Все, я, кажется, понял, что за безобразие происходит в квантовой механике.
Просто факты
Сначала всего несколько фактов. Опыт с двумя щелями считается "сердцем квантовой механики".
Подобный опыт проводился не только с фотонами и электронами, но также с атомами и даже достаточно крупными молекулами:
Опыты с молекулами. В 1999 году эксперимент с двумя щелями был успешно проведён с молекулами букибола (каждая из которых содержит 60 атомов углерода).
В 2013 году двухщелевой опыт был успешно проведён с молекулами, каждая из которых содержала 810 атомов (общая масса превышала 10 000 атомных единиц массы).
В 2019 году в Венском университете под руководством Маркуса Арндта удалось наблюдать волновые квантовые свойства у молекулы грамицидина размером 2000 атомов, состоящей из 15 аминокислот, формула которой - C707H260F908N16S53Zn4. Эти молекулы направляли в детектор, пропуская их через пятиметровую вакуумную трубку. Чтобы они случайно ни с чем не провзаимодействовали, для движения молекул выделили узкий «коридор», а саму трубку защитили от малейших колебаний при помощи системы пружин и амортизаторов.
Не верю!
Я не верю, что столь крупные частицы совсем не имеют классической траектории и что они пролетают сразу через обе щели. Как не верю в то, что они, проходя через обе щели, "превращаются в волну" или как-то "растворяются", "размазываются" в пространстве, а за щелями снова "материализуются", "превращаются в частицы" и попадают на экран уже в качестве обычных частиц.
С фотонами - еще может быть. Даже с электронами такое еще можно допустить. Хотя уже здесь возникают вопросы, куда девается масса и заряд электрона. Не "размазываются" же они по всему пространству, а потом, за щелями, не "собираются" же они мгновенно снова в четко локализованную частицу? Но допустим. Фотон и электрон - частички маленькие, и довольно загадочные. Всякое может быть.
Но молекулы? Размером в 500-800 атомов! Весом в 10 000 атомных единиц массы!
ИЗВИНИТЕ. Поверить, что с ними происходят такие фокусы - с превращением в волну, а затем снова в частицу - я решительно отказываюсь.
Но опыты говорят сами за себя: даже такие крупные и массивные частицы ведут себя как фотоны и электроны. И демонстрируют все те же "квантомеханические свойства".
И из всего этого я могу сделать только один вывод: с самими частицами ничего не происходит. Они как были частицами, так ими и остаются. И когда они запускаются, и когда проходят щели, и когда попадают на экран с детекторами. А значит, "что-то происходит" не с частицами, а с пространством-временем.
Но что? И вот, кажется, я это, наконец, понял. Постараюсь изложить это в максимально доступной форме.
Как выглядит яблоко?
А теперь давайте посмотрим на яблоко. Да, самое обычное яблоко!
Мы видим его только с одной стороны. Но мы можем повертеть его в руке, рассмотреть его с разных сторон, в том числе сверху и снизу. И тогда мы поймем, что яблоко имеет шарообразную форму, с двумя углублениями сверху и снизу.
И нам, в общем-то, не составляет труда это понять и даже вообразить. Несмотря на то, что мы никогда не видим яблоко полностью, целиком, одновременно со всех сторон сразу. Мы всегда видим только часть его, с какой-то одной его стороны. То есть видим только проекцию яблока на какую-либо плоскость.
Куда вращается Земля?
А теперь посмотрим на нашу планету Земля, которая вращается вокруг своей оси.
Если мы посмотрим на Землю "сбоку", то мы увидим окружность, все точки которой по линиям широт движутся слева направо.
Если мы посмотрим на Землю "сверху", с Северного полюса, то мы увидим окружность, которая вращается против часовой стрелки.
А если мы посмотрим на Землю "снизу", с Южного полюса, то мы увидим окружность, которая вращается по часовой стрелке.
Мы знаем и понимаем, что Земля - это сфера. Но как она вращается: по часовой стрелке или против? Очевидно, она одновременно вращается и по часовой стрелке, и против - и все зависит от того, с какой стороны мы посмотрим на Землю. То есть от того, в какой системе отсчета находится наблюдатель.
Кто такой наблюдатель?
Вот и прозвучало это слово, чрезвычайно важное для всей квантовой механики - наблюдатель. И мы тут же вспоминаем, что в квантовой механике давно идут споры вокруг "проблемы наблюдателя". Она же - "проблема измерения".
В чем же состоит эта проблема? В том, что до измерения состояние квантовой системы описывается довольно сложным образом, так что квантовая частица может находиться в нескольких суперпозициях, описываемых волновой функцией. Так, например, спин электрона может находиться в суперпозиции двух состояний: "спин вверх" и "спин вниз". А при измерении/наблюдении все это куда-то мгновенно исчезает (происходит "коллапс волновой функции"), и мы обнаруживаем систему только в одном конкретном состоянии из множества возможных (например, только в одной точке, или только с одним состоянием спина).
Так вот, я полагаю, что в квантовой механике с квантовой системой происходит примерно то же самое, что с обычным яблоком или планетой Земля. То есть при наблюдении/измерении мы наблюдаем/измеряем квантовую систему только в одной конкретной проекции (из множества возможным) - то есть только в одной системе отсчета. И вся проблема - именно в этом: в системах отсчета.
Что ж, давайте попробуем разобраться более внимательно, что там происходит. И попытаемся все это сформулировать на более строгом физико-математическом языке.
Продолжение: