Физики из Швейцарии заявляют, что квантовая физика в принципе не может непротиворечиво объяснять поведение объектов макромира. Это не позволяет использовать ее для полного описания Вселенной и указывает на ошибочность всех интерпретаций квантовой механики, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
"Представьте, что вы зашли в "квантовое казино" и согласились подкинуть монетку в обмен на обещание выплатить вам тысячу евро, если выпадет решка, а в противном случае вы отдадите крупье половину от этой суммы. Наш мысленный эксперимент показывает, что оба наблюдателя получат противоположные результаты, проверить которые будет невозможно", — пишут ученые.
Ученых давно интересует то, почему мы не можем наблюдать феномен квантовой запутанности – взаимосвязанности квантовых состояний двух или более объектов, при котором изменение состояния одного объекта мгновенно отражается на состоянии другого – в мире обыденных предметов.
Сегодня физики объясняют отсутствие подобных "странных связей", как выражался Эйнштейн, между двумя яблоками и прочими видимыми объектами тем, что они разрушаются в результате декогеренции — взаимодействия подобных запутанных объектов с атомами молекулами и прочими проявлениями окружающей среды и необратимого нарушения квантового состояния.
Таким образом, чем крупнее объект, тем больше он будет контактировать с окружающей средой, и тем быстрее будет распадаться квантовая связь. Подобное решение породило массу новых споров – где "начинается" и где "кончается" квантовая механика, влияет ли она на поведение макрообъектов и можно ли нащупать эту границу между "миром кота Шредингера" и "яблоком Ньютона".
Многие ученые сегодня считают, что этой границы не существует и что законы квантового мира хорошо описывают и все процессы в "макро-Вселенной". Существуют и "скептики" – еще в 1967 году известный венгерский физик Юджин Вигнер (Eugene Wigner) придумал мысленный эксперимент, так называемый "парадокс друга", который впервые указал на принципиальную ограниченность квантовой механики.
Ренато Реннер (Renato Renner) и Даниэла Фраухигер (Daniela Frauchiger) из Федерального технологического института Швейцарии в Цюрихе расширили идеи Вигнера и использовали их для проверки того, можно ли использовать квантовую физику для описания процессов в макро-Вселенной.
В их мысленном эксперименте участвует не одна, а сразу несколько пар наблюдателей, одна из которых проводит квантовый эксперимент, а их "друзья" пытаются угадать результаты этих замеров, зная одно из начальных условий опытов. Для этого они создают "копии" первых экспериментаторов и их установок в своих лабораториях и производят свои собственные замеры над ними.
Описав все их взаимодействия при помощи формул, построенных по правилам квантовой механики, ученые проанализировали то, какие результаты получат подобные пары "экспериментаторов".
Оказалось, что подобные наблюдатели будут всегда приходить к противоположным выводам, наблюдая за одним и тем же процессом или объектом макромира, если они будут использовать для описания своих экспериментов принципы квантовой механики. Это, в свою очередь, говорит о том, что квантовую физику в ее текущем виде действительно нельзя применять для описания макроскопических процессов и работы всей Вселенной в целом.
Все эти выкладки, как отмечают исследователи, можно будет проверить в будущем, когда будут созданы первые универсальные квантовые компьютеры. Подобные вычислительные системы, как отмечают Реннер и Фраухигер, возьмут на себя роль подобных экспериментаторов и позволят ученым на практике узнать, действительно ли квантовая физика имеет такие ограничения.
