Самосознающая вселенная. Как сознание создает материальный мир

Предположим, что мы помещаем кошку в клетку с радиоактивным атомом и счетчиком Гейгера. Радиоактивный атом будет распадаться в соответствии с законами вероятности. Если атом распадается, то счетчик Гейгера сработает и включит молоток, молоток разобьет бутылку с ядом, и яд убьет кошку. Допустим, что вероятность того, что это случится в течение часа, составляет 50% (рис. 21).

Рис. 21.Парадокс кошки Шрёдингера

Тогда каким образом квантовая механика описывает состояние кошки по прошествии часа? Разумеется, если мы посмотрим, то обнаружим, что кошка либо жива, либо мертва. А что, если мы не посмотрим? Вероятность того, что кошка мертва, составляет 50%. Вероятность того, что кошка жива, тоже равна 50%.

Если мыслить классически, как требует материальный реализм, и руководствоваться принципами детерминизма и причинной непрерывности, то можно было бы провести мысленную аналогию с ситуацией, в которой некто подбросил монету, а потом накрыл ее ладонью. Мы не знаем, что выпало — орел или решка, но, разумеется, выпало либо то, либо другое. Кошка либо жива, либо мертва, с вероятностью каждого исхода, равной 50%. Мы просто не знаем, какой исход реализовался на самом деле. Отнюдь не такой сценарий предполагает математика квантовой механики. Квантовая механика подходит к вероятностям совсем иначе. Она описывает состояние кошки в конце часа как наполовину мертвое, наполовину живое. Внутри ящика имеется вполне буквально «когерентная суперпозиция наполовину живой и наполовину мертвой кошки» — как это звучит на техническом жаргоне квантовой физики. Парадокс кошки, которая жива и мертва одновременно — это следствие того, как в квантовой механике делаются вычисления. Сколь бы странными ни были следствия этой математики, мы должны относиться к ней серьезно, поскольку та же математика дарит нам чудеса транзисторов и лазеров.

Эту абсурдную ситуацию резюмирует следующая пародия из «Книги старого опоссума о практичных кошках» Т. С. Элиота:

Кошка Шрёдингера — загадочная кошка,
она иллюстрирует законы;
сложные вещи, которые она делает, не имеют
никакой видимой причины;
она сбивает с толку детерминистов
и доводит их до отчаяния,
Ведь когда они пытаются ее поймать,
квантовой кошки и след простыл!

Пародия, разумеется, верна — никто не видел квантовую кошку, или когерентную суперпозицию, в действительности — даже квантовые физики. В самом деле, если мы заглядываем в ящик, то видим либо живую, либо мертвую кошку. Возникает неизбежный вопрос: что же такого особого в нашем акте наблюдения, что он способен разрешить дьявольскую дилемму кошки?

Одно дело — правдоподобно говорить об электроне, одновременно проходящем через две щели, но когда мы говорим о том, что кошка наполовину жива и наполовину мертва, абсурдность квантовой когерентной суперпозиции становится самоочевидной.

Один выход из положения состоит в том, чтобы настаивать, что математическое предсказание когерентной суперпозиции не следует принимать буквально. Вместо этого можно, следуя интерпретации в терминах статистики ансамблей, которой отдают предпочтение некоторые материалисты, убеждать себя, что квантовая механика делает предсказания только относительно экспериментов с очень большим числом объектов. Если бы имелось десять миллиардов кошек в абсолютно одинаково устроенных ящиках, то квантовая механика говорила бы нам, что по истечении часа половина из них будет мертва — и, несомненно, наблюдение подтвердило бы истинность этого утверждения. Быть может, для одной кошки теория просто не применима. В предыдущей главе приводился сходный довод для электронов. Однако фактически интерпретация в терминах ансамблей сталкивается с затруднением даже при объяснении интерференционной картины в простом двухщелевом эксперименте.

Кроме того, интерпретация в терминах ансамблей равносильна отказу от квантовой механики как физической теории для описания единичного объекта или единичного события. Поскольку единичные события все же происходят (и даже были выделены единичные электроны), мы должны быть способны говорить о единичных квантовых объектах. В действительности, квантовая механика формулировалась применительно к единичным объектам, несмотря на парадоксы, которые при этом возникают. Мы должны быть готовы к парадоксу Шрёдингера и искать способ его разрешения. Альтернатива в том, чтобы не иметь вообще никакой физики для единичных объектов — а это совершенно неприемлемо.