Квантова механіка, попри свою універсальність і неймовірні математичні успіхи, нічого не стверджує. Вона не пояснює, що таке вимірювання, як відбувається колапс хвильової функції і не визначає, які фізичні об'єкти обрані вимірювальними приладами і, відповідно, хто виступає в ролі спостерігача.
Квантова фізика працює виключно з ймовірностями, але не розкриває, як саме відбувається взаємодія в нашому фізичному світі.
Математична схема реальності
Насправді квантова механіка - це спрощена математична схема, що описує дивовижний світ, який... ми не спостерігаємо. Бо спостерігати ймовірності, штучні математичні сутності, ми не навчилися. Ми навіть приблизно не уявляємо, як з'являється фізичний світ із цифр або рівнянь.
Про що це говорить? Тільки про те, що квантова механіка - це взагалі-то розділ математики, але не фізики. Однак весь фокус у тому, що «там» усе працює - немає нічого більш передбачуваного, ніж імовірнісне місцерозташування елементарної частинки! Точніше кажучи, того, що ми звикли інтерпретувати як елементарна частинка.
Водночас квантова механіка не є всеосяжною теорією, а її положення обмежені конкретним дослідженням. Звідси висновок: теоретичні висновки не сумісні з класичним уявленням про будову атома і поняттям «взаємодія частинок». Внаслідок об'єктивності емпіричних даних, - ми маємо справу з імовірностями, а не частинками.
Вимірювання не означає місцезнаходження
Одночасно великомасштабні процеси цілком собі пояснюються окремими квантовими ефектами. Наприклад: чому і як горить сонце? що таке електрика? У чому полягає фізична природа електроніки? Усі ці процеси залежать від квантових законів, як ми їх розуміємо.
Мікросвіт породжує специфічні явища, в принципі неможливі для світу речей. Наприклад, суперпозиція дозволяє частинкам перебувати в безлічі станів одночасно. Природно, це суперечить нашій інтуїції про «предметну» фізику і фізичні виміри. Той самий колапс хвильової функції описує непередбачуваність земних приладів, але ніяк не визначає зміну стану системи. Ми рахуємо ймовірності, але не вимірюємо величини.
Водночас правило Борна “стандартизує” ймовірність розчаклування хвильової функції, даючи змогу обчислити шанс виявлення частинки в певній точці. Математично це пов'язано з квадратом амплітуди ймовірності.
Але оскільки ми маємо справу з нескінченним числом імовірностей, то будь-яка точка-частинка може бути виявлена в будь-якій точці простору. Вимірювання не означає місцезнаходження. Це всього лише ймовірність певної події, яку ми асоціюємо з реальною часткою. Інакше ми збожеволіємо, намагаючись зрозуміти, що вирахували (чи виміряли?).
Насправді вчені дійшли згоди, що хвильова функція у квантовій механіці приховує ймовірності, а сам колапс відбувається під час вимірювання стану системи. Але чи призводить це до спостереження, збору емпіричної інформації? Питання.
Не будемо забувати: пряме вимірювання все одно що зовнішнє втручання в окрему квантову систему. І в цьому сенсі зміна стану системи означає її... зникнення. Вона перестає бути квантовою в момент вимірювання.
Колапс хвильової функції, безумовно, ставить під сумнів класичні уявлення про детермінізм. Але водночас означає, що, фіксуючи значення квантової системи (так зване квантування), ми отримуємо певні математичні значення, несумісні з «чистою» квантовою системою: адже ми не знаємо, що було до і буде після вимірювання. Пам'ятаєте? Квантова механіка нічого не пояснює.
Зовсім не частинки
То що ж таке вимірювання і як відбувається колапс хвильової функції? Ми не маємо ані найменшого поняття. Єдине, що можна з упевненістю сказати: конкретний вимір провокує виникнення парадоксу, коли вимірювальні прилади не підкоряються квантовим правилам. Втручаючись, ми по суті руйнуємо квантову систему.
