Новая интерпретация предлагает посмотреть на коллапс волновой функции как на фазовый переход — подобно тому, как жидкость превращается в лёд. Если она верна, спор Бора и Эйнштейна обретает неожиданное разрешение.
В 2025 году мексиканский физик Алехандро Франк (Alejandro Frank) из Национального автономного университета Мексики (UNAM) опубликовал препринт с необычным названием - "Тлалпанская интерпретация квантовой механики" (название отсылает к району в Мехико, где расположен институт). Речь в исследовании идёт о давней проблеме. Почему квантовая система может одновременно существовать во многих состояниях, но в момент измерения выбирает одно?
Измерение как нерешённый вопрос
Квантовая механика хорошо предсказывает эксперименты. Учёные рассчитывают с её помощью вероятность распада частиц, проектируют лазеры и томографы - и всё работает. Однако в основе теории есть один не вполне прояснённый момент. В стандартной формулировке состояние системы эволюционирует по уравнению Шрёдингера. Однако при описании измерения дополнительно вводится правило коллапса волновой функции - суперпозиция переходит в один конкретный исход, и это изменение не выводится из самого уравнения Шрёдингера.
Копенгагенская интерпретация, развитая Нильсом Бором и Вернером Гейзенбергом, принимала это как практическую данность. Однако Альберт Эйнштейн возражал. Вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном он предложил мысленный эксперимент, который показывал, что если мир устроен таким образом, то две частицы, разлетевшиеся на большое расстояние, могут мгновенно "узнавать" состояние друг друга - Эйнштейн называл это "не вполне интуитивным действием на расстоянии".
Позже Джон Белл вывел неравенства, показавшие, что локальные теории со скрытыми параметрами при определённых предпосылках несовместимы с квантовыми корреляциями. Спор перешёл в область интерпретаций. Разные интерпретации по-разному отвечали на этот вызов: одни отказывались от локальности, другие — от интуитивных представлений о единственном наблюдаемом мире. А вопрос о коллапсе оставался открытым.
Почему время выглядит направленным, если уравнения симметричны
Фундаментальные законы физики не различают прошлое и будущее. Уравнения классической механики и квантовой теории симметричны относительно замены t на -t. Это свойство называют T-симметрией. В микрофизике T-симметрия выполняется для большинства процессов. Однако в слабых взаимодействиях наблюдается нарушение CP-симметрии, а с учётом CPT-теоремы это эквивалентно нарушению T-симметрии, что было экспериментально подтверждено в распадах нейтральных мезонов во второй половине XX - начале XXI века. В макромире же эффективная "стрела времени" связана с ростом энтропии в неравновесных процессах - это другой механизм.
Важно различать фундаментальную CPT-инвариантность (теорема локальной Лоренц-инвариантной квантовой теории поля) и возможные нарушения T-симметрии на уровне эффективных взаимодействий. Это не одно и то же.
Коллапс как фазовый переход (гипотеза)
Одна из первых работ, предложивших рассматривать спонтанное нарушение временной симметрии (обращения времени) как модель квантового коллапса, принадлежит Ясперу ван Везелу из Кембриджа (2010 год). Он обратил внимание, что кристаллы возникают из-за спонтанного нарушения трансляционной симметрии, а сверхпроводимость связана со спонтанным нарушением калибровочной фазовой симметрии (проще говоря, квантовое состояние вещества меняется так, что теряет некоторую исходную симметрию). И предположил, что временная симметрия, возможно, не исключение.
Идея связывать коллапс со спонтанным нарушением симметрии развивается уже больше десяти лет. Тлалпанская интерпретация - одна из недавних гипотетических моделей в этой линии. Согласно её автору Алехандро Франку, коллапс не является первичным постулатом, а представляет собой возникающее явление - результат спонтанного нарушения временной симметрии, запускаемого усилением и фиксацией записей. Ключевое новшество этого подхода - в том, что коллапс выражается на языке критических явлений статистической физики. Роль параметра порядка в данной аналогии играет величина усиления измерительного процесса χ.
О предлагаемых параметрах
Автор интерпретации вводит несколько феноменологических характеристик модели, для которых обсуждаются возможные способы экспериментальной оценки:
χ (коэффициент усиления) - какая часть событий усилилась до макроскопической записи. В рамках модели существует гипотетическое критическое значение χ_c - порог, при котором система переходит в новое состояние.
τ_RC (ретропричинное время когерентности) - в рамках двухвекторного формализма величина, характеризующая чувствительность квантовых амплитуд к граничным условиям в прошлом и будущем. Важно: это не предполагает возможности передачи сигналов назад во времени.
Когда доля усиления превышает χ_c, система, согласно модели, переходит через порог - по аналогии с ферромагнетиком, который при охлаждении ниже точки Кюри намагничивается самопроизвольно. Повторим: это пока гипотетическая аналогия, а не установленный физический факт.
Что можно было бы проверить
Главная научная ценность Тлалпанской интерпретации - её принципиальная фальсифицируемость. В отличие от многих других интерпретаций, она предлагает потенциально наблюдаемые эффекты:
- пороговое подавление интерференции при усилении, превышающем χ_c;
- аномально быстрое затухание обратимости в хаотических оптических резонаторах;
- новые интерференционные полосы в обобщённой дифракции во времени (эффект Мошинского).
В 2025-2026 годах появились предложения по конкретным экспериментам (например, с ионами в ловушках и сверхпроводящими кубитами). Но на сегодняшний день это именно предложения, а не выполненные проверки. Если предсказания не подтвердятся, интерпретация окажется опровергнутой - и это делает её научной, а не умозрительной.
Вместо заключения
Тлалпанская интерпретация - не новая физика, но свежий взгляд на старую проблему. Она предлагает говорить о коллапсе на языке фазовых переходов, что непривычно, но может оказаться плодотворным. Сегодня эта интерпретация остаётся предварительной и не получила широкого признания в сообществе, однако представляет интерес как попытка сформулировать экспериментально проверяемое описание квантового измерения. Возможно, завтра она станет инструментом - или исчезнет, как и многие красивые идеи до неё. Но сама попытка превратить проблему квантового измерения из философского спора в набор экспериментальных вопросов уже делает этот подход интересным для физики.