Призрачность реальности

Квантовая физика, одна из областей знания, возникших в результате научной революции ХХ столетия, лежит в основе большинства современных технологий. Без достигнутого ею понимания законов природы невозможно было бы понять принципы работы транзисторов, компьютерных чипов и лазеров. Однако, несмотря на широчайшее проникновение квантовой физики в практику, до сих пор существует пугающая теоретическая проблема, идущая вразрез с общепринятой точкой зрения, заключающейся в том, что природные явления должны неизбежно существовать независимо от наших наблюдений. Например, в отличие от объектов, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, две или более квантовых частиц – элементарных частиц вещества, имеющих волновые свойства – могут быть связаны между собой таким образом, что независимо от того, насколько далеко друг от друга они находятся, они, тем не менее, при наблюдении показывают одни и те же свойства. Альберт Эйнштейн назвал это явление «призрачным воздействием на расстоянии». Однако то, что во времена Эйнштейна было не более чем логическим выводом, следовавшим из новой тогда теории квантовой механики, в наше время является основной научной проблемой, решением которой занимаются физики-экспериментаторы во всем мире, и стало фундаментальным понятием в недавно возникшей области знания - квантовой информационной технологии. «Призрачное воздействие на расстоянии» Эйнштейна, которое нобелевский лауреат, австрийский физик Эрвин Шредингер обозначил термином «эффект запутывания» и назвал сущностью квантовой физики, не означает, что две, связанные таким образом частицы, показывают одинаковые свойства при наблюдении за ними просто потому, что они были рождены с этими свойствами. Скорее это означает, что измерение, выполненное над одной из частиц, мгновенно влияет на состояние другой частицы. Ирландский физик Джон Белл продемонстрировал в 50-е годы, что корреляции, предсказываемые квантовой теорией для «запутанных» частиц, не могут быть поняты таким образом как, скажем, сходства, проявляемые однояйцевыми близнецами, которые являются следствием общих генов. Наоборот, измерение, полученное в результате наблюдения за одной из «запутанных» частиц является совершенно случайным без какого-либо скрытого объяснения, и, тем не менее, ее «запутанная» сестра тут же претерпит изменения, чтобы стать идентичной. Наиболее интересным потенциальным применением эффекта квантового запутывания является возможность квантовой телепортации – многие ученые рассматривают ее как один из способов обмена информацией между квантовыми компьютерами. Для того чтобы понять, как могла бы работать такая технология, представьте себе, что у Алисы есть квантовая частица, которую она хочет телепортировать Бобу. В принципе, до тех пор пока они владеют «запутанной» парой однотипных частиц, все, что Алисе следует сделать - это перенести свойства частицы, которую она хочет телепортировать, к той частице, что с ней «запутана». Эта процедура мгновенно телепортирует свойства частицы Алисы частице Боба, и последняя становится идентичной оригиналу, при этом она неизбежно теряет всю информацию, которую несла до того. Конечно, это легче сказать, чем сделать. Хотя в лаборатории и было показано, что квантовая телепортация работает на расстоянии до одного метра в случае фотонов (частиц, из которых состоит свет), однако распространение процедуры телепортации на большие расстояния и крупные объекты представляет для экспериментаторов проблему невероятной сложности. В настоящее время различные лаборатории работают в этом направлении, но никому еще не удалось создать даже простейший квантовый компьютер, и неясно, будут ли эти машины создаваться именно таким образом, как в настоящий момент мы себе представляем. Однако на более глубоком уровне такие эксперименты заставляют нас встать лицом к лицу с фундаментальными вопросами о природе реальности. Эйнштейн утверждал, что измерение, выполненное на одной из квантово-запутанных частиц, никогда не должно трансформировать реального состояния другой частицы. Но, по-видимому, именно трансформация имела место в ходе экспериментов, которые проводились впоследствии. Пока не проводится измерение, ни одна из частиц не имеет никаких реальных свойств, эти свойства создаются для обеих частиц одновременно в ходе измерения. Более того, последовательность измерений, по-видимому, не играет никакой роли, так как теоретические расчеты дают один и тот же результат независимо от того, какая из частиц, А или Б, измеряется первой. Одинаково аргументировано можно утверждать, что наблюдение за частицей А оказывает влияние на частицу Б или что наблюдение за частицей Б влияет на частицу А. Все это наводит на мысль о новом понимании физической реальности - понимании, в котором измерение и интерпретация гораздо сильнее влияют на мир, чем предполагается в классической физике – или даже, в этом отношении, в повседневной жизни. Например, когда мы видим цвет автомобиля, мы предполагаем, что это информация вторичного порядка. Первичным здесь является то предположение, что есть сам автомобиль со всеми его физическими свойствами, и таким образом мы занимаемся ни чем иным, как делаем утверждение о том, что уже существует. Однако в квантовом мире ситуация оказывается намного более сложной, так как акт наблюдения сам по себе создает реальность. То, что мы можем сказать о свойствах квантовой частицы в общем, не является утверждением о ее свойствах, которые существовали до измерения. Другими словами, если с точки зрения общепринятого мировоззрения, научного и прочих, считается, что то, что можно точно сказать об объекте, определяется реальностью, то с точки зрения мировоззрения, учитывающего эффект квантового запутывания, точное описание реальности определяется тем, что может быть сказано.
http://prosyn.org/av4thsv/ru;
  1. Patrick Kovarik/Getty Images

