Моя философия. Трансцендентальный тринитарный реализм. - 62
Моя философия. Трансцендентальный тринитарный реализм: (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11), (12), (13), (14), (15), (16), (17), (18), (19), (20), (21), (22), (23), (24), (25), (26), (27), (28), (29), (30), (31), (32), (33), (34), (35), (36), (37), (38), (39).
Уточнение метафизики из современной физики: (40), (41), (42), (43), (44), (45), (46), (47), (48).
Путь к синтезу философии Аристотеля и Канта: (49), (50), (51), (52), (53), (54), (55), (56), (57), (58), (59), (60), (61),
Таким образом, применение категории «вероятности» и вероятностных функций в квантовой механике - как статистических законов - становится возможными благодаря двум условиям: фактору больших чисел и фактору времени. Но если фактор больших чисел особых вопросов не вызывает, то правильное понимание фактора времени как условия статистических законов квантовой механики создает для нашего разума серьезные трудности - как в силу сложности самого представления времени для физики и философии, так и в силу специфики фактора времени в статистических (вероятностных) законах квантовой механики.
Если мы имеем дело в квантовой механике с большим количеством квантовых систем (а чаще всего мы имеем дело именно с такими физическими системами - с огромным числом атомов, электронов, фотонов и т.д.), то здесь природа статистических закономерностей в целом мало отличается от того, как мы применяем статистические законы для описания каких-то других физических систем (например, термодинамического состояние газа через статистические законы, описывающие состояние молекул этого газа) или процессов экономических и социальных.
В основе таких законов лежит определенный набор «свойств», присущих какой-либо коллективной «сущности» (человеку, лошади или молекуле), при том, что каждый отдельный представитель этой коллективной «сущности» не может обладать всеми «свойствами» одновременно, и эти «свойства» распределены между индивидуальными представителями этой «сущности» в каких-то численных величинах. Например, лошади бывают разной масти - бурой, черной, белой, пегой, но поскольку каждая отдельная лошадь не может быть одновременно разной масти, эти масти распределены в каких-то пропорциях в определенной, достаточно крупной, популяции лошадей. Или, например, люди при своем потребительском выборе не могут покупать все возможные товары в силу ограниченности их средств, и поэтому их потребительский выбор постоянно меняется в зависимости от различных экономических факторов или по причине изменения их потребительских предпочтений, и эти статистические закономерности и составляют основу «законов экономики» (та самая «невидимая рука рынка» Адама Смита).
В квантовой механике физические «сущности» (атомы, электроны, фотоны) также обладают определенными свойствами - постоянными (например, спин, масса или заряд) и переменными, где в основе всех переменных «свойств» лежат пространственно-временные величины, так что квантовые системы в отношении пространства и времени имеют определенные «степени свободы». И именно поведение квантовых систем в отношении этих «степеней свободы» и описывают вероятностные (статистические) законы квантовой механики.
Но если мы можем как-то локализовать квантовые системы в какой-то области Л-пространства, связанного с нашим Л-пространством, то «локализовать» квантовую систему во времени мы не можем, так как время постоянно «течет», «движется», «меняется», и в каждый момент времени квантовая система находится в другом «мгновении» М-времени. И поэтому именно определение квантовых систем в отношении времени лежит в основе всех квантовых явлений и процессов, а само время выступает отдельным, очень специфическим, фактором вероятностных закономерностей квантовой механики. И для правильного понимания природы квантовых систем и квантовых явлений необходимо дать правильное понимание времени как «причины» вероятностных законов квантовой механики, и именно здесь возникают наибольшие сложности.
И первое, что здесь нужно осознать, как я показал ниже, - это то, что волновая функция зависит от «точки отсчета времени». Вероятностные законы квантовой механики, как и законы макромира, относительны - относительны в определении квантовой системы в отношении времени. В «классической физике» пространственно-временные величины физической системы, как известно, зависят от выбора системы отсчета, и при этом все системы отсчета «равноправны» (нет абсолютной системы отсчета). Так вот, в квантовой механике этот «принцип относительности» также присутствует, и одним из его проявлений как раз и является то, что при любом измерении квантовой системы происходит переопределение волновой функции.
