Ученые опубликовали работу, которая быстро стала одной из самых обсуждаемых в фундаментальной квантовой физике. Они предложили мысленный эксперимент развитие известного парадокса «друг Вигнера», но сделали это в куда более строгой и формализованной форме. Их цель заключалась не в том, чтобы получить новый экспериментальный результат или опровергнуть успешные предсказания квантовой механики, а в том, чтобы проверить, является ли сама теория логически согласованной, если применять её максимально последовательно и без исключений.
На практике квантовая механика работает безупречно. Она отлично описывает поведение частиц, атомов, молекул, приборов и измерительных устройств. Однако почти во всех стандартных ситуациях наблюдатель остаётся как бы «за кадром»: считается, что он просто фиксирует результат. Проблема возникает в тот момент, когда мы пытаемся включить наблюдателя внутрь квантового описания и рассматривать его не как нечто внешнее, а как физическую систему, подчиняющуюся тем же самым законам. Именно здесь и начинается фундаментальный вопрос: можно ли описывать людей, их память, их знания и их рассуждения с помощью той же квантовой теории, которую они используют для описания микромира?
Ученые сознательно пошли по этому пути. Они рассмотрели ситуацию, в которой одни наблюдатели проводят измерения и получают для себя вполне определённые результаты, а другие наблюдатели, не заглядывая внутрь лабораторий, описывают происходящее строго по квантовой механике. В их мысленном эксперименте участвуют несколько рациональных агентов. Одни находятся внутри изолированных лабораторий и взаимодействуют с квантовыми системами напрямую. Для них измерение заканчивается конкретным фактом: результат либо такой, либо другой, третьего не дано. Другие наблюдатели находятся снаружи и рассматривают целые лаборатории вместе с приборами, записями и даже памятью внутренних наблюдателей как единые квантовые системы, которые до момента измерения могут находиться в суперпозиции состояний.
Важно подчеркнуть: в этом сценарии никто не нарушает законов физики. Никто не делает запрещённых измерений и не использует экзотических допущений. Все рассуждения строятся строго в рамках стандартной квантовой механики, а все участники рассуждают логически корректно. Более того, каждый из них может делать выводы о том, какие результаты измерений получили другие, опираясь на те же самые квантовые правила.
Именно здесь и возникает ключевая проблема. Когда все эти рассуждения объединяются в единую логическую цепочку, оказывается, что разные наблюдатели приходят к утверждениям, которые не могут быть истинными одновременно. При этом нельзя указать на конкретный шаг, где была допущена ошибка. Каждый отдельный вывод корректен, но их совокупность приводит к противоречию. Конфликт появляется только тогда, когда мы пытаемся собрать все точки зрения в рамках одной общей картины реальности и потребовать, чтобы все они были согласованы между собой.
Ученые показали, что источник этого противоречия связан с тремя предположениями, которые обычно воспринимаются как совершенно естественные. Первое состоит в том, что квантовая механика универсальна и может применяться ко всем физическим системам без исключения, включая наблюдателей и их лаборатории. Второе, что каждое измерение имеет один конкретный результат, который действительно произошёл для наблюдателя и является фактом. И третье, что разные рациональные наблюдатели могут последовательно и без противоречий согласовывать свои знания о произошедших событиях. Их анализ показывает, что сохранить все три этих предположения одновременно невозможно.
Этот вывод не означает, что квантовая механика неверна или перестаёт работать в реальных экспериментах. Все её практические предсказания остаются точными. Однако эксперимент ясно демонстрирует, что у квантовой теории есть глубокие концептуальные ограничения.
В зависимости от того, какую интерпретацию квантовой механики мы выбираем, приходится жертвовать либо идеей единственного результата измерения, либо универсальностью квантового описания, либо классическим представлением об объективных фактах, одинаковых для всех наблюдателей.
Именно поэтому этот мысленный эксперимент вызвал столь бурную дискуссию. Он не даёт окончательного ответа на вопрос о том, как именно устроена реальность, но чётко показывает: когда мы пытаемся описать наблюдателя как часть квантового мира, привычное интуитивное представление о единой и согласованной реальности перестаёт быть очевидным. Квантовая механика остаётся рабочей и чрезвычайно успешной теорией, но её философские основания оказываются гораздо более тонкими и неоднозначными, чем кажется на первый взгляд.