Кот, банкомат и свобода воли

Профессор Александр Львовский считает, что бывает наука первого класса, а также наука второго класса, и, наконец, бывает еще и третий класс научных исследований. Причем, как отмечал еще Александр Блок, желтые и синие молчали, а в зеленых плакали и пели. 

Александр Львовский работает вообще-то в Канаде, но в Москве бывает часто, так как он еще и сотрудник Российского Квантового Центра в Сколково. На вопрос, где он учился, Александр отчечает так: «В физтехе... после 57-й школы», что вообще-то много о нем говорит для тех, кто понимает. Ну так вот, Александр Львовский выделяет три класса науки.

Во-первых, есть наука, которая познает мир и открывает новое. Это первый класс, лучше ничего не придумаешь. Есть еще наука, которая нового не открывает, но позволяет как-то улучшить жизнь. Тоже дело достойное, но класс второй. И, наконец, наука третьего класса. Ничего нового не открывает и на жизнь никак не влияет, повторяет общеизвестное и дает на 100% предсказуемый результат, но попадает в ленты новостных агентств, собирает огромное число кликов и ссылок в соцсетях.

Вот например. Допустим, я захочу повторить опыт с котом Шредингера, будь он неладен. То есть посажу кота в ящик, пристрою туда радиоактивный атом, находящийся в суперпозиции двух квантовых состояний — распавшегося и нераспавшегося, и ампулу с ядом, которая будет вскрываться при распаде атома. Закрою дверцу ящика поплотнее... Теперь, почтенная публика, у нас внутри ящика кот в суперпозиции двух состояний — жизни и смерти (поскольку атом в каждый момент времени одновременно и распался, и еще нет, а кот полностью зависим от атома). А теперь... барабанная дробь! Мы вскрываем ящик, и в этот момент почтенная публика может наблюдать «коллапс волновой функции» — из суперпозиции двух квантовых состояний кот мгновенно переходит в одно, классическое состояние — он или жив, или мертв, но никак не то и другое одновременно.

Если я сделаю такой опыт и позову приятеля с камерой (снимать кота), а потом на youtube повешу клип, как кот вылезает из ящика жив-здоров, мой опыт точно попадет в топ. Хоть он и идиотский. Это и есть «наука третьего класса», по А. Львовскому.

Сам Александр, между прочим, делает нечто подобное: сооружает макроскопический объект (правда, не кота, а световой луч), являющийся суперпозицией двух квантовых состояний. Это наука первого класса, того же разлива, что и последние нобелевки по физике. Но в топ она не попадет, потому что Александр Львовский не может объяснить широкой публике весело и с ужимками, почему то, что он делает, круто. Просто это очень, очень сложно, с начала и до конца, увы. Поэтому я, рискуя раздражить читателя неуемным популяризаторством, все же вынужден опять вернуться к коту.

Кот интереснее светового луча в частности и потому, что он все-таки не совсем безмозглая тварь, он-то понимает каждую секунду, что он жив (пока жив). То есть у кота внутри ящика все однозначно, а у нас, снаружи — нет. В этом, собственно, и состоит парадокс Шредингера, и тут же, как объяснил мне Александр Львовский, лежит путь к его разрешению. Сейчас я попытаюсь объяснить это, насколько сам понимаю.

Чтобы стало еще яснее, я посажу в ящик вместо кота квантового физика, вроде Александра. А второй квантовый физик будет дежурить снаружи. Из соображений гуманности яд в ампуле будет несмертельный: когда радиоактивный атом распадется, внутреннего физика просто начнет тошнить. С точки зрения внешнего физика внутренний будет находится в суперпозиции двух состояний — блюющего и неблюющего (мне кажется, я однажды видел такого человека ранним утром во Флоренции: он одновременно пел, блевал и пил из фонтана). С точки зрения внутреннего физика, ничего такого нет: у него сперва все хорошо, а потом в какой-то момент щелк! — и понеслась...* Потом внешний физик отопрет дверь и увидит, каково там внутреннему — то есть появляется наблюдатель и происходит коллапс волновой функции, переход к классической физике.

Но позвольте! Оба наши физика — квантовые! То есть они знают, как НА САМОМ ДЕЛЕ устроена природа! Почему же, когда они видят друг друга через дверцу ящика, правильная квантовая физика упраздняется, и торжествует неправильная — классическая?!**

Ответ Александра Львовского: классическая физика не торжествует, а только делает вид. Внутренний физик действительно есть суперпозиция блюющего и неблюющего физика, но С ЕГО ТОЧКИ ЗРЕНИЯ выбор уже как бы произошел. Когда внешний физик отпирает ящик — он просто становится ЧАСТЬЮ ТОЙ ЖЕ СУПЕРПОЗИЦИИ, и тотчас перестает это воспринимать. То есть теперь уже его очередь стать совокупностью двух физиков: один радостно приветствует здорового, веселого приятеля, другой помогает испачканному коллеге выбраться из ящика и несет ему стакан воды. Просто ДЛЯ НЕГО (как в свое время для внутреннего) — выбор происходит в момент открытия дверцы. А «НА САМОМ ДЕЛЕ» происходит и то, и другое.

