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. Television sets showing a news report on Xi Jinping's speech Anthony Wallace/Getty Images

    Empowering China’s New Miracle Workers

    China’s success in the next five years will depend largely on how well the government manages the tensions underlying its complex agenda. In particular, China’s leaders will need to balance a muscular Communist Party, setting standards and protecting the public interest, with an empowered market, driving the economy into the future.

  2. United States Supreme Court Hisham Ibrahim/Getty Images

    The Sovereignty that Really Matters

    The preference of some countries to isolate themselves within their borders is anachronistic and self-defeating, but it would be a serious mistake for others, fearing contagion, to respond by imposing strict isolation. Even in states that have succumbed to reductionist discourses, much of the population has not.

  3.  The price of Euro and US dollars Daniel Leal Olivas/Getty Images

    Resurrecting Creditor Adjustment

    When the Bretton Woods Agreement was hashed out in 1944, it was agreed that countries with current-account deficits should be able to limit temporarily purchases of goods from countries running surpluses. In the ensuing 73 years, the so-called "scarce-currency clause" has been largely forgotten; but it may be time to bring it back.

  4. Leaders of the Russian Revolution in Red Square Keystone France/Getty Images

    Trump’s Republican Collaborators

    Republican leaders have a choice: they can either continue to collaborate with President Donald Trump, thereby courting disaster, or they can renounce him, finally putting their country’s democracy ahead of loyalty to their party tribe. They are hardly the first politicians to face such a decision.

  5. Angela Merkel, Theresa May and Emmanuel Macron John Thys/Getty Images

    How Money Could Unblock the Brexit Talks

    With talks on the UK's withdrawal from the EU stalled, negotiators should shift to the temporary “transition” Prime Minister Theresa May officially requested last month. Above all, the negotiators should focus immediately on the British budget contributions that will be required to make an orderly transition possible.

  6. Ksenia Sobchak Mladlen Antonov/Getty Images

    Is Vladimir Putin Losing His Grip?

    In recent decades, as President Vladimir Putin has entrenched his authority, Russia has seemed to be moving backward socially and economically. But while the Kremlin knows that it must reverse this trajectory, genuine reform would be incompatible with the kleptocratic character of Putin’s regime.

  7. Right-wing parties hold conference Thomas Lohnes/Getty Images

    Rage Against the Elites

    • With the advantage of hindsight, four recent books bring to bear diverse perspectives on the West’s current populist moment. 
    • Taken together, they help us to understand what that moment is and how it arrived, while reminding us that history is contingent, not inevitable


    Global Bookmark

    Distinguished thinkers review the world’s most important new books on politics, economics, and international affairs.

  8. Treasury Secretary Steven Mnuchin Bill Clark/Getty Images

    Don’t Bank on Bankruptcy for Banks

    As a part of their efforts to roll back the 2010 Dodd-Frank Act, congressional Republicans have approved a measure that would have courts, rather than regulators, oversee megabank bankruptcies. It is now up to the Trump administration to decide if it wants to set the stage for a repeat of the Lehman Brothers collapse in 2008.