Несколько слов, которые меняют мировоззрение
Когда я читал большое число книг и всевозможных работ по квантовой физике, получая свои знания, как говорил Шрёдингер, «Из вторых рук», я все больше укреплялся в представлении о квантовой механике, которое легче всего выразить словами Ричарда Фейнмана:
«Квантово-механическое описание природы абсурдно с т.з. здравого смысла и при этом оно полностью согласуется с экспериментом. Так что я надеюсь, - говорил он своим студентам, - вы сможете принять эту природу в ее абсурдном образе».
Мне всегда не нравилось господство вероятностей в ее математическом отображении, где весь мир расползается на глазах в каких-то бессмысленных неопределенностях.
И вот, мне прислали книгу М.Г. Иванова «Как понимать квантовую механику», в которой на 31-ой стр. написаны несколько слов, перевернувших «с головы на ноги» основные мои представления. Во-первых: «Квантовая механика - вероятностная теория . Однако это верно только наполовину. Во-вторых, квантовая механика состоит из двух частей со своими областями применимости (но обе части описывают превращения) , - но об этом ниже:
• полностью детерминистическая теория замкнутой квантовой системы - теория того, что никто не может видеть, - того, что происходит, когда замкнутая система ни с кем не взаимодействует, - унитарная эволюция (описывается уравнением Шрёдингера);
• вероятностная теория измерений, описывающая результат измерения
(т. е. взаимодействия системы с измерительным прибором), но не описывающая сам процесс измерения». И еще:
«Уравнение Шрёдингера не содержит ничего вероятностного. Оно полностью описывает, как меняется со временем волновая функция, а волновая функция полностью описывает состояние системы. Более полное описание невозможно, поэтому волновую функцию часто называют просто состояние (или чистое состояние),…. Кто-то может возразить, что как раз волновая функция описывает вероятности, но уравнение Шрёдингера об этом ≪не знает≫, в этом разделе теории ничто не побуждает нас к использованию вероятностей, вероятности появятся, когда мы займёмся теорией измерений...
… Совсем по-другому ведёт себя система, когда мы её наблюдаем, т. е. подвергаем некоторому неконтролируемому внешнему воздействию. Именно в процессе измерения волновая функция проявляет свою вероятностную природу, и проявляется необратимость, свойственная квантовой механике. Состояние системы меняется скачком, и после измерения мы с некоторыми вероятностями имеем разные волновые функции и различные результаты измерения.
Для того, чтобы измерение произошло, не важно, смотрит ли наблюдатель на стрелку прибора, и есть ли у прибора вообще стрелка. То, что наблюдатель отвернулся, не отменяет наблюдения. Если вы наблюдаете процесс невооружённым глазом, то для прекращения измерения мало за-крыть глаза, надо ещё и выключить свет. Важно, что исследуемая квантовая система подверглась неконтролируемому взаимодействию с внешней макроскопической средой. Неконтролируемость взаимодействия делает его необратимым.
Таким образом, состояние системы (заданное, например, волновой функцией) может меняться со временем двумя принципиально различными способами: предсказуемо без взаимодействия с окружением и непредсказуемо при измерении.
Еще раз: «Вероятности появятся, когда мы займёмся теорией измерений...»
И последнее, о превращениях: «На самом деле квантовая механика состоит из двух частей со своими областями применимости (но обе части описывают превращения):
• полностью детерминистическая теория замкнутой квантовой системы - теория того, что никто не может видеть, - того, что происходит, когда замкнутая систем а ни с кем не взаимодействует, - унитарная эволюция (описывается уравнением Шрёдингера);
• вероятностная теория измерений, описывающая результат измерения
(т. е. взаимодействия системы с измерительным прибором), но не описывающая сам процесс измерения, может быть, в свою очередь, разбита на две части:
- вычисление вероятностей различных исходов измерения (правило Борна)- вычисление состояния системы после измерения:
- если результат измерения известен (селективное измерение),
- если результат измерения не известен (неселективное измерение).
Словом, я принял квантовую механику в свое мировосприятие и надеюсь, что великолепная книга М.Г.Иванова, на мой взгляд вполне достойна того, чтобы войти в Золотой фонд мировой научной литературы и может помогать не только мне глубже прочувствовать сущность КМ, возбуждая заинтересованность к этой области физики.