Классический пример - дифракция электронов. Если направить пучок электронов на стенку, в которой есть две щели, а за стенкой установить экран, мы увидим на экране множество полосок, показывающих, что электроны проходят через щели не как частицы, а как интерферирующие волны, интенсивность которых в разных точках пространства складывается и вычитается. Даже если электроны выпускать поодиночке, каждый пролетевший ранее через щель электрон каким-то образом управляет траекторией любого последующего.

 

А это означает, что электрон «не знает», через какую именно щель он пролетит и более того, даже попав в экран, не знает точно, через какую щель пролетел.

 

А если мы закроем одну из щелей, картина мгновенно изменится - теперь электроны знают, через какую щель летели. Мы задали им состояние.

 

С любым другим состоянием элементарной частицы - то же самое. Она узнает, в каком состоянии находится, только когда ее начинают наблюдать - когда мы ее наблюдаем, мы тем самым заставляем частицу приобрести ("выбрать" ) определенное состояние.

 

И вот тут возникает интересный вопрос: когда же частица узнает, что ей положено выбрать определенное состояние - в момент наблюдения или когда-то еще, до него?

 

Вопрос интересен и весьма, но на первый взгляд выглядит очень уж абстрактным - что нам частицы, и что мы частицам? Они не такие, как мы, мы не такие, как они, мы можем существовать только в определенных состояниях, они - наоборот, и что, казалось бы, в этом для нас таится, кроме возможности развивать мышление и воображение?

 

Увы, в эксперименте, по крайней мере, мысленном, можно показать, что из странных выводов квантовой механики следуют необычные и весьма парадоксальные выводы, касающиеся нас лично.

За время существования квантовой теории от проблем изучения сущности коллапса волновой функции не пострадала ни одна кошка. И ни один кот.
За время существования квантовой теории от проблем изучения сущности коллапса волновой функции не пострадала ни одна кошка. И ни один кот.
Фото: iaa.es

Давным-давно, лет восемьдесят назад, было предложено обдумать такую ситуацию. Представим себе, что мы поймали кошку, вполне нормальную и живую кошку вида felis domesticus, ничего не ведающую ни о какой квантовой механике, и посадили ее в закрытый ящик. Это - вполне возможно и физически реализуемо, что каждый может при желании проверить.

 

Рядом с кошкой в ящик помещают радиоактивный атом с вероятностью распада за час, скажем, 0,5. Это - чуть сложнее, но тоже вовсе не столь уж проблематично.

 

С точки зрения квантовой механики, пока ящик закрыт и не производится никаких наблюдений, атом не находится ни в каком определенном состоянии. Как электрон, пролетающий через щели в стенке. Довести его до распавшегося состояния (или нераспавшегося) мы сможем, только когда ящик откроется, и мы проведем наблюдение. А пока ящик не открыли, атом пребывает в смеси двух состояний - распавшегося и нераспавшегося - и ничего особенно страшного в этом вроде бы, нет.

 

Далее, в ящик с кошкой и атомом мы помещаем баллон с ипритом или хлором (подчеркиваю - пока только мысленно помещаем! Не обвиняйте меня в жестокости! И вообще, кошку придумал не я, а Эрвин Шредингер! Она так и называется кошкой Шредингера!) и устройство, открывающее вентиль баллона, если в него попали осколки распавшегося ядра атома. Это тоже вполне физически реализуемо, может быть, даже с меньшими хлопотами, чем отлов и водворение в закрытый ящик кошки...

 

А вот теперь начинается самое интересное. С точки зрения физики, атом в ящике находится в смешанном состоянии, образованном из двух состояний - распавшегося и нераспавшегося. Ладно, к этому мы привыкли и соглашаемся. Но при этом... При этом распавшееся состояние атома соответствует открытому состоянию баллона и, стало быть, мертвой кошке, а нераспавшееся - закрытому баллону и живой кошке. А тут уж просто так согласиться трудно: кошка же не может находиться в смешанном состоянии - живой и мертвой одновременно!

 

И если мы через час откроем ящик и увидим, что кошка умерла, непременно возникнет ключевой вопрос: В КАКОЙ МОМЕНТ УМЕРЛА КОШКА?

 

А если кошка осталась жива, для нас окажется важным ответ на другой вопрос - а была ли она живой в ящике?

 

Самый классический ответ на первый вопрос - кошка умерла в тот момент, когда мы открыли ящик, и умерла именно потому, что ящик открыли. В этот момент мы провели наблюдение, зафиксировали из двух состояний атома одно, а именно, распавшееся, откуда и последовали все следствия, в том числе, открытие вентиля, попадание в ящик ядовитого газа и смерть невинного животного.

 

Откровенно говоря, в этой идее чувствуется нечто логически неудовлетворительное. Атом, терпеливо ожидающий, пока не откроют ящик, выглядит весьма неубедительно...

 

И вот тут появляется второй, альтернативный вариант ответа, вполне допустимый с точки зрения физики и находящий все больше сторонников. И звучит он так: Как только частица «выбирает» определенное состояние, наша Вселенная разделяется на две (или несколько), в каждой из которых эта частица выбрала себе разные состояния. Если мы пропускаем электрон через щели, мы рождаем два новых мира, в одном из которых электрон пролетает через правую щель, и мы это регистрируем, а во втором он пролетает через левую щель, и это регистрируют наши двойники. С этого момента мы с ними (двойниками) уже никогда не встретимся. А следовательно, ежеминутно и ежесекундно наш мир делится на безумное количество новых миров, отличающихся состоянием одной-единственной элементарной частицы. То есть, когда мы открыли ящик и обрадовались тому, что кошка в нем жива, здорова, только чем-то недовольна, возможно, в этот же момент в параллельной Вселенной, рожденной этим экспериментом, наши двойники печально смотрят на мертвую кошку...

 

А если в силу квантовых флуктуаций из подковы выпал гвоздь, пусть нас утешит мысль о том, что в параллельной Вселенной конница не была разбита, и армия победила.

 

И если это действительно так, в любой момент времени создается альтернативная история Вселенной, которую мы даже не можем предугадать...