Особенности восприятия: почему мы считаем квантовую механику странной
На самом деле квантовая механика не такая странная, как кажется на первый взгляд.
Квантовая физика кажется странной потому, что она противоречит нашим повседневным представлениям о том, как устроен мир. Законы, описывающие поведение квантовых систем, которые мы открыли — уравнение Шредингера и так далее — явно не похожи на законы, которые мы используем для описания повседневных объектов — законы движения Ньютона и другие вещи, которые вы изучали на физике в средней школе. Мы проводим большую часть нашей жизни, взаимодействуя с вещами, которые подчиняются законам Ньютона, и это определяет нашу интуицию относительно того, как вещи «должны» вести себя. Когда квантовая физика отклоняется от этого, это кажется странным.
Почему квантовая физика странная?
Но почему существует такая разница между обычными правилами физики, которые определяют нашу интуицию, и квантовыми правилами? Копенгагенский подход утверждает, что нужно просто принимать это как данность, и пытается установить абсолютное разделение между микроскопическим масштабом, где применяются квантовые правила, и макроскопическим масштабом, где господствуют классические правила.
Но эта позиция явно несостоятельна. Мысленный эксперимент с известным котом Шредингера должен был показать именно это: состояние макроскопической кошки переплетается с состоянием микроскопического атома таким образом, что пересекает масштабную границу, которую наложил бы копенгагенский подход.
Лучший ответ — сказать, что на самом деле нет разницы в правилах, применимых к большим объектам, и в правилах, применимых к маленьким — вселенная квантовая в любом масштабе. «Классические правила», которые мы видим, являются просто результатом применения квантовых законов к действительно большим объектам. В некотором смысле, это просто еще одно применение принципа «чем больше, тем лучше».
Когда вы изучаете поведение огромного количества объектов, чьи индивидуальные взаимодействия описываются простыми правилами, вы часто обнаруживаете, что коллективное поведение большой системы, по-видимому, описывается другим набором простых правил, правил, которые не обязательно явно связаны с исходными законами. Эта идея высокоуровневых правил, вытекающих из правил более низкого уровня, приводит к иерархической структуре наук: химия — это физика очень большого количества атомов, а биология — это химия огромного количества молекул, и так далее.
Когда мы применяем квантовую механику к частицам, которых так много, что они составляют видимый объект, частицы и их взаимодействия управляются квантовыми правилами, но коллективный эффект создает видимость другого набора правил, которые мы называем «классическими». Таким образом, классические законы, к которым мы привыкли — это лишь совокупность квантовых законов для огромного количества частиц.