Любое измерение квантовой системы задает для этой квантовой системы новую «точку отсчета времени», и именно этот факт, событие, и приводит к тому, что волновая вероятностная функция изменяется. В результате нашего измерения и взаимодействия с квантовой системой - даже если мы не меняем квантовую систему существенным образом - происходит синхронизация Л-времени этой квантовой системы с нашим Л-временем, то есть квантовая система после измерения уже ведет отсчет собственного Л-времени с момента измерения. Или, как говорят физики, она становится «запутанной» с нашей системой отсчета (или с системой отсчета какой-либо другой квантовой системы, с которой у нее произошло взаимодействие). И поэтому вся дальнейшая «эволюция» волновой функции - определяемая нами через уравнение Шредингера - происходит уже в отношении этой новой «точки отсчета времени».
Каким же образом это происходит? В наших примерах ниже - с кубиком и физической системой, которая может находиться в двух, взаимно обратимых, состояниях A и B - как нетрудно понять, вероятностная функция не меняется со временем. В какой бы момент времени и сколько бы раз мы ни кидали кубик - вероятность выпадения одного из шести его значений остается той же самой, и составляет 1/6. И вероятность нахождения физической системы в состоянии A или B остается той же самой, и составляет, соответственно, 1/3 и 2/3. Меняется состояние кубика при его броске, и меняется состояние системы, но сама вероятность их состояний со временем не меняется, и поэтому от времени не зависит.
А вот уравнение Шредингера (как и все известные его решения) уже от времени зависят. То есть квантовая система остается той же самой, но вероятности ее состояний уже меняются со временем. Как это можно понимать? Что приводит к «эволюции» уравнения Шредингера? И какой физический смысл стоит за этой «эволюцией» вероятностной функции? Очевидно, эта «эволюция» не может происходить в результате каких-то внешних воздействий - ведь уравнение Шредингера описывает состояние квантовой системы, как она есть сама-по-себе, независимо от того, измеряют ее или нет. А значит, эта «эволюция» происходит исключительно за счет фактора времени: система все более «удаляется» от какого-то мгновения времени, которое служит для нее точкой отсчета времени в ее Л-времени, и это и приводит к тому, что вероятностная функция изменяется. А значит, значение этой функции и все ее поведение соотнесены с этой «точкой отсчета времени».
При этом хотелось бы еще раз подчеркнуть, что изменение во времени вероятностной функции еще вовсе не подразумевает объективное изменение состояния физической системы. Здесь нет прямой корреляции. В самом деле, ведь в нашем примере с кубиком кубик может принимать разные состояния, они меняются во времени, но вероятностная функция, статистически описывающая эти состояния кубика, остается той же самой, и от времени никак не зависит. Как и в нашем примере с физической системой в состоянии A и B состояния этой системы объективно могут меняться со временем, однако вероятностная функция, описывающая эту физическую систему, от времени не зависит.
Но мы можем утверждать и обратное: изменение во времени вероятностной функции, описывающей какую-либо физическую систему, еще вовсе не подразумевает, что эта система объективно меняется, и меняется согласно изменению своей вероятностной функции. Здесь, повторюсь, нет прямой корреляции - в отличие от функций, описывающих «классические» макросистемы без использования вероятностных представлений.
Но как такое может быть? Ведь, как ни крути, а вероятностная функция все же описывает какие-то объективные свойства физической системы - в том числе в случае с кубиком и системой в состоянии A и B. И если эта вероятностная функция меняется со временем (зависит от времени), а результаты измерения квантовой системы согласуются с этой вероятностной функцией, то из этого вроде бы следует, что «эволюция» вероятностной функции подразумевает, что и сама квантовая система изменяется со временем, изменяется объективно.
Безусловно, все это «выглядит несколько странно» и «не укладывается в голове», ведь мы привыкли к представлениям «классической физики», и если результаты измерения какой-либо системы дают разные результаты, то мы из этого делаем однозначный вывод, что изменения произошли в самой системе, объективные изменения. И если, например, какое-либо тело изменило скорость и получило ускорение, то это для нас означает, что изменилось само тело, и должна быть какая-то причина изменения его скорости. И поэтому состояние и движение тела мы уже описываем с помощью функции, которая зависит от времени. Поэтому, как кажется, если и волновая функция, описывающая квантовую систему, меняется во времени, то это ее изменение должно иметь какую-то объективную причину, то есть должна как-то меняться и сама квантовая система, какие-то ее объективные «свойства».