И вот в таких фокусах в каждый момент времени участвует вся Вселенная, на самом деле. Вот да, мир, в котором мы живем, именно настолько странен и чудовищен.

Но вернемся к чувствам нашего внешнего физика за мгновение до того, как он откроет дверцу ящика. Он волнуется. Пока он еще не знает, что там внутри, какой путь выбрала ЕГО вселенная. Но вот дверь распахнута — и выбор сделан, и он неотменим. И сам физик — часть этого выбора.

И совершенно не нужно быть физиком, чтобы испытать это сосущее чувство «вот сейчас все решится», когда вы становитесь частью суперпозиции и теряете все иные возможности. Да кто из нас не испытывал такого? Вот, например, вы забыли, сколько денег потратили за этот месяц, и вы подходите к банкомату, суете в него карточку, выбираете «Запросить баланс» — «показать на экрране» — ррраз! «Ваш баланс — 26 рублей 11 копеек». А ведь он мог показать и «12 651 076 рублей 94 копейки», чем черт не шутит, при вашей-то безалаберности в финансах? За секунду до нажатия вы еще этого не знали. Никто не знал, сколько у вас денег на счету. то есть не было наблюдателя. А раз не было наблюдателя, значит, была суперпозиция состояний. Была суперпозиция из вас-богатого и вас-нищего, пока вы шлепали к банкомату по зимней слякоти, с безумной надеждой в сердце. Теперь остался только нищий. Коллапс, блин. Запомните это ощущение, это, скорее всего, проявление квантовой физики в повседневной жизни***.

Ну и наконец последний рывок к истине. Допустим, что банкомат выдал вам вполне утешительную цифру, вроде 18 922 рубля 00 копеек. Зарплата завтра, так что вы вполне можете позволить себе купить новые кварцевые часы спортивной модели. Вы открываете интернет-каталог и понимаете, что перед вами выбор: брать ли за ваши деньги красивые и надежные японские часы Seiko Sportura, или менее красивые, зато швейцарские часы Tissot T-race. Сейчас вы сделаете клик, и выбор будет сделан****.

Задержитесь на секунду. Узнаете это сосущее чувство? Оно предвещает «коллапс волновой функции». Маркетологи, изучающие до потери пульса механизмы потребительского выбора! Сбегайтесь скорее сюда смотреть, как это делается, хоть вам и не понять ни за что, что тут квантовая механика действует. Клик! Выбор сделан. И никакой разницы, что делает его не бездушная природа, не генератор случайных чисел, встроенный в банкомат, а как бы мыслящее существо.

Ребятам из Tissot будет утешительно знать, что «на самом деле»-то наш потребитель остается в суперпозиции: ну как бы можно считать, что его деньги этаким размазанным облаком присутствуют и в Швейцарии, и в Японии одновременно. Но это в некой "настоящей" полипотентной вселенной. А в той, где мы живем — в одной единственной — увы. Все бабло получили японцы.

Уважаемые маркетологи, срочно закажите квантовым физикам исследование механизмов потребительского выбора, это будет наука хоть и второго класса (согласно Александру Львовскому), но чудо какая занимательная.

И, пожалуйста, не думайте, что мне Seiko проплатила материал (я про них вспомнил только потому, что эти часы у меня сейчас на руке, они у меня уже три года, как волновая функция коллапснула). Я про это пишу для того, чтобы напомнить лишний раз, с какими чудовищно странными, и при этом мировоззренчески важными, вещами имеют дело физики, и Александр Львовский в своем Сколковском Квантовом Центре в том числе. Раз уж я не могу никому объяснить (да и сам не понимаю) чем они там на самом деле занимаются и почему это круто.

Постскриптум

Александр Львовский, прочитав статью, сперва расстроился, потом плюнул в сердцах, а потом как-то проникся нашим невежеством и даже сделал несколько примечаний (звездочки в тексте). Вот эти примечания:

* ... Или не понеслась… То есть для него самого коллапс волновой функции уже наступил — ведь он не может знать сам, что он — суперпозиция. То есть, при некотором самообладании, он может об этом помнить. Но почувствовать или зарегистрировать то, что он часть суперпозиции, и что есть и другая её часть, он не сможет. Какие бы сверхчувствительные приборы он не взял с собой в ящик.  

** Может быть, об этом стоит сказать раньше — что парадокс заключается именно в том, что более общая теория (квантовая) опирается на менее общую (классическую). Это нелепо с философской точки зрения, поэтому возникают вопросы.

***Ну не то, чтобы это было проявление квантовой физики, но если вы запомните это ощущение, вам будет легче примириться с квантовой действительностью окружающего мира.

**** Неясно, при чём тут кванты. Возможно, какие-то молекулярные структуры в мозговых нейронах находятся в состоянии суперпозиции, а потом происходит её коллапс, т.е. суперпозиция распространяется на всю вселенную. Коллапс выглядит как выбор.