Глаз разума (Хофштадтер) - страница 33

воду в то или иное температурное состояние. Вплоть до этого момента говорится, что вода находится в ситуации наложения собственных температурных состояний.

В зависимости от положения ручек вероятность появления из крана холодной воды будет варьироваться. Разумеется, повернув только ручку ГОР, вы всегда получите горячую воду, а повернув ручку ХОЛ, вы можете быть уверены, что вода будет холодной. Однако, открыв оба крана, вы получите наложение температурных состояний. Много раз поэкспериментировав с определенным положением кранов, вы можете измерить вероятность получения холодной воды для этого положения. После этого вы можете поменять положение кранов и начать все сначала. При некоторых положениях окажется, что вероятности появления холодной и горячей воды совпадают. Ситуация сравнима с подбрасыванием монетки. (Этот квантовый водопроводный кран, к несчастью, напоминает краны во многих ванных комнатах.) В конце концов у вас накопится столько данных, что вы сможете нарисовать график вероятности появления холодной воды в зависимости от положения кранов.

Таковы квантовые феномены. Физики могут вертеть ручки и ставить системы в положение наложения собственных состояний, аналогичное наложению горячей и холодной воды в нашей аналогии. Пока в системе не произведены измерения, физики не могут узнать, в каком из собственных положений находится система. Более того, можно доказать, что в некотором фундаментальном смысле сама система “не знает”, в каком из собственных состояний она находится и решает это — наугад — только в тот момент, когда рука наблюдателя, так сказать, “проверяет температуру воды”. Вплоть до момента измерения система ведет себя так, словно не находится ни в одном из собственных состояний. Для практических и теоретических целей — для любых целей — можно считать, что так оно и есть.

Вы можете вообразить множество экспериментов с водой из квантового крана, позволяющих вам узнать ее температуру, не суя руку под струю (мы предполагаем, что видимые признаки, такие, как пар, при этом отсутствуют). Например, вы можете включить стиральную машину, наполнив ее водой из-под крана. Но и в этом случае вы не узнаете, сел ли ваш шерстяной свитер, пока не откроете дверцу машины (измерение, произведенное сознательным наблюдателем). Заварите чай водой из-под крана. Вы не узнаете, холодный или горячий он получился, пока не попробуете его (снова взаимодействие с сознательным наблюдателем). Прикрепите термометр под струей воды. Пока вы не увидите ртутный столбик, вы не можете знать температуру воды. Вы не можете быть более уверены в положении столбика термометра, чем в том, что вода имеет определенную температуру. Критический момент здесь состоит в том, что свитер, чай и термометр, не имея статуса сознательных наблюдателей, ведут себя так же, как и вода, и испытывают наложение собственных состояний — севший-не севший, холодный-горячий, столбик высоко-столбик низко.