Аннотация: Нуль-бомба. Супероружие, которое трудно остановить. Супероружие, которое не причиняет противнику ни малейшего вреда. Супероружие, которое просто выдавливает его из твоей реальности...
Нуль-бомба.
Супероружие, которое трудно остановить. Супероружие, которое не причиняет противнику ни малейшего вреда. Супероружие, которое просто выдавливает его из твоей реальности.
Как Разрушитель из романа Эдмонда Гамильтона "Звёздные короли"?
Круче.
Мысль об этом супероружии возникла у меня случайно, когда я вспоминал одну прочитанную на Хабрахабре заметку о научном эксперименте, который позволил засечь состояние частицы без одновременной безвозвратной кристаллизации этого состояния.
В чём, собственно, суть?
Состояние каждой элементарной частицы неопределённо. Электромагнитная корпускула или квант светового излучения может в принципе быть обнаружена в любом месте - она как бы размазана в пространстве до момента обнаружения. Причём это не иллюзорное свойство - с помощью специфических тестов, восходящих к некоей теореме Белла, о которой я как нематематик не могу ничего сказать, учёным как будто бы удалось установить, что частица действительно не имеет конкретного местоположения, пока мы её не обнаружим.
Что значит "мы"?
Вопрос и впрямь интересный.
Опыты показали, что если засечь местоположение частицы с помощью некоего устройства, но потом уничтожить полученную устройством информацию без доведения её до человеческих глаз, то частица продолжает "вести себя" так, словно её местоположение не засекли. Продолжает быть "размазанной".
Так что же получается, всё дело в "одушевлённости" наблюдателя? Мы боги, под нашим суровым взглядом Вселенная определяется, да здравствует квантовая магия?
Некоторые так и решили.
Но если бы под нашим взглядом каждая частица чётко определялась в пространстве, то это было бы равносильно утрате всей материей вокруг нас волновых свойств. Тогда под нашим взглядом не происходило бы световой интерференции, не играли бы причудливо солнечные лучи, проходящие сквозь узкую щель в шторах.
Кроме того:
- опыты показали, что, при уничтожении полученной механическим устройством информации о местоположении частицы, последняя не просто остаётся "размазанной", но и, как выясняется, остаётся таковой с самого момента неиспользованного замера.
То есть:
- человек за пультом устройства решает уничтожить информацию, полученную о местонахождении частицы около пяти секунд назад. Уничтожив эту информацию, он выясняет, что частица около пяти секунд назад так и осталась "размазанной".
- человек за пультом устройства решает не стирать данные о местоположении частицы пять секунд назад. Ознакомившись с этими данными, а затем ознакомившись с данными о дальнейшем состоянии частицы, он выясняет, что частица около пяти секунд назад резко вышла из состояния "размазанности".
Частица как будто знает заранее, решим мы спустя несколько секунд знакомиться с полученной информацией о её местоположении - или нет.
Или же мы, решив взглянуть на состояние частицы около пяти секунд назад, влияем на её прошлое?
Слабо проткнуть булавкой фотографию молодого Гитлера?
Есть иной парадокс, не менее странный.