Но в том-то и дело, что никаких «причин» эволюции волновой функции нет - кроме изменения самого времени. Ну, ок, если уж нам необходимо дать какое-то представление о «причинах» изменения волновой функции и как-то соотнести их с объективным состоянием квантовой системы, то можно сказать, что квантовая система просто «стареет», меняется ее «возраст», и именно это изменение ее «возраста» и является причиной «эволюции» волновой функции (точнее сказать, «эволюция» волновой функции как раз и описывает это «изменение возраста» квантовой системы). Причем свой «возраст» квантовая система отсчитывает от момента ее последнего измерения (или от момента последнего взаимодействия с другой квантовой системой), так что, можно сказать, в момент измерения она «рождается заново» - поскольку в этот момент она получает новую точку отсчета своего Л-времени (то есть как бы точку отсчета своего «возраста»). И если квантовые объекты одного рода чем-то и отличаются друг от друга, получая, так сказать, свою «индивидуальную идентичность», то только в своем отношении к Л-пространству и в своем отношении к Л-времени - то есть в своем отношении к какой-либо локальной системе отсчета. А главными «событиями» в «жизни» таких квантовых систем является изменение локальной системы, в которой происходит их определение в отношении пространства и времени.
Как бы это объяснить? В качестве иллюстрации этого можно привести такой пример. Допустим, у нас установлен на станине небольшой прожектор, который светит конусообразным пучком света - так что на экране этот пучок света дает окружность. И если мы теперь будем постепенно и равномерно двигать станину с прожектором все дальше от экрана, то окружность на экране от пучка света будет все больше увеличиваться в диаметре, и при этом слабеть в интенсивности падающего света. При этом, заметим, сам прожектор нисколько не меняется, как не меняется и интенсивность и направление излучаемого им света, и прожектор всегда светит одинаково, а изменение радиуса окружности света и интенсивности света на экране связано исключительно с изменением расстояния между источником света и экраном.
Так вот, «эволюция» уравнения Шредингера описывает примерно такой же процесс - как изменение вероятностных значений квантовой системы при ее измерении. Но если в нашем примере с прожектором изменение радиуса окружности от луча света прожектора на экране связано с движением прожектора в пространстве и во времени (его удалением от экрана), то «эволюция» волновой функции происходит только во времени. Квантовая система может не менять своего положения в нашем Л-пространстве - и, например, атом или какое-то количество атомов могут все время находиться в какой-то определенной области локального пространства. Однако «возраст» этой квантовой системы все равно будет меняться - просто в силу того, что меняется время, ведь в каждый момент времени квантовая система находится в другом мгновении времени. И поэтому с течением времени эта квантовая система с момента последнего ее измерения будет от нас все более «удаляться во времени», и именно это ее «удаление во времени» и приводит к изменению ее волновой функции, так что при следующем измерении этой квантовой системы вероятностные результаты ее собственных величин (ее «собственного состояния») могут измениться.
Но при измерении квантовой системы происходит и еще одна важная вещь - ее Л-время синхронизируется с нашим Л-временем. Если снова прибегнуть к примеру с прожектором, то мы, измеряя квантовую систему, не только «выставляем экран» на пути следования луча прожектора, но и мгновенно возвращаем станину с прожектором на то же место, где находится экран. После чего этот прожектор снова начинает отъезжать от места установки экрана все дальше и дальше - то есть квантовая система после измерения снова начинает «удаляться» от нас во времени, а волновая функция получает переопределение относительно новой точки отсчета времени и снова начинает «эволюционировать».
Правда, в нашем примере по мере удаления прожектора от места экрана диаметр окружности от луча прожектора - если мы выставим экран - все время постепенно увеличивается. А волновая функция - она же волновая. Как и все решения уравнения Шредингера. То есть по мере «удаления» от нас во времени по сути меняется только фаза волновой функции. И, проводя измерение, мы задаем эту фазу волновой функции заново, относительно новой «точки отсчета времени». Поэтому любое измерение квантовой системы или ее взаимодействие с внешней средой (то есть с локальной системой отсчета со своим Л-временем) приводит к т.н. «декогеренции» волновой функции квантовых систем.