Почему я не воспринимаю квантовую теорию более, чем некое лукавство, которое существует лишь в силу определённых обстоятельств, сложившихся на текущий момент в современной науке. Сразу соглашусь с тем, что справедливым будет замечание с вашей стороны относительно того - кто я такой, чтобы кому-то было интересно моё мнение об этом. Но дело в том, что увы, это не только моё мнение, но и некоторых весьма авторитетных людей. Например, лауреат Нобелевской премии, один из самых уважаемых физиков современности Джерард ’т Хофт, в частности заявляет:
Квантовая механика - полная чепуха.
Отметим, что это умный человек и большой специалист, а потому его позиция очень интересна. Во-вторых, и сам Альберт Эйнштейн имел непростое отношение к квантовой физике. Учёный высказывал сомнения в правильности квантовой теории, а также участвовал в дискуссиях с другими учёными по вопросам квантовой физики.
Однако, цель данной статьи не состоит в попытке отрицать квантовую теорию или дискутировать на тему, справедлива она или нет. Она работает и вполне успешно. Здесь, скорее, хотелось бы разобраться с тем, каким образом то, что мало кому понятно на самом деле, позволяет получать нужные результаты. И главной причиной этого я считаю математику - царицу всех наук. Дело в том, что она настолько гибкая наука, что может подстраиваться под любые проявления внешних явлений. Стоит лишь разработать соответствующий математический аппарат.
Давайте рассмотрим самый простой пример, который все мы проходили в школьной программе, когда рассчитывали задачи на движение. Для успешного решения подобной задачи нам необходимо знать скорость и расстояние или скорость и время, или время и расстояние. Главное, мы оперируем вполне определёнными, постоянными значениями.
Итак, пусть из пункта "А" в пункт "В" выехал автомобиль. Мы знаем, что между пунктами "А" и "В" расстояние равно 40 км. Через час он оказался в конечной точке. Таким образом мы можем утверждать, что скорость автомобиля составляла 40 км/час. Если исходить из того, что движение было равномерным, то нам также известно расстояние, на котором автомобиль находился между пунктами "А" и "В" через 20 или 30 мин. То есть у нас имеется возможность отслеживать его местоположение.
Но давайте изменим условия задачи. Причем изменим вроде как совсем незначительно. Например, между пунктами "А" и "В" у нас не прямая, а кривая дорога (при этом расстояние между ними мы по-прежнему рассчитываем по прямой). Или движение происходит не равномерно, а с разной скоростью. Такая ситуация близка к реальности, когда дорога петляет по горному серпантину, проходит через туннели и т.п. А если добавить в условие ещё и наличие нескольких дорог между пунктами "А" и "В", то вот вам и задачка со звёздочкой. Как нам отследить, где находится автомобиль через 20 или 30 минут?
Вы скажете - это полностью меняет условие нашей школьной задачи. Ну так и микромир полностью меняет наше представление и о том, что мы называем классической физикой. Формально, происходит изменение неких исходных условий, что не позволяет привычно описывать происходящие физические явления и требуется переходить на иной математический аппарат. Чтобы понять какой, давайте вновь вернёмся к нашей задачке.
Пусть у нас будет способ наблюдать за местоположением автомобиля и даже замерять его скорость. Итак, один раз мы обнаружим автомобиль, допустим, слева от прямой между пунктами "А" и "В" и скорость его в тот момент окажется равной 60 км/час. Второй раз уже справа от этой прямой, но скорость будет 20 км/час. В конце концов автомобиль через час оказывается в пункте "В". Тогда мы имеем всё, как в классической интерпретации, а именно, он преодолел расстояние в 40 км. между двумя пунктами "А" и "В" за час и, соответственно его скорость составила 40 км/час. Бинго!
И в чем тут подвох? Ведь как в первом, так и во втором случае автомобиль из пункта "А" в пункт "В" добрался за час. Подвох в том, а что же нас конкретно интересует при решении этой задачи. Если просто средняя скорость, то зная расстояние по прямой между двумя точками и время, которое потребовалось на преодоление этого расстояния, нам достаточно того математического аппарата, который мы использовали в школе, чтобы получить нужный результат.