К сожалению, чтобы понять всю его суть, следует разбираться в теории относительности, а я - хотя и составил в своей голове некое образно-интуитивное понимание её благодаря сайту www.relativity.ru - едва ли смогу этим пониманием поделиться. Просто поверьте на слово: с точки зрения теории относительности, причём неоднократно подтверждённой однозначными экспериментами, одновременности или мгновенности не существует - то есть вообще. Вам кажется, что события на разных концах письменного стола от вас произошли одновременно? Говорите, вы даже сделали специальную поправку на запаздывание света в уме? Так вот, если бы некий субъект, движущийся с другой скоростью относительно вас, наблюдал бы те же самые события на разных концах письменного стола - пусть даже точно так же сделав мысленную поправку "на запаздывание света" - он бы счёл их не одновременными. Потому что движение объектов с разными скоростями относительно друг друга придаёт им разное восприятие пространства и времени. Поэтому и считаются нереальными разнообразные телепортационные скачки из бульварной фантастики - даже не потому, что нельзя превысить скорость света, а потому что понятие "мгновенной телепортации" предполагает, что существует некое Единое Сейчас - единое для всей Вселенной. Меж тем, если даже некий телепортационный линкор и вправду "прыгнет" из Солнечной Системы в систему Альфы Центавра, в какое именно из многочисленных "сейчас" существования Альфы Центавра он попадёт? Также это может породить проблемы с причинностью - математические формулы теории относительности показывают, что если бы некое перемещение интерпретировалось как "мгновенное" одним наблюдателем, то для другого наблюдателя в другой системе отсчёта оно было бы противовременным, то есть быстрее мгновенного, то есть путешествием в прошлое.
Парадокс же, о котором выше шла речь, связан с одним из явлений квантовой механики, известным как "спутанность".
"Спутанность" - своего рода связь между частицами, родившимися в ходе одного процесса или вступившими некогда в особое взаимодействие. Частицы эти сохраняют между собой тождественность в некоем параметре - и, измерив этот параметр у одной частицы, можно ручаться за величину этого параметра у другой.
В чём загвоздка?
Выше было сказано, что местоположение частицы неопределённо до момента измерения. К упомянутому двумя абзацами выше параметру относится то же самое - он как будто объективно "размазан" до получения нами информации о нём.
Но, измерив этот параметр у частицы, мы "заставляем" её определиться в этом смысле.
И точно так же "заставляем" определиться в этом смысле другую частицу - "спутанную" с ней, где бы та ни была.
Тут мы имеем парадокс, неувязку, противоречие с теорией относительности - хотя и не могущей быть ошибочной ввиду неоднократной проверенности. Происходит "мгновенное" взаимодействие между частицами, воздействие измерительного акта над одной частицей на состояние другой, - "мгновенное" для нас. Вероятно, для движущегося с другой скоростью наблюдателя это взаимодействие не было бы "мгновенным", но почему тогда наша шкала отсчёта имеет приоритет? Кроме того, не может ли это породить проблем с причинностью?
Что мы имеем в результате?
Три парадокса:
- парадокс влияния измерительного акта на состояние частицы, что впрочем, само по себе ещё можно было бы как-то объяснить;
- парадокс влияния нашего знакомства с измерительным актом на состояние частицы в прошлом;
- парадокс способности упомянутого выше влияния пересекать пространство и время безо всяких оглядок на относительность.
Как бы всё это объяснить, чтобы без магии?
Магия ныне многим люба, как была люба в своё время и мне самому. Но как раз к подобным "особо любым" концепциям и следует относиться с особой осторожностью - именно потому, что к ним тянется наше подсознание, старательно изыскивая любые доводы и охотно притягивая любые научные или ненаучные концепции в их пользу, а стало быть, сознанию нашему следует играть роль компенсационного противовеса. Когда электричество только начало входить в человеческий быт в девятнадцатом столетии, множество мистиков пыталось рассуждать об электрической магии, отождествляя силу жизни и силу тока. Когда человечество только начало знакомиться с силами магнетизма и научно изучать их, многие пытались объяснить феномен гипноза существованием особых "магнетических сил" в человеке. Сейчас человеческое воображение поражает квантовая механика - стоит ли удивляться осознанным и неосознанным попыткам отыскать Источник Магии теперь уже в ней?
Замечу, что попытка объяснить упомянутые выше три парадокса через "магическую силу" человеческого наблюдательного акта неразумна по крайней мере по двум причинам:
1) уже упомянутый выше факт, что объекты вокруг нас в быту сохраняют свои волновые свойства, что подтверждается наблюдением за игрой света в узких щелях;
2) бессмысленность оной "магии" - действительно, получается, что при "взгляде" на элементарную частицу через пространство и время мы заставляем её определиться с состоянием, но на само состояние повлиять не можем.