    The Summit of Climate Hopes

    Presidents, prime ministers, and policymakers gather in Paris today for the One Planet Summit. But with no senior US representative attending, is the 2015 Paris climate agreement still viable?

  2. Trump greets his supporters The Washington Post/Getty Images

    Populist Plutocracy and the Future of America

    • In the first year of his presidency, Donald Trump has consistently sold out the blue-collar, socially conservative whites who brought him to power, while pursuing policies to enrich his fellow plutocrats. 

    • Sooner or later, Trump's core supporters will wake up to this fact, so it is worth asking how far he might go to keep them on his side.
  3. Agents are bidding on at the auction of Leonardo da Vinci's 'Salvator Mundi' Eduardo Munoz Alvarez/Getty Images

    The Man Who Didn’t Save the World

    A Saudi prince has been revealed to be the buyer of Leonardo da Vinci's "Salvator Mundi," for which he spent $450.3 million. Had he given the money to the poor, as the subject of the painting instructed another rich man, he could have restored eyesight to nine million people, or enabled 13 million families to grow 50% more food.

  4.  An inside view of the 'AknRobotics' Anadolu Agency/Getty Images

    Two Myths About Automation

    While many people believe that technological progress and job destruction are accelerating dramatically, there is no evidence of either trend. In reality, total factor productivity, the best summary measure of the pace of technical change, has been stagnating since 2005 in the US and across the advanced-country world.

  5. A student shows a combo pictures of three dictators, Austrian born Hitler, Castro and Stalin with Viktor Orban Attila Kisbenedek/Getty Images

    The Hungarian Government’s Failed Campaign of Lies

    The Hungarian government has released the results of its "national consultation" on what it calls the "Soros Plan" to flood the country with Muslim migrants and refugees. But no such plan exists, only a taxpayer-funded propaganda campaign to help a corrupt administration deflect attention from its failure to fulfill Hungarians’ aspirations.

  6. Project Syndicate

    DEBATE: Should the Eurozone Impose Fiscal Union?

    French President Emmanuel Macron wants European leaders to appoint a eurozone finance minister as a way to ensure the single currency's long-term viability. But would it work, and, more fundamentally, is it necessary?

  7. The Year Ahead 2018

    The world’s leading thinkers and policymakers examine what’s come apart in the past year, and anticipate what will define the year ahead.

    Order now