Таким образом, "случайность" в классической физике и в квантовой механике имеет совершенно разный смысл и значение.
В классической физике под "случайностью" мы, в сущности, понимаем неполноту нашей информации о физической системе, а вовсе не отсутствие детерминизма.
Если корабль "Челленджер" взорвался при взлете, мы говорим, что это произошло "случайно". И подразумеваем под этим, что это произошло непредвиденным, неожиданным для нас образом, в результате ошибок, допущенных при проектировании корабля, когда не были учтены какие-то факторы (нагрев обшивки корабля и ее дальнейшее поведение). Но все физические процессы, приведшие к аварии корабля - полностью детерминированные, и при более тщательном проектировании корабля они могут быть учтены и просчитаны.
Если на голову человека с дома упал кирпич, то мы называем это трагической "случайностью". Но ни в движении человека у дома, ни в падении кирпича и его траектории, ни в тех последствиях, к которым это привело, нет ничего физически недерминированного. Просто мы в жизни и в своей хозяйственной деятельности часто не можем учесть все факторы физического мира, которые могут повлиять на ситуацию.
И вот в таких случаях - когда мы не знаем начальных условий, или система слишком сложная, или в развитие физической системы вмешиваются факторы, которые сложно учесть - в таких случаях в классической физике появляется "случайность".
То есть, в сущности, "случайность" в классической физике и макромире - это категория нашего познания, а не физической реальности как таковой. Следствие неполноты нашей информации о физических системах, теоретически - вполне устранимое. Это термин из области эпистемологии, а не физики, который обозначает особенности нашего познания и нашего описания физического мира, а не особенности самого этого физического мира. В самом же макромире ничего "случайного" нет - там все детерминировано.
А вот в квантовом мире "случайность" - это уже категория, которая описывает свойства, особенности самого этого квантового мира. В квантовом мире нет того детерминизма, который господствует в макромире, и поэтому у нас в принципе нет никаких возможностей как-то учесть и устранить эту "случайность" квантового мира. Так как эта случайность в квантовом мире обусловлена не какими-то дополнительными факторами, нами не учтенными, а природой самого квантового мира. И поэтому до измерения мы можем говорить о поведении квантовых систем только в терминах вероятности, на языке статистики больших чисел. И поэтому все "законы" квантовой механики носят вероятностный, статистический характер.
Это свойство "случайности" квантового мира, кстати, сегодня используется для генерации случайных чисел: только квантовые процессы могут генерировать по-настоящему случайные числа:
Фактор детерминизма в квантовом мире
Но если в квантовом мире господствует случайность, то откуда тогда вообще берутся какие-то "законы" квантового мира - пусть даже статистические и вероятностные? Иначе говоря, что придает абсолютно случайным процессам квантового мира некий детерминизм?
Свойства самого пространства-времени. Больше никаких факторов и "скрытых параметров" в квантовом мире быть не может. Как в примере из предыдущей статьи более крутой склон горки в одном направлении задает большую вероятность, что шарик скатится в этом направлении - вот так же свойства, геометрия, пространства-времени придает случайным процессам квантового мира некий детерминизм.
Квантовая частица всегда создает колебания пространства-времени. И именно поэтому, как иногда говоря, квантовые частицы обладают "волновыми свойствами" (волны де Бройля). Частица, конечно, всегда остается частицей, четко локализованной в пространстве-времени, а ее "волновые свойства" обусловлены колебаниями пространства-времени, которые сопровождают движение любой квантовой частицы.
Но, в отличие от классической физики, эти колебания пространства-времени не детерминируют поведение квантовых частиц полностью - они лишь задают для них более предпочтительные точки и траектории. И поэтому положение и траекторию частицы мы можем описать только в терминах вероятности - которая в данном случае подразумевает некое сочетание детерминированности и случайности.
Подобно тому, как в ОТО искривление пространства-времени задает движение пробных тел в гравитационном поле по геодезическим линиям, вот примерно так же волновая функция в квантовой механике описывает колебания пространства-времени при движении квантовой частицы. Но если в макромире искривление пространства-времени задает для тела траекторию однозначным, детерминированным образом, то в квантовом мире колебания пространства-времени задают для квантовых частиц только более предпочтительные точки и траектории. То есть только вероятность положения и траектории частицы.
Ландшафт пространства-времени
Опять же здесь будет уместно привести пример. Допустим, какая-либо область пространства-времени искривлена, деформирована, при этом в ней присутствуют две потенциальные ямы, между которыми есть небольшой энергетический барьер.
Классическая частица или тело сможет преодолеть этот энергетический барьер, только если придать ей определенную энергию, большую, чем глубина ямы, и при этом траектория частицы будет четко детерминирована ландшафтом пространства-времени.
А вот в квантовом мире это не так: ландшафт пространства-времени лишь задает для квантовой частицы более предпочтительное положение и более предпочтительные траектории - то есть только их вероятности, но не детерминирует их полностью. И лишь при большом количестве частиц или повторении опыта множество частиц распределятся в своем движении по этому ландшафту по вероятностной закономерности. Более того, квантовая частица может иногда даже преодолевать энергетический барьер, который, с классической точки зрения, является для нее непреодолимым.
А отсюда следует еще один важный вывод: волновая функция описывает колебания пространства-времени. В самом деле, ведь эта функция описывает некую "волну вероятности" - вероятности, что квантовая система находится в том или ином состоянии. И поскольку эти состояния задаются колебаниями пространства-времени, то в квантовой физике "волна вероятности" тождественна волне пространства-времени. Поэтому волновая функция описывает не только возможные результаты нашего опыта, но и "ландшафт" пространства-времени, в котором движется частица, и этот "ландшафт" (а следовательно, и вероятность обнаружить частицу в определенной точке) может меняться, эволюционировать со временем.