Квантовая механика, в отличие от классической физики, обычно не говорит, что произойдет в отдельном событии, а предсказывает лишь вероятности исходов. Монета падает «случайно» только потому, что мы не можем учесть все действующие на нее силы. Может быть, и квантовая случайность устроена так же? В теориях со скрытыми параметрами частицы несут ненаблюдаемые свойства, заранее определяющие результат каждого измерения. В 1932 году Джон фон Нейман опубликовал рассуждение, которое многие сочли доказательством невозможности таких параметров, и идею почти забросили.
Найденная рукопись Шредингера раскрывает его истинный взгляд на квантовую случайность
Более 80 лет в архиве Венского университета пролежала трехстраничная рукописная заметка Эрвина Шредингера. Физик Флавио Дель Санто из Женевского университета впервые расшифровал ее и показал: Шредингер построил модель со скрытыми параметрами, которая воспроизводит предсказания квантовой механики. Но сделал он это вовсе не для того, чтобы доказать, что мир детерминирован.
Поворот фильтра. phys.org с помощью ИИ
Эрвин Шредингер разделил Нобелевскую премию по физике 1933 года с Полем Дираком. В том же году он покинул Германию, не желая оставаться в стране, в которой к власти пришел Гитлер. С 1939 года Шредингер жил в Дублине, где в 1943-м прочитал лекции «Что такое жизнь?». В них он предположил, что наследственная информация записана в «апериодическом кристалле». Эта книга вдохновила молодых биологов Фрэнсиса Крика и Джеймса Уотсона на открытие структуры ДНК.
Эрвин Шредингер в 1933 году. Википедия
В 1943 году вопрос вновь поднял Эдмунд Уиттекер. Он рассмотрел свет, летящий к поляризатору – фильтру, от ориентации которого зависит, какая доля света пройдет. Если у каждой частицы есть скрытая инструкция «пройти» или «застрять», то поворот фильтра уже после вылета света не может ее изменить. Квантовая механика же предсказывает, что доля прошедших частиц изменится. В 1944 году похожий аргумент выдвинул Шатьендранат Бозе, и в журнале Nature развернулась дискуссия. Генрих Пельцер предложил модель, показавшую, что рассуждение Уиттекера не выдерживает критики.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Доказательство возможности
У Уиттекера ответ «пройдет или не пройдет» записан в фотоне заранее, поэтому поворот фильтра ничего не меняет. В модели из рукописи Шредингера у фотона есть скрытое свойство, которое может принимать любое значение, и результат получается при встрече фотона с фильтром. Если повернуть фильтр, через него пройдут другие фотоны, и их доля изменится.
Шредингер тоже включился в спор. В трехстраничном рукописном ответе он построил свою модель со скрытыми параметрами. Уиттекер предполагал у частицы двоичную инструкцию, а у Шредингера каждая частица света наделена скрытым свойством с целым спектром значений. В новой работе, которая размещена на сервере arxiv.org физик Дель Санто проверил расчеты: модель Шредингера согласуется с квантовой механикой. Более того, в отличие от модели Пельцера, она работает и тогда, когда свет проходит через несколько фильтров подряд.
В печать заметка так и не попала. Судя по современному анализу, она написана после ноября 1944 года, и Шредингер, вероятно, отложил ее, узнав о работе Пельцера.
Главное – рукопись меняет привычный образ Шредингера-детерминиста. Его модель была лишь доказательством принципиальной возможности: ни эксперимент, ни логика не могут исключить ни одну из двух точек зрения. А еще в 1920-х, до появления квантовой механики, Шредингер подозревал, что законы природы могут быть статистическими в самой своей основе.
Загружаем