Шесть невозможностей. Загадки квантового мира - Джон Гриббин

Из этого следует тот замечательный факт, что начиная аж с 1926 г. всякий раз, когда какой-нибудь физик берет комплексно-сопряженное к простому уравнению Шрёдингера и использует его для расчета квантовой вероятности, он, сам того не сознавая, учитывает решение этих уравнений с опережающей волной и влияние волн, движущихся назад во времени. С точки зрения математики у предложенной Крамером интерпретации квантовой механики не возникает никаких проблем, потому что вся математика, вплоть до уравнения Шрёдингера, там в точности такая же, как в копенгагенской интерпретации. Разница здесь, в буквальном смысле слова, только в интерпретации.

Крамер описывает типичную квантовую транзакцию как «рукопожатие» частицы с другой частицей, находящейся в другой точке пространства и времени. Он начинает с идеи электрона, испускающего электромагнитное излучение, которое поглощается другим электроном. Но это описание столь же хорошо работает и для вектора состояния квантового объекта, который начинает в одном состоянии и заканчивает в другом в результате некоего взаимодействия, — к примеру, для вектора состояния частицы, испущенной источником с одной стороны установки эксперимента с двумя отверстиями и поглощенной детектором с другой ее стороны.

Одна из трудностей подобного описания на обычном языке заключается в том, как мы должны трактовать взаимодействия, идущие одновременно в обоих направлениях во времени и потому происходящие мгновенно с точки зрения обычных часов в повседневном мире. Крамер делает это, оставаясь, по существу, вне времени и используя семантическое средство — описание в терминах своего рода псевдовремени. Это не более чем семантическое средство, но оно, безусловно, помогает большинству людей выстроить в своем сознании вразумительную картину.

Работает это примерно так. Когда квантовый объект (излучатель) взаимодействует с окружающим миром, он пытается делать это, порождая поле, которое представляет собой симметричную во времени смесь запаздывающей волны, уходящей в будущее, и опережающей волны, уходящей в прошлое. Ради получения понятной картины мы игнорируем опережающую волну и следим только за запаздывающей волной. Она движется в будущее, пока не встретит другой объект (поглотитель), с которым может вступить во взаимодействие. В ходе взаимодействия второй объект порождает новое запаздывающее поле, которое в точности компенсирует первое запаздывающее поле. В результате в будущем поглотителя никакого запаздывающего поля нет.

Но поглотитель порождает также отрицательную опережающую волну, идущую назад во времени к излучателю по траектории первоначальной запаздывающей волны. У излучателя эта опережающая волна поглощается, вызывая у первого объекта отклик, при котором тот излучает вторую опережающую волну назад в прошлое. Эта «новая» опережающая волна полностью компенсирует «первоначальную» опережающую волну, так что до начала всего этого процесса никакого эффективного излучения, идущего назад в прошлое, также нет. Остается только двойная волна, связывающая излучатель и поглотитель и наполовину состоящая из запаздывающей волны, несущей положительную энергию в будущее, а на другую половину — из опережающей волны, несущей отрицательную энергию в прошлое (по ходу отрицательного времени).

Поскольку минус на минус дает плюс, эта опережающая волна прибавляется к первоначальной запаздывающей волне, как если бы она тоже была запаздывающей волной, идущей от излучателя к поглотителю. Отрицательная энергия и отрицательное время в сумме дают положительную энергию, идущую вперед во времени. Как пишет Крамер:

Можно считать, что излучатель порождает «запросную» волну, которая движется к поглотителю. Затем поглотитель возвращает излучателю «подтверждающую» волну, и транзакция завершается «рукопожатием» через пространство-время[25].

Но это всего лишь цепочка событий с точки зрения псевдовремени. В реальности это вневременной процесс: все, что происходит, происходит сразу.

Если в этой цепочке событий и присутствует особое звено, — пишет Крамер, — это не то звено, которое завершает цепочку. Это звено в начале цепочки, когда излучатель, получив в ответ на свою запросную волну различные подтверждающие волны, усиливает одну из них, выбранную случайным образом в соответствии с правилами вероятности, причем так, что данная подтверждающая волна воплощается в реальности в виде завершенной транзакции. В конце вневременной транзакции нет слова «когда».

Как это разрешает главную загадку эксперимента с двумя отверстиями? Согласно ТИ, запаздывающая «запросная» волна распространяется через оба отверстия в установке и инициирует опережающую «подтверждающую» волну от детекторного экрана, которая проходит через оба отверстия в установке назад к источнику. Каждая частица случайным образом выбирает, которое из предложений принять, порождая интерференционную картину. Но если в хитроумном варианте эксперимента с отложенным выбором одно из отверстий закрывается после того, как частица отправилась в путь, частица уже «знает» об этом, потому что у подтверждающей волны осталось только одно отверстие, через которое она может пройти обратно для «рукопожатия». Крамер пишет:

Вопрос о том, когда наблюдатель решает, какой вариант эксперимента провести, больше не имеет значения. Наблюдатель определил конфигурацию экспериментальной установки и граничные условия, и транзакция сформовалась соответственно. Более того, тот факт, что событие регистрации предусматривает измерение (в отличие от любого другого взаимодействия), также не имеет более значения, так что наблюдатель не играет в процессе никакой особой роли.

Успех в разрешении загадок квантовой физики достигнут за счет принятия всего лишь одной идеи, которая, казалось бы, противоречит здравому смыслу, — идеи о том, что часть квантовой волны реально может двигаться назад во времени. На первый взгляд это резко противоречит нашим интуитивным представлениям о том, что причина всегда предшествует событиям, которые вызывает. Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что в конце концов путешествия во времени, которые необходимы в транзакционной интерпретации, не нарушают повседневных представлений о причинности. Хотя вневременное «рукопожатие» происходит при помощи опережающей квантовой волны, движущейся назад во времени, это никак не влияет на логическую структуру причинности в повседневном мире.

Нас не должно удивлять, что способ обращения со временем в транзакционной интерпретации отличается от того, что подсказывает здравый смысл, потому что в ТИ явным образом включены эффекты теории относительности. Копенгагенская интерпретация, напротив, рассматривает время в классическом ньютоновском ключе, и именно это лежит в основе противоречий, возникающих при попытке объяснить результаты квантовых экспериментов по измерению неравенства Белла с позиций КИ. Если бы скорость света была бесконечна, проблемы исчезли бы: тогда не было бы разницы между локальным и нелокальным описаниями процессов с участием неравенства Белла, а обычное уравнение Шрёдингера точно описывало происходящее — ведь обычное уравнение Шрёдингера, по сути, представляет собой корректное релятивистское уравнение, если скорость света бесконечна.

Как вневременное «рукопожатие» влияет на возможность свободы воли? На первый взгляд может показаться, что все закреплено этими связями между прошлым и будущим. Каждый излученный фотон уже «знает», когда и где он будет поглощен; каждая волна квантовой вероятности, проскальзывающая со