Но это еще не все проблемы, возникшие в процессе исследования микромира. Ученые установили, что, проводя эксперименты с элементарными частицами, исследователь сам себе мешает собственными действиями. Дело в том, что приборы, в которых мы регистрируем частицы или проводим измерения, по своей природе всегда объекты макроскопические. При точном измерении одной из величин (например, координаты) с помощью соответствующего прибора