У цьому сенсі поняття «вимірювальний прилад» залишається потаємним, неясним. Що, своєю чергою, призводить до труднощів у розумінні «технології» проходження колапсу хвильової функції.
І тут на сцені з'являється квантова заплутаність. Вона виникає тільки під час взаємодії елементарних частинок, що ускладнює передбачення їхнього стану. Мало того, що ми не знаємо, що саме вимірюємо. До того ж включаються всілякі інтуїції, необхідні для формування елементарної доказової бази.
Візьмемо, приміром, експеримент Штерна-Герлаха, - він демонструє, як електрони можуть перебувати в невизначених станах до моменту вимірювання.
Кішка Шредінгера (не) вмирає саме тому, що ми не знаємо, де виникає ілюзія спостереження. За великим рахунком, уже неважливо, чи є ми елементарними частинками, чи частинки отримали роль спостерігача.
Однак вимірювання у квантовій механіці незмінно призводять до маніпуляції заплутаними частинками, незалежно від відстані між ними. Звідси запитання: ми маємо справу з реальністю і взаємодією або ж ми отримали якийсь показник, що вказує на одночасну присутність однієї частинки у двох різних точках простору? З чого випливає вельми неприємний висновок: елементарні частинки - це зовсім не частинки!
Заради великої науки
Приховані параметри у квантовій механіці відіграють важливу роль у розумінні заплутаності та локальності. І ведуть нас до заперечення традиційних уявлень про те, як інформація передається між частинками.
Водночас такий підхід залишає за собою численні теоретичні пробоїни, на які, мабуть, фізики вирішили дружно наплювати. Заради «великої науки», безумовно.
Британський фізик Джон Стюарт Белл запропонував експеримент, який демонструє, що локальні приховані параметри не можуть пояснити квантові явища.
Інакше кажучи, класичні уявлення про реальність не мають жодного стосунку до фізики. Але як «переписати» реальність ми навіть не здогадуємось. Для цього потрібно усвідомити «механізм» трансформації математичних об'єктів в об'єкти фізичні. Якщо він узагалі є: колапс хвильової функції стосується квантової системи цілком і нічого не говорить про те, як «діють» підсистеми.
Тобто науковці змушені інтерпретувати власні інтерпретації, переймаючись лише математичною досконалістю та адекватністю обраних формул. Змінися математична парадигма - і весь наш «звичний» квантовий світ миттєво трансформується в іншу реальність. Чого, природно, не хочеться: потрібно буде перерахувати, якщо не переписати всі відомі нам фізичні закони. Нелегке завдання, м'яко кажучи.
Прописати реальність
Кіт Шредінгера фактично породив ідею двох паралельних світів: якщо ми маємо справу із суперпозицією окремих станів, то фізична реальність здатна проєктуватися у паралельних всесвітах. Хоча насправді це лише ілюстрація того, як спостереження змінює результати досвідів, а відтак не дозволяє отримати більш-менш об’єктивні дані про сам об’єкт дослідження, тобто об’єктизувати його.
Разом із тим паралельні світи, що нібито виникають з квантової заплутаності, лише підкреслюють складність нашої реальності. І ставить багато філософських питань про природу спостереження у всесвіті.
Адже, в кінцевому випадку, все залежить від того, як гравітація вплине на потік електронів або фотонів. У нас-то прилади електромагнітні, ми не навчилися бачити поза межами «світлового конуса» - спостережувального простору, заповненого електромагнітним випромінюванням.
Ми чомусь звикли «прописувати» реальність виключено як фізичний прояв електромагнітнго світу, бо не здатні по-іншому сприймати навколишній світ. Такий от парадокс.
Але це не означає, що реальність не змінюється залежно від методології вимірювань, техніки фіксації емпіричних даних і домінючих ментальних практик наукової інтерпретації.
Якщо б у відомій суперечці Бора та Ейнштейна переміг останній, ми наврядчи б жили в тій спекулятивній конструкції, яку запропонував данець - головне рахувати, а не пояснювати.
