Физика свободы или необъективная реальность.

Источник.

Квантовая механика – едва ли не самая успешная теория, когда-либо предложенная физикой. Открытия мельчайших частиц, способных существовать всего какие-то миллионные доли секунды, и возможностей их изучения утвердили учёных-теоретиков и большинство обывателей-соглядатаев науки в ожидании того, что квантовая физика должна каким-то образом выявить подноготную мира. Мы до сих пор предвкушаем знакомство с глубинным описанием его устройства, будто он вот-вот предстанет перед нами таким, каков он есть на самом деле ‒ независимо от нас и наших знаний о нём, ‒ хотя самой теории уже более века!

Увы, воз и ныне там. Необозримость и труднодоступность для изучения и понимания большинства явлений микромира породили множество трудносовместимых и даже диаметрально противоположных мировоззрений. Так, некоторые считают, что суть мира, раскрытая квантовой механикой, заключается в существовании параллельных миров (привет, Marvel!); другие делают на этом выводы, что сигналы вполне могут распространяться быстрее света. Однако такое противоречие с классическими идеями Эйнштейна не просто обнажает конфликт теорий: оно означает ‒ ни много, ни мало, ‒ что будущее влияет на прошлое!

Так чему же квантовая физика учит нас о реальности на самом деле?

Согласно подходу, разработанному профессором физики Кристофером Фуксом, и Рюдигером Шаком, профессором математики, великий урок квантовой механики заключается в том, что обычная отправная точка нашей философии просто неверна: квантовая механика вовсе не описывает реальность как таковую, и ждать от неё этого просто нелепо. 

Свой метод учёные назвали QBism. Это наименование, как и его омофон Кубизм ‒ направление живописи, отличающееся «геометрическим» изображением, ‒ разделяют понимание реальности как чего-то куда большего, чем то, что может уловить точка зрения одного наблюдателя или агента, как предпочитают говорить сами создатели подхода. И в этой формулировке заложено отличие от метода от художественного движения: QBism не пытается ни отображать реальность, ни объединить разные точки зрения в одном виде «от третьего лица». QBism заявляет, что квантовые явления всегда только от первого лица и принципиально антирепрезентативны. Другими словами, данная теория ‒ это инструмент, который, как навигатор в вашем авто, помогает провести агентов, погруженных в мир, когда они обдумывают действия над его частями, внешними по отношению к себе.

Использованием слова «агент» вместо знакомого «наблюдатель» учёные также подчёркивают, что квантовая механика касается действий, которые участвуют в создании реальности, а не наблюдений за реальностью, которая существует независимо от агента.

Спасение свободы воли

Такое постулирование ставит QBism в прямое противоречие с двумя столпами существующего взгляда на мироустройство. Во-первых, он заставляет сомневаться в том, что ‒ как принято считать, ‒ природа управляется физическими законами так же, как механическая игрушка ‒ своим механизмом. А во-вторых, принципиальная возможность иметь объективный взгляд на вселенную извне (будь то с точки зрения Бога или же третьего лица) ‒ всё-таки тот ещё вопрос!   

Механистическая концепция устройства вселенной, зародившаяся ещё в XIX веке, до сих пор доминирует среди учёных. Например, Стивен Хокинг и Леонард Млодинов в своей книге «Великий замысел» пишут: «Трудно представить, как может действовать свобода воли, если наше поведение определяется физическим законом, поэтому кажется, что мы не более чем биологические машины и что свобода воли ‒ всего лишь иллюзия».

Вместо видения заводной игрушки QBism представляет мир незавершённой вселенной ‒ то есть это мир, допускающий подлинную свободу, мир, в котором агенты имеют значение и участвуют в создании реальности.

Чтобы легче было уложить это в голове, нужно вспомнить, что ключевым аспектом квантовой механики является случайность. Другими словами, вместо твёрдых прогнозов измерений, эта теория рассматривает вероятности потенциальных их результатов. Физик Эд Джейнс однажды сказал, что для понимания квантовой механики нужно сначала понять вероятность.

Поэтому отправной точкой QBism является вышедший из метода статистического вывода и ставший уже полноценной теорией принятия решений в условиях неопределённости персоналистский байесовский подход к вероятности. Таким образом получается, что вероятности становятся личной степенью уверенности агента. То есть вместо того, чтобы описывать статистику какого-то эксперимента, вероятности дают агентам указания о том, как им следует действовать. 

Это странно и будто нелогично, но это достойно уяснения: вероятности носят не описательный, а «нормативный» характер ‒ как инструкции по эксплуатации.

Мало того, оказывается, стандартные правила вероятности могут быть получены из нормативного (!) принципа, по которому вероятности должны соответствовать друг другу таким образом, чтобы защититься от гарантированных потерь при использовании для принятия решений.

Величие открытия QBism-а в том, что вероятности, возникающие в квантовой механике, ничем не отличаются. Они не фиксированы физическим законом, как это представляется сегодня, а выражают личную степень веры агента в последствия измерений, которые он наблюдает. В этом свете роль квантовых законов состоит в том, чтобы обеспечить дополнение нормативных принципов для наиболее полных способов согласования друг с другом вероятностей и намерений агента. 

По иронии судьбы это возвращает нас в лоно классической физики: вместо описания мира, правила квантовой механики становятся дополнением к не квантовой теории принятия решений, то есть к стандартным правилам вероятности. Они помогают физикам принимать такие решения, как спроектировать квантовый компьютер, чтобы свести к минимуму вероятность ошибки, или какие атомы использовать в атомных часах, чтобы повысить точность измерения времени.

Измерения ‒ акт творения.

Термин «измерение» может вводить в заблуждение так же, как и «наблюдатель», поскольку предполагает наличие какого-то свойства независимо от измерения. Однако в квантовом мире измерение следует рассматривать как самостоятельное действие, предпринимаемое агентом для получения ответа от мира. То есть, измерение ‒ это акт творения, привносящий в мир нечто совершенно новое, результат, разделяемый между агентом и его внешним миром.

Квантовую механику представляют «странной» и часто невозможной для понимания, но на самом деле всё это ‒ лишь артефакт неправильного взгляда на неё. Как только принимаются во внимание две основные идеи QBism-а о том, что квантовые правила ‒ это руководства к действию, и свойства создаются измерениями, все квантовые парадоксы исчезают.

Возьмём, к примеру, кота Шредингера. 

В обычной формулировке несчастное животное описывается «квантовым состоянием», принимаемым за часть реальности и подразумевающим, что оно одновременно ни мертво, ни живо. QBism же, напротив, не считает квантовое состояние частью реальности, а всё потому, что квантовое состояние не имеет отношения к тому, жив кот или мёртв, но лишь агент может присвоить его значение реальности. Всё, что это состояние выражает, ‒ так это ожидания агента относительно последствий возможных действий, которые он может предпринять, открыв коробку с котом. В отличие от большинства интерпретаций квантовой механики, QBism уважает фундаментальную независимость кота.

Или, например, квантовая телепортация: согласно общепринятому способу представления этой операции, квантовое состояние частицы, снова рассматриваемое как часть реальности, исчезает в одном месте (А) и таинственным образом появляется в другом (В) ‒ в буквальном смысле, как в транспортёре из научно-фантастического сериала «Звёздный путь».

Однако для QBism-а ничего реального не переносится из точки A в пункт B. Все, что происходит при квантовой телепортации, это то, что убеждение агента о частице в A становится после операции таким же убеждением агента о частице в B. Квантовое состояние, которое изначально выражает мнение агента о частице в точке A, математически идентично квантовому состоянию, которое выражает мнение того же агента о частице в точке B после операции. Квантовая телепортация ‒ мощный инструмент для приложений вроде квантовых вычислений, но с точки зрения QBism-а в этом нет чего-то странного или нелогичного, противоречащего здравому смыслу.

QBism ясно излагает значение всех математических объектов теории и, таким образом, представляет собой полностью развитую интерпретацию квантовой механики. Тем не менее, это продолжающийся проект, и до завершения его ещё многое нужно состыковать ‒ «привести вероятности в равновесие». Однако на базе этого понимания зарождается программа для разработки новой физики.

QBism также привёл к плодотворному диалогу с родственными философскими школами прагматизма и феноменологии. Его видение мира такое, в котором агенты обладают подлинной свободой и уважают автономию друг друга. 

«Мне нравится думать, что именно это квантовая механика пыталась рассказать нам о реальности все это время», ‒ говорит автор статьи Рюдигер Шак.

АРМК, по материалам The Conversation.