Интерпретации квантовой механики

Мы считаем, что наука начинается из предположения, что объективная реальность «где-то» есть, и её можно исследовать. Даже если мы не можем познать её вполне, даже если наш акт наблюдения влияет на неё, все-таки ещё должно быть что-то независимое от нашего сознания. «Мир должен существовать с присущей ему собственной структурой, которую мы можем представить в наших теориях и проверить их». В противном случае если мир является созданием нашего разума, тогда у него нет присущей структуры, он может меняться согласно нашим убеждениям. Значит, нет смысла науке проверять теории на реальном мире, поскольку он все равно «прогнётся» под научные представления. Такие аргументы ставят под сомнение достоверность самой науки.

Часть и целое

До сер. XX в. считалось, что протоны, нейтроны и электроны неделимы и являются основными строительными блоками материи. Однако, в результате экспериментов на ускорителях высоких энергий в 1950-1960гг. были открыты многие другие виды частиц, также имеющих массу, заряд и спин. Причём, время существования некоторых из них составляло миллиардную долю секунды или меньше. Дальнейшие исследования заставили ученых предположить о существовании кварков, ещё более мелких частиц, составляющих элементарные частицы. Однако свойство их таково, что они не могут существовать свободно. К примеру, сам протон состоит из 3-х кварков, и, чтобы их отделить друг от друга, необходимо большое количество энергии, в результате чего появляются новые кварки и новые протоны, другие частицы. «Кварки - это частицы, - резюмирует Иен Барбур, - которые, по-видимому, могут существовать только в рамках целого».

Классическая физика, рассматривая атом гелия, видела в нём отдельные компоненты: ядро, состоящее из 2-х протонов и 2-х нейтронов, и вращающиеся вокруг него электроны. Однако квантовая теория рассматривает атом гелия как целое, в котором нет различимых частей. Волновая функция атома не является суммой волновых функций элементарных частиц, входящих в него. Поэтому Луи де Бройль писал: «Связанный электрон - это состояние системы, а не независимая единица».

Такая зависимость частей от целого наблюдается и на более высоком уровне: энергетическое состояние атомов в кристаллической решётке, групповое взаимодействие магнитных доменов при охлаждении металла, «кооперативное» поведение электронов при сверхпроводимости. Здесь законы поведения системы невозможно вывести из законов поведения её составляющих. «Существование любого объекта определяется его взаимодействием с другим и участием в более общих системах. Без подобных холических квантовых явлений не было бы ни химических свойств, …ни ядерной энергии, ни жизни», - заключает Барбур.

Теорема Белла

Теперь мы рассмотрим, как происходило экспериментальное подтверждение целостности мира на основании квантовой теории.

В 1935г. Эйнштейн предложил тип эксперимента, провести который стало возможно лишь недавно. Источник испускает две частицы, А и В, которые разлетаются в противоположных направлениях. Пусть начальный спин системы равен нулю, тогда спин В должен быть равен по величине и противоположен по знаку спину А. С помощью детектора можно измерить определенный компонент спина частицы А, и можно определить вероятность точного значения соответствующего компонента спина В (он будет равным и противоположным). Его также можно измерить вторым детектором.