию, но иногда законы физики заставляют вас съесть хлопья. Звучит абсурдно, но команда Кабелло разработала новые математические уравнения, аналогичные неравенству Белла. Эти уравнения позволяют экспериментаторам проверить, совместимы ли наблюдаемые квантовые корреляции с существованием лишь частичной свободы воли у экспериментаторов.
Николя Жизан из Женевского университета (Швейцария) считает эту работу важным шагом. Он подчеркивает: «Экспериментальное нарушение неравенства Белла – установленный факт. Это уже сделано. Но любая теорема всегда опирается на предположения». Работа Кабелло помогает проверить и, возможно, отбросить некоторые из этих предположений, сужая круг объяснений квантовой нелокальности.
Post Scriptum
Эксперименты, вдохновленные работой Кабелло, выходят далеко за рамки чистой физики. Они ставят под сомнение одно из самых глубоких интуитивных ощущений человека – ощущение свободы выбора. Если будущие тесты подтвердят, что предположение о независимости измерений (а значит, и о полной свободе воли экспериментаторов) необходимо для объяснения квантовой реальности, это станет сильнейшим аргументом в пользу существования свободы воли на фундаментальном уровне. Если же окажется, что данные согласуются с моделью частичной свободы воли или даже ее полным отсутствием, последствия затронут не только физику, но и этику, юриспруденцию и наше понимание самих себя. Лаборатории становятся ареной для решения одной из древнейших философских дилемм.
Ключевая оговорка заключается в масштабе выводов. Даже если эксперименты убедительно покажут, что свобода воли экспериментаторов (Алисы и Боба) в выборе настроек измерений необходима для объяснения квантовых корреляций, это не доказывает свободу воли в общефилософском смысле для всех людей во всех ситуациях.
Эксперимент проверяет очень специфический аспект – отсутствие предопределенности в выборе конкретных действий в строго контролируемых условиях квантового теста. Кроме того, интерпретация результатов все равно будет зависеть от принятой модели квантовой механики.
Некоторые интерпретации (например, супердетерминизм) изначально отвергают свободу выбора как иллюзию и могут предложить альтернативное объяснение любым экспериментальным данным. Наконец, сама методология – использование математических неравенств и статистики – оставляет пространство для интерпретаций и не дает абсолютно однозначного, неопровержимого ответа на многовековой вопрос. Результаты будут мощным аргументом, но не последним словом в споре о свободе воли.
-----
Если понравился материал и вы считаете его познавательным и стоящим вашего внимания, вы можете поддержать автора «трудовым рублем» (5336 6902 0053 5906), либо через Дзен по ссылке.