И впрямь - что за прок взглядом заставлять монетку побыстрее упасть, если на результат выпадения мы повлиять всё равно не в силах?
Многомировая интерпретация предоставляет логически приемлемое объяснение всех трёх парадоксов.
Какое?
Чтобы это объяснить, следует для начала осознать утверждения обычной квантовой механики, каковы они есть сами по себе или каковыми они являются в отрыве от многомировой интерпретации.
Как было сказано выше, квантовая механика видит состояние частицы "неопределённым", как бы "размазанным" до акта наблюдения. Частица разворачивается розочкой в пространстве и времени, скользя расплывчатым облаком, своими переливчатыми протуберанцами двигаясь по разным направлениям - но тут же готовясь "скукожиться" до одной-единственной малой точечки, как только мы попытаемся своим измерительным актом установить её состояние или местонахождение поточней. "Скукоживание" это по-научному называется "коллапсом функции" - и "коллапс" этот представляет существенную научную проблему, потому что происходит для наших глаз всегда мгновенно, в то время как само понятие "мгновенности" очень сомнительно.
Многомировая интерпретация, предложенная Хью Эвереттом в середине двадцатого века и набирающая всё большую популярность в научном мире в последние годы, утверждает, что никакого "коллапса функции" не происходит.
Вообще.
Частица разворачивается розочкой в пространстве и времени, вечно скользя переливчатым размазанным облаком по множеству маршрутов одновременно. Гармония Вселенной устроена столь дивно, что при встрече двух таких расплывчатых разноцветных облаков взаимодействуют между собой лишь синтонные друг другу части - как бы вибрирующие на одной волне или как бы выкрашенные в один цвет. Причём, едва лишь это произошло, они окончательно настраиваются друг на друга - в дальнейшем взаимодействуя лишь между собой.
Что происходит при измерении нами местоположения частицы?
Прибор, который мы использовали для измерения её местоположения, "настраивается" на частицу, входит во взаимодействие с ней.
Как и мы через него.
Но прибор состоит из множества элементарных частиц, каждая из которых может быть поэтически названа нами переливчатым разноцветным облаком.
Цвета - удобный символ для понимания.
Представьте себе, как разноцветная пульсирующая медуза при встрече с другой медузой останавливается и вступает с ней в дивно избирательное взаимодействие своими разноцветными щупальцами. Красное взаимодействует с красным. Синее с синим. Серое с серым.
Если до встречи двух медуз каждая из них могла в общих чертах видеть свою товарку целиком, то после встречи ситуация сменилась. Каждое из щупалец - допустим, что они наделены самостоятельным разумом, - теперь видит в медузе напротив лишь щупальце соответствующего цвета.
Ситуация "коллапса функции".
Если вы закроете глаза, то для вас исчезнет весь мир одновременно, вплоть до самых дальних звёзд. Но здесь не будет противоречия с теорией относительности - перемена произойдёт лишь в ваших глазах.
Так и тут.
Измерив местоположение частицы, мы даже не установили по-настоящему что-то объективное и уникальное.
Мы как бы настроили частоту своих тел на частоту одного-единственного участочка переливчатого разноцветного облака изучаемой нами волночастицы. Тем самым лишив себя возможности даже косвенно воспринимать остальные его участки - и видя в результате утерю частицей "расплывчатости".
Почему эта интерпретация называется "многомировой"?
Потому что наши тела и наши измерительные приборы состоят из тех же красиво разворачивающихся в пространстве и времени разноцветно-переливчатых розочек, при встрече врастающих друг в друга участками одного цвета. Потому что, когда я попытаюсь чётко установить местонахождение изучаемой волночастицы, внутри меня произойдёт вынужденная дизъюнкция - ну, или расщепление.
Неясно?
