Гельголанд. Красивая и странная квантовая физика - Карло Ровелли
Разумеется, можно сравнить два измерения, сделанные в Пекине и в Вене, но для сравнения требуется обмен сигналами – две лаборатории могут обменяться письмами или позвонить друг другу по телефону. Но для передачи сообщения, также как и голоса, нужно время – ничто не распространяется мгновенно.
Результат пекинского измерения становится реальным также и по отношению к Вене, только когда он туда прибудет по почте или по телефону.
Но тут мы уже не имеем дела с таинственным удаленным сигналом – по отношению к Вене цвет пекинского фотона приходит только при получении в Вене сигналов с соответствующей информацией.
Что происходит по отношению к Вене в момент выполнения измерения в Пекине? Не забываем, что измерительные приборы, считывающие данные измерений ученые, тетради, в которых делаются соответствующие заметки, носители данных, на которые записываются результаты измерений, – все это тоже квантовые объекты. И до прихода информации в Вену их состояние по отношению к Вене остается неопределенным – по отношению к Вене это как суперпозиция спящего и бодрствующего котов. В нашем случае – в состоянии квантовой суперпозиции конфигурации, когда измеренный цвет оказался голубым, и конфигурации, в которой он оказался красным.
По отношению к Пекину все наоборот – венские лаборатории и отправленное из Вены сообщение находятся в состоянии квантовой суперпозиции до момента прихода результатов венских измерений в Пекин.
В обоих случаях корреляции становятся реальными только после обмена сигналами. Таким образом можно объяснить корреляции, не прибегая ни к волшебной передаче сигналов, ни к гипотезе о предопределенности результата.
Это решает проблему, но дорогой ценой: нет больше единой трактовки фактов, а есть одна трактовка по отношению к Пекину и другая – по отношению к Вене, и они не стыкуются друг с другом. Факты по отношению к одному наблюдателю не являются фактами по отношению к другому. Относительность реальности предстает здесь во всей своей красе.
Свойства объекта таковы только по отношению к другому объекту. Поэтому свойства пары объектов таковы только по отношению к какому-нибудь третьему объекту. Утверждение, что два объекта коррелированы, подразумевает некоторое высказывание по отношению к какому-нибудь третьему объекту – корреляция проявляется при взаимодействии обоих коррелирующих объектов с этим третьим объектом.
Кажущееся противоречие в связи с возможной коммуникацией на расстоянии между двумя запутанными объектами возникает потому, что мы упускаем из виду то обстоятельство, что корреляции могут стать реальными только при условии существования третьего объекта, взаимодействующего с обеими системами. Кажущееся противоречие происходит из того, что мы забываем, что любые проявления выражаются по отношению к чему-то. Корреляция между двумя объектами – это свойство двух объектов, и, как любое другое свойство, оно существует только по отношению к еще одному, третьему объекту.
Запутанность – это танец для троих, а не для двоих.
2. Танец для троих, который сплетает отношения мира
Представьте себе наблюдение некоторого свойства объекта. Цейлингер измеряет фотон и видит, что он красный. Термометр измеряет температуру пирога.
Измерение представляет собой взаимодействие объекта (фотона, пирога) с другим объектом (Цейлингером, термометром). По окончании взаимодействия один объект «получает информацию о другом объекте». Термометр получил информацию о температуре выпекаемого пирога.
Что значит, что термометр «получил информацию» о температуре пирога? Ничего сложного – это просто означает наличие корреляции между температурой и пирогом. После измерения – то есть если пирог холодный, то показание термометра «холодное» (ртутный столбик низкий); если же, наоборот, пирог горячий, то показание термометра «горячее» (ртутный столбик высокий). Температура и термометр стали как два фотона – то есть закоррелированными.
Этот пример проясняет происходящее при любом наблюдении. Но внимание! Если пирог находится в состоянии квантовой суперпозиции разных температур, то:
– по отношению к термометру пирог проявил в ходе взаимодействия одно из своих свойств (температуру);
– по отношению к любой третьей физической системе, не участвующей в этом взаимодействии, никакое свойство не было проявлено, но пирог и термометр теперь находятся в состоянии квантовой запутанности.
Именно это происходит и в случае шредингерского кота. По отношению к коту снотворное было либо открыто, либо нет. По отношению ко мне, пока еще не открывшему сейф, флакон со снотворным и кот находятся в состоянии запутанности – квантовой суперпозиции состояний «снотворное открыто/кот заснул» и «снотворное не открыто/кот бодрствует».
Так что запутанность – это не какое-то редкое явление, имеющее место в особых случаях; это то, что обычно происходит при взаимодействии, если оно рассматривается по отношению к не участвующим в нем физическим системам.
С точки зрения внешней системы любое проявление объекта по отношению к другому объекту, то есть любое проявление какого-либо свойства, представляет собой появление корреляции: в общем случае это реализация запутывания – между объектом, который проявляет себя в отношении, и объектом, по отношению к которому это проявление происходит.
Короче говоря, запутывание – это просто то, как сплетающее реальность отношение воспринимается извне: проявление объекта по отношению к другому объекту в ходе взаимодействия, при котором свойства объектов становятся реальными.
* * *Вы глядите на бабочку и видите цвет ее крылышек. По отношению ко мне произошло установление корреляции между вами и бабочкой – вы с бабочкой теперь находитесь в состоянии запутанности. Даже если бабочка улетит от вас, факт остается фактом: если я взгляну на цвет ее крылышек и потом спрошу вас, какой цвет увидели вы, то обнаружу, что это один и тот же цвет, хотя возможны и тонкие эффекты интерференции с конфигурацией, в которой у крыльев бабочки другой цвет…
С точки зрения извне вся доступная информация о состоянии мира содержится в этих корреляциях. И поскольку все свойства относительны, то все в мире существует только в этой сети взаимной запутанности.
Но в этом безумии есть система. Если я знаю, что вы взглянули на цвет крыльев бабочки и увидели, что они синие, то я знаю, что если я тоже на них взгляну, то также увижу, что они синие, – так гласит теория67, несмотря на относительность свойств. «Раздробленные точки зрения», множественные перспективы, открывшиеся в силу того, что свойства всегда только относительны, воссоединяются через эту присущую самой грамматике теории связность, которая лежит в основе межсубъектности – фундамента объективности нашей общей картины мира.
Для всех нас, разговаривающих друг с другом, крылья бабочки всегда одного цвета.
3. Информация
Слова никогда не бывают точными; их выразительная сила в привносимом ими туманном облаке смыслов. Но порой они могут создавать путаницу ’cause you know sometimes words have two meanings[6]. Слово «информация», которое я употребил несколькими строками выше, очень многозначно и в разных контекстах означает разные понятия.
Его часто используют для обозначения чего-либо, имеющего смысл. В письме от отца «много