Если же нам будет интересно, в каком месте в определённый момент времени находился автомобиль, то для этого уже потребуется как дополнительная информация относительно имеющихся маршрутов движения, так и, скорее всего, более сложные математические расчеты. Причем второе оказывается наиболее существенным. Это для автомобильных дорог мы имеем возможность составить карты дорог с отметками расстояний и даже скоростным режимом. Но на практике увы - это слишком большая роскошь. Мы сталкиваемся с большим количеством неизвестных и, соответственно, вынуждены переходить к иным, вероятностным методам расчета.
Как в таком случае будет выглядить определение местоположения автомобиля? Решение состоит в том, что мы будем говорить лишь о некой вероятности его нахождения в той или иной точке и не просто прямой, а некоторой области между пунктами "А" и "В". В таком случае мы действительно лишь понимаем, что автомобиль существует и находится где-то в этой области, но определить точное его местоположение возможно только прямым "замером", то есть найдя его на местности. А что со скоростью в момент такого замера? Скорость автомобиля тоже становится величиной вероятностной, так как в итоге истинной скоростью следует признать среднюю скорость, которая станет известна по факту прибытия автомобиля в пункт "В". Поэтому определяемая на момент замера скорость может быть выше или ниже получаемой в конце средней величины.
Не кажется вам, что здесь что-то нам напоминает принцип неопределённости Гейзенберга? Находя точное местоположение автомобиля и даже определяя его мгновенную скорость в этой точке, мы всё равно не знаем его "истинную" скорость. Но когда мы в итоге знаем скорость, мы не знаем ту точку, в которой с этой скоростью мог двигаться автомобиль.
Таким образом, переход к теории вероятностей, одному из разделов математики, оказывается вполне оправданным, когда мы сталкиваемся с некой физической моделью, обладающей многими неизвестными. А ведь именно в такой ситуации оказались физики, когда они столкнулись с микромиром и необходимостью описать те законы, по которым он существует. И великие умы потому великие, что они нашли именно нужные математические подходы для такого описания.
Одним из краеугольных камней квантовой механики был определен принцип суперпозиции, когда частица может одновременно быть и здесь, и там. С этим не поспоришь не только в случае с котом Шредингера, который одновременно и мёртв, и жив. В приведённой мной задаче тоже можно утверждать, что автомобиль находится одновременно в нескольких местах. Почему нет? Однако в реальности мы лишь использовали математический трюк, вероятностный подход, позволяющий нам описать поведение системы, которая на самом деле всегда находится в чётких, однозначных состояниях. Ведь автомобиль у нас всё же движется строго по определённой дороге, несмотря на отсутствие точной информации об этом.
Необходимость использование понятия квантовой неопределённости возникает лишь тогда, когда мы сталкиваемся с ограничениями в наблюдении, отсутствием, недостатком или потерей информации. Математика позволяет в таком случае всё же решать определённые задачи, но это не означает, что она позволяет нам "увидеть" действительность.
В действительности же, всё происходит строго по заложенной во Вселенной схеме её развития. Поэтому я вполне согласен с утверждением упомянутого выше Джерарда’т Хофта:
Я говорю о том, что нужно как бы «развернуть» квантовую механику - заглянуть под её поверхность, чтобы увидеть, что происходит на самом деле. И пока разработчики квантовых технологий не начнут этим заниматься, я не верю, что они добьются настоящего прорыва. … Если вы пытаетесь исправить ошибки [в квантовых компьютерах], это значит, что вам нужно перейти к более базовым степеням свободы, которые в принципе не содержат ошибок, потому что они точны - они просто классические.
Это означает, что не следует математический подход к решению задачи ставить над сущностью самой задачи. Окружающая нас действительность подчинена абсолютной предопределённости и "Бог не играет в кости". Вселенная эволюционирует по правилам, где каждое событие логично вытекает из предыдущего, без вмешательства случайностей и загадочных наблюдателей. Своеобразную попытку подхода к раскрытию этих правил я сделал в статье, ссылку на которую я здесь привожу:
Квантовая теория - очень крутая штука. Восхищался и восхищаюсь широченным горизонтом возможностей, который она предоставляет. Однако следует двигаться дальше. Теория поля и квантовая механика в конце концов могут оказаться таким же промежуточным решением, каким в своё время оказался эфир.