Как квантовая механика разрушает наше представление о реальности

Квантовая механика давно используется в науке и технологиях, в том числе в электронике. Несмотря на успешные практические применения, у физиков по-прежнему нет общего понимания, как именно квантовые процессы связаны с устройством реального мира.

Журнал Nature провёл крупнейший опрос среди специалистов по квантовой физике — в нём приняли участие более 1100 учёных. Один из главных вопросов касался так называемого коллапса волновой функции — резкого изменения состояния квантового объекта в момент его измерения. Это явление иллюстрирует мысленный эксперимент с котом Шредингера: пока коробка закрыта, кот одновременно и жив, и мёртв, а его судьба определяется только после открытия.

Многие учёные считают, что именно акт наблюдения влияет на состояние системы, хотя пока никто не может точно объяснить, как это происходит. Альберт Эйнштейн был критиком этого подхода. Он полагал, что квантовые объекты должны иметь определённые характеристики даже до измерения — просто наука пока не способна их точно описать.

Согласно опросу, 36% участников выбрали копенгагенскую интерпретацию, по которой измерение действительно меняет физические параметры объекта. Но из них уверены в этом менее половины — остальные считают её скорее удобным способом описания, чем реальной картиной.

15% опрошенных придерживаются многомировой интерпретации. В этой теории каждое измерение создаёт новую вселенную с другим исходом — например, в одной кот жив, а в другой — мёртв.

7% выбрали теорию де Бройля-Бома, по которой параметры существуют с самого начала, и наблюдение лишь раскрывает их. Однако у этого подхода есть проблема: он предполагает мгновенное влияние на большие расстояния, что противоречит классическим представлениям о локальности.

Есть и информационный подход: он считает, что состояние объекта определено, но мы можем только рассчитать вероятность получить тот или иной результат. В этой модели измерение не создаёт результат, а просто раскрывает его.

Карлтон Кэйвс, теоретик из Университета Нью-Мексико, отметил, что наука всё ещё не может дать людям чёткий ответ на вопрос, что такое квантовая реальность. Хотя другие физики считают текущее разнообразие взглядов полезным для научного развития.

Опрос напомнил и о слабых сторонах всех теорий. Например, если следовать многомировой гипотезе, то каждое измерение создаёт новую реальность — что превращает любую лабораторию в настоящую «фабрику вселенных». В этом свете даже идея, что кот Шредингера умирает просто из-за наблюдения, уже не кажется такой странной.

Вполне возможно, что сегодняшние теории просто ещё не раскрывают всей картины. И только новые открытия смогут привести к более точному описанию — как самой квантовой природы, так и будущего квантовых технологий, которые пока находятся в стадии становления.