Выражусь наивно, до смешного: "синяя" часть меня при измерении местонахождения частицы обнаружит частицу в том месте, где реально находится лишь "синий" фрагмент её бескрайнего переливчатого облака, а "красная" часть меня обнаружит частицу там, где находился "красный" её фрагмент.
Ещё миг назад эти части меня составляли единое синхронное целое - но, решив изучить местоположение частицы, я сам создал условия для рассинхронизации.
Остаётся лишь добавить, что на мне дело не остановится. Эстафетная цепочка передаточных воздействий, дошедшая через измерительное устройство от частицы до меня, расширяющимися кругами захлестнёт лабораторию и всё вокруг.
Глупо?
Да, глупо.
По сути получается, что многомировая интерпретация утверждает, будто подброшенная монетка раздваивается на две - показавшую "орла" и показавшую "решку". А спустя миг раздваивает наблюдателя - на увидевшего "орла" и увидевшего "решку". А спустя четыре года точно так же создаст две Альфы Центавра - ту, с которой через сверхмощные телескопы альфацентавриане могли бы увидеть выпавшего "орла", и ту, с которой через сверхмощные телескопы альфацентавриане могли бы увидеть "решку".
Но, прежде чем обрушиваться всей мощью Здравого Смысла и Скепсиса на многомировую интерпретацию, обличая в ней очередную научную заумь, подумайте вот о чём:
- в сущности, квантовая механика per se утверждает то же самое.
Только без "коллапса функции".
Точно так же раздваивается монетка - то есть не монетка, разумеется, а частица, пребывая в неопределённо-размазанном расплывчатом состоянии до наблюдательного акта. Точно так же она разворачивается волновой розочкой в пространстве и времени.
Математически многомировая интерпретация квантовой механики пользуется теми же уравнениями, что и "обычная" квантовая механика. Только без "коллапса функции" - поэтому более простыми.
И она объясняет все три парадокса.
Первый парадокс? Легко: фиксируя частицу в определённом месте, мы спутались с ней в квантовое взаимодействие, одновременно расщепившись внутри себя при этом. Чтобы не пугать наш Здравый Смысл, не будем упоминать о том, на какое количество двойников мы при этом расщепились, каждый из которых обнаружил частицу в одном уникальном месте.
Второй парадокс? Ну, если измерительный прибор и вступил во взаимодействие с частицей, то мы-то ещё не вступили через него во взаимодействие с оной, не получив информацию с него. Соответственно, мы ещё имеем возможность всё обратить вспять.
Третий парадокс? Если "спутанные" частицы подобны друг другу, то естественно, что, подвергнув себя воздействию одной, мы подвергли себя и воздействию другой, сами отчасти будто "спутавшись" с ней. Кажущаяся "мгновенность" эффекта объясняется легко - всё происходит внутри нас самих, подобно тому как мгновенно покраснеют все звёзды на небе при надевании вами красных очков.
ПРИМЕЧАНИЕ:
с этого момента эссе плавно перерастает в фантастический трэш.
Почему я на это указываю?
Ну, недавно я заметил, что на этот текст иногда ссылаются в Сети
как на более-менее внятный пересказ чудных парадоксов квантмеха -
хотя на том же YouTube хватает более бойких и весёлых пересказов,
но там обычно упускают из вида часть парадоксов, а то и открыто
перевирают ради упрощения суть.
Поэтому считаю нужным отметить ту черту в повествовании, где
заканчивается научпоп и начинается ересь.
Там, вверху,
- выше того места, до которого вы только что дочитали,
- изложены данные, в которых я более или менее уверен как в фактах.
Хотя, конечно, тоже мог кое-что переврать.
Ниже же у меня идут уже откровенные фантазии, к тому же позже
выявившие свою ошибочность, интересующие могут глянуть в ленту
комментариев, но переписывать основной текст лень.
Теперь, в общих чертах, пусть приблизительно и неточно, пояснив суть многомировой интерпретации - хотя скорее создав отдалённый намёк на иллюзию её понимания - я могу перейти к главному.
Что, собственно, главное?
Статья на Хабрахабре, утверждающая, что учёным удалось найти окольный путь выяснять состояние частицы без стабилизации этого состояния - благодаря этому следя за изменениями её состояния и произвольно выбирая, в каком состоянии частицу всё-таки стабилизировать, - выглядит то ли крушением основ квантовой механики, то ли существенным их переосмыслением.
Особенно с точки зрения многомировой трактовки.
Статья на Хабрахабре предлагает немудрёный путь использования феномена для конфиденциальной и при этом мгновенной передачи информации - ведь если частицу можно произвольно стабилизировать в том или ином состоянии, то ничто не помешает, имея пару "спутанных" частиц в разных местах, пересылать через них данные.
Что это означает?
Предположим, что первый участник информационного обмена, некая Анна, заставляет свой экземпляр "спутанной" частицы стабилизироваться в некоем конкретном состоянии. Допустим для простоты, что этих состояний всего два - "орёл" и "решка".
С точки зрения Анны сие означает, что её собеседник, Борис, также обнаружит свой экземпляр "спутанной" частицы в том же самом состоянии - скажем, в состоянии "орёл".
Многомировая интерпретация, однако, говорит, что так будет лишь с точки зрения Анны. "Обнаружив" частицу в "состоянии-орёл", Анна тем самым соединила себя с этим состоянием частицы - хотя вообще-то частица как "расплывчатое облачко" обладает обоими этими состояниями сразу. В связи с этим, кстати, не совсем ясно, каким образом косвенные измерения могут помочь заочно зафиксировать то или иное состояние частицы без его стабилизации - ведь по идее до стабилизации частица обладает всеми состояниями сразу? Ну да Сеть с их странными отчётами.
Интересней продолжить нить рассуждений дальше.
Борис, собеседник Анны, параллельно производит собственное измерение своего экземпляра частицы. Если это измерение происходит одновременно, то "расширяющаяся волна последствий", распространяющаяся от Анны в связи с выбором ею "состояния-орёл" для частицы, ещё не должна успеть дойти до него - так что он теоретически вполне может обнаружить частицу всё-таки и в "состоянии-решка".
Но что будет тогда?
Означает ли это, что в его вселенной - а говоря точнее, с учётом специфики многомировой интерпретации, во вселенной того из Борисов, кому довелось обнаружить частицу в "состоянии-решка", - не будет существовать Анны?
А также, вероятно, и изрядной части материальных объектов вокруг неё, до которых успела дойти упомянутая тремя абзацами выше "расширяющаяся волна последствий"?
Если бы всё это могло взаправду сработать, то мы имели бы идеальную и уникальную в своём роде нуль-бомбу.
Чище нейтронной.
Сбрасываем на противника аппарат, содержащий в себе одну из двух "спутанных" частиц, косвенным образом постоянно замеряющий её состояние и регулярно стабилизирующий его при достижении им определённой фазы, после чего выдающий на табло сигналы об этом - тем самым приводя окружающую среду в состояние "квантовой спутанности" с частицей внутри. Одновременно производим сами замеры состояния своей "спутанной" частицы. Что в результате? - при каждом замере с пятидесятипроцентной вероятностью противник перестаёт существовать относительно нас.
Но, что характерно, не относительно себя.
С точки зрения самого противника, реальность вокруг не изменилась. Ну, спустилось с неба на парашюте странное устройство, ну, побибикало, ну и что с того?
Если бы это могло взаправду работать, то в будущем веке державы или даже мелкие страны получили бы уникальный шанс избавиться друг от друга и очистить друг от друга земной шарик.
Без кровопролития и без жестокости.
Жаль, однако, что в реальности сие имеет мало шансов сработать. Почти наверняка где-то в моих рассуждениях заложена обидная ошибка - может быть, даже доступная потенциально моему взгляду.