Эйнштейн vs Бор: Что не так с копенгагенской интерпретацией квантовой механики?

Математика

В научно-популярной прессе мы довольно часто встречаем заголовки типа «Еще одно подтверждение теории Эйнштейна…» или «Эйнштейн снова оказался прав…». Количество и частота таких публикаций настолько велики, что прославленного ученого можно было бы считать единственным человеком на Земле, который никогда не ошибался. Ведь даже использование космологической постоянной в объяснении статических свойств пространства, введение которой Эйнштейн якобы сам называл своей «величайшей» ошибкой, позднее оправдалось.

Безупречность гипотез Эйнштейна могла бы быть абсолютной, если бы не одно обстоятельство – похоже, что один человек все-таки переиграл гениального создателя теории относительности в очном споре. Речь идет, конечно, о Нильсе Боре и его споре с Альбертом Эйнштейном о том, «играет ли Бог в кости?».

Эйнштейн vs Бор: Что не так с копенгагенской интерпретацией квантовой механики?

Суть спора уже стала историческим анекдотом и давно широко растиражирована, так что нет смысла его пересказывать. В контексте обозначенной темы стоит лишь коротко пройтись по текущему представлению об аргументах, согласно которым победителем в споре в настоящее время считается Бор.

Победа Бора в споре закрепилась в ныне доминирующей «копенгагенской интерпретации» явлений квантовой механики. Эта интерпретация постулирует полностью вероятностный характер изменения квантового состояния объектов на микроуровне (то есть на уровне элементарных частиц и далее). Резкий ответ Нильса Бора своему научному оппоненту:

«Эйнштейн, не указывай Богу, что ему делать»

похоже остался без ответа, а следовательно увенчал победу Бора.

Действительно, копенгагенская интерпретация является на сегодняшний день доминирующей при объяснении и описании квантовых явлений, а альтернативы в виде, например, многомировой интерпретации, являются слишком умозрительными и имеют оттенок научной экзотики. К тому же они не опровергают вероятностную суть квантовых явлений, а лишь дают свои варианты объяснения полученных наблюдений.

Но, что же заставляло Эйнштейна до конца жизни не соглашаться с Бором и оставаться на позициях твердого детерминизма?

Читайте также:  Сложная спичечная головоломка. Решить могут только люди с IQ выше 135

Это скорее какое-то внутреннее убеждение или ощущение. Эйнштейн не разрабатывал альтернативную интерпретацию, он лишь говорил о том, что мы просто чего-то не знаем о работе «квантовых механизмов», которые, по его мнению, все равно должны подчиняться причинно-следственным связям.

В пользу позиции гения говорят сами основы теории вероятности, без которой не работают ни волновое уравнение Шредингера, ни принцип неопределенности Гейзенберга. Дело в том, что многие забывают о том, что теория вероятности является , она не описывает сами события или механизмы, ими управляющие. Она лишь эмпирически устанавливает и описывает закономерности в распределении результатов случайных событий.

Что это значит?

Это значит, что выведение вероятности результата случайного события не означает, что сам этот результат в реальности случайный.

Действительно, если мы задумаемся над тем, как математики выводят параметры формулы нормального распределения (которая имеет фундаментальное значение в расчете вероятности), то легко заметить, что случайные события не так уж и случайны.

Теория вероятности возникла как попытка анализа исхода азартных игр, и классический пример, на котором начинают ее изучать, это вероятность выпадения конкретного числа при бросании игральных костей (кстати, поэтому он и возникли в полемике двух ученых). Всем известно, что вероятность выпадения на кости любого числа при единичном броске равна 1/6. Но ведь это происходит не потому, что кость «знает» о броске и подчиняется какому-то закону, который заставляет ее вести статистику выпадений и соблюдать закономерность при статистически значимом количестве повторяющихся бросков.

Эйнштейн vs Бор: Что не так с копенгагенской интерпретацией квантовой механики?

Также нелогично утверждать и то, что результат единичного броска кости абсолютно случаен. Да, он трудно предсказуем: в игре задействовано множество факторов, малейшее изменение любого из которых может повлиять на конечный исход броска кости. Однако, при этом, логичнее предположить обратное, что если бы мы при каждом новом броске могли точно воспроизвести исходные условия предыдущего броска, то мы постоянно получали бы один и тот же исход.

Читайте также:  Ада Лавлейс: заклинательница числа

Почему же мы все-таки не можем точно предсказывать результат игры в кости?

Просто количество факторов и вариантов их исходных состояний велико, количество их комбинаций огромно, а закономерности во взаимодействии факторов не всегда четко установлены – все это вместе дает нам задачу по сложности просто не решаемую с помощью наших современных знаний и вычислительных возможностей.

Эйнштейн vs Бор: Что не так с копенгагенской интерпретацией квантовой механики?

Однако, статистическая вероятность дает ученым возможность упростить себе жизнь, эффективно получая практические результаты на основе вероятностной закономерности, вычисленной в ходе ретроспективного анализа.

Но вот здесь как раз и происходит логическая подмена! Статистически устанавливая, что распределение исходов сложных (зависящих от множества факторов) случайных событий может быть описано некоторой функцией, это распределение начинает восприниматься как какой-то фундаментальный закон, в основе которого лежит скрытый механизм, формирующий вероятности. Иногда даже говорят, что такое понимание положило конец доминировавшему тысячелетиями детерминизму.

Однако, как мы обсудили, вероятностное распределение описывает и вполне детерминированные события в макромире. Не значит ли это, что мы просто пока (как это и говорил Эйнштейн) не знаем конкретные факторы и закономерности на уровне микромира, для которых статистические зависимости все-таки установить уже удалось. И не только установить, но даже использовать.

А если это так, то не окажется ли через какое-то время, что Эйнштейн был снова прав, и «Бог не играет в кости»?

Поздравляем с наступающим Новым Годом и Рождеством!


Источник

Оцените статью
Дома нескучно
Добавить комментарий