6.3. Не принимая вектор всерьез

Существует много различных вариантов точки зрения, согласно которой вектор состояния не следует рассматривать как действительное отображение той или иной физической реальности, существующей на квантовом уровне. Вектор вводится лишь в качестве вычислительного приема, удобного исклю-

6.3. Не принимая вектор всерьез 483

чительно для вычисления вероятностей, либо служит для выражения "состояния знания" экспериментатора о физической системе. Иногда под понимается не состояние индивидуальной физической системы, но целый ансамбль возможных подобных физических систем. Часто утверждают, что поведение вектора сложносиепленного состояния ничем, с практической точки зрения (for all practical purposes1, или просто FAPP с легкой руки Джона Белла ), не отличается от поведения такого ансамбля физических систем - а большего о проблеме измерения физикам знать и не нужно. Иногда можно услышать, что вектор не может описывать какую бы то ни было квантовую реальность, так как понятие "реальность" к феноменам квантового уровня неприменимо - оно теряет здесь всякий смысл, поскольку реальным является лишь то, что можно "измерить".

Многие (в том числе и я - а также Эйнштейн и Шрёдингер, так что компания подобралась очень даже неплохая), впрочем, убеждены, что ничуть не больше смысла в ограничении "реальности" лишь объектами, которые мы способны воспринять - например, при помощи измерительных устройств (некоторых из них, по крайней мере), - и лишении "права на реальность" объектов, существующих на более глубоком, более фундаментальном уровне. Я не сомневаюсь, что мир на квантовом уровне выглядит странно и непривычно, но он отнюдь не становится от этого "нереальным". В самом деле, разве могут реальные объекты состоять из нереальных компонентов? Более того, управляющие квантовым миром математические закономерности замечательно точны - ничуть не менее точны, нежели более привычные уравнения, описывающие поведение макроскопических объектов, - несмотря на все те туманные образы, с которыми в нашем сознании ассоциируются "квантовые флуктуации" и "принцип неопределенности".

Однако убежденность в том, что хоть какая-то реальность должна существовать и на квантовом уровне, не избавляет нас от сомнений в возможности точно описать эту самую реальность посредством вектора состояния . В доказательство "нереальности" выдвигаются самые различные аргументы. Во-первых, вектор , по всей видимости, вынужден время от времени претерпевать этот загадочный нелокальный разрывный "скачок",

1С практической точки зрения (англ.). - Прим. перев.

484 Глава 6

который я обозначаю здесь буквой R. Несколько неподобающее поведение для физически приемлемого описания мира, особенно если учесть, что у нас уже имеется изумительно точное и непрерывное уравнение Шрёдингера U, согласно которому, как предполагается, и эволюционирует вектор (большую часть времени). Однако, как мы успели убедиться, эволюция U сама по себе заводит нас в дебри сложностей и неясностей множественно-мировых интерпретаций; если же мы хотим получить картину, сколько-нибудь адекватно описывающую реальную Вселенную, которая, как нам представляется, нас окружает, то нам просто необходима какая-никакая процедура R.

Другое нередко выдвигаемое возражение против реальности вектора сводится к следующему: чередование U, R, U, R, U, R, ..., представляющее собой, в сущности, типичное описание процесса в квантовой теории, не симметрично во времени (каждое U-действие начинается с процедуры R, но не завершается ею), и существует другое, полностью эквивалентное первому описание, в котором U-эволюции обращены во времени (см. НРК, с. 355, 356; рис. 8.1, 8.2). Почему первое описание соответствует "реальности", а второе нет? Есть мнение, что всерьез следует принимать оба описания (как прямую, так и обратную эволюцию вектора состояния) - они сосуществуют и дают в совокупности полное описание физической реальности (см. [61], [381] и [2]). Я склонен думать, что предположения эти, скорее всего, не лишены серьезных оснований, однако в настоящий момент мы на них останавливаться не буде^м. Мы вкратце коснемся их (и некоторых других родственных им) ниже, в § 7.12.

Одно из наиболее частых возражений против принятия вектора всерьез в качестве описания реальных процессов состоит в том, что его нельзя непосредственно "измерить" - в том смысле, что не существует экспериментального способа определить вектор состояния (пусть и с точностью до коэффициента пропорциональности), если мы об этом состоянии ничего не знаем. Возьмем для примера атом со спином . Вспомним (§5.10,

рис. 5.19), что каждое возможное состояние спина такого атома характеризуется каким-то конкретным направлением в обычном пространстве. Однако если мы не имеем ни малейшего понятия, что это за направление, определить его мы никак не сможем. Мы можем лишь выбрать какое-либо одно направление и выяснить,