О книге Ли Смолина "Возвращение времени", часть IV
Смолин обращается к квантовой механике и напоминает нам о существовании в физике теорий скрытых параметров. Впервые такую теорию предложил Луи де Бройль, размышлявший о корпускулярно-волновом дуализме. Вдохновлённый открытиями квантовой физики он предложил считать что на самом деле физически существуют и волна и частица. Двигающейся частице электрону соответствует реально существующая волна, такие волны перемещаются в пространстве, им свойственны дифракция и интерференция. Помимо известных сил на электрон действует квантовая сила, которая притягивает его к гребню волны. Именно там где находится гребень волны, наиболее вероятно обнаружить саму частицу. Но поскольку нам неизвестно начальное положение, её текущее положение мы можем указать лишь вероятностно. Скрытой переменной в такой теории является положение частицы.
У теории была непростая судьба, поскольку её раскритиковал сам фон Нейман. Затем в работе фон Неймана нашли ошибку, и в итоге теория скрытых параметров стала называться теорией де Бройля - Бома, но к ней физики редко обращались.
Теория де Бройля - Бома даёт нам подробное физическое описание того что происходит в каждом эксперименте. Волна, которая влияет на движение частиц, нарушает относительность одновременности. Ведь закон, согласно которому волна влияет на движение частицы, может быть верен лишь в одной из систем отсчета, связанных с наблюдателем. Но в таком случае, если мы принимаем теорию де Бройля -Бома, мы должны принять и то что есть выделенный физический наблюдатель, чьи часы показывают выделенное физическое время. У теории есть, правда, существенный недостаток - в ней только волна влияет на частицу, а частица никак не влияет на волну.
Смолин сам разрабатывал подобные теории скрытых параметров, в которых этот недостаток устраняется. Для начала он обращается к статистической интерпретации квантовой механики. Такая интерпретация описывает не то, что происходит в конкретном эксперименте, а воображаемую коллекцию всего, что должно произойти. Возьмём атом водорода, в котором электрон вращается вокруг ядра - протона. Статистическая интерпретация описывает не отдельный атом, а целую коллекцию копий этого атома. Эти копии отличаются положением электрона относительно ядра атома. Стоит наблюдателю начать акт наблюдения за этим атомом, он выбирает одну из копий из этой коллекции. Смолин идёт дальше, он заменяет воображаемый набор копий атома реальными атомами. Где они существуют в данный момент, неважно, главное что они есть. Во Вселенной ведь множество атомов водорода. И вполне возможно что реальные атомы составляют ту коллекцию, о которой говорит статистическая интерпретация. Вкратце это выглядит как "игра" атомов, они копируют состояния друг друга, у них может быть общая история, а различаться они могут точным значением реальных переменных, например положением. Игра эта нелокальная, атомы могут быть разнесены в пространстве очень далеко. Поначалу такая идея кажется бредовой, но она ничем не безумнее идеи о воображаемой коллекции атомов, влияющих на атомы в реальном мире.
Одно из копируемых свойств в такой "игре" это положение электрона относительно ядра. Конкретный атом по мере движения копирует положение электрона в других атомах. В результате когда наблюдатель начнёт акт наблюдения над данным атомом, он как будто выберет наугад атом из коллекции этих реальных атомов.
Данное открытие решает целый ряд парадоксов квантовой механики. Ведь что будет, если у системы атомов с похожей историей нет аналога? Копирование не может продолжаться и результаты квантовой механики не будут воспроизведены. Это объясняет почему квантовая механика неприменима к сложным системам, например кошкам или людям. Странные свойства квантовых систем ограничены только наборами атомов, потому что атомов во Вселенной огромное множество.
"Игра" атомов в копирование положений электронов нарушает принцип локальности, при копировании прыжки электронов происходят мгновенно на огромном расстоянии между атомами, и это требует введения принципа одновременности. Ведь информация передаётся мгновенно, быстрее скорости света. И тем не менее теория даёт статистические предсказания, согласующиеся с квантовой механикой. Цена за использование этой теории - нарушение принципов теории относительности.
Теория скрытых параметров должна принять определение одновременности с точки зрения одного выделенного наблюдателя. А это, в свою очередь, означает, что существует выделенное положение покоя, а следовательно движение абсолютно. Мы можем в таком случае утверждать кто относительно кого движется. Аристотель находится в состоянии покоя, а реальное тело реально движется относительно него. Иными словами Эйнштейн был неправ, и Ньютон, и Галилей. Время реально, движение абсолютно.
Предыдущие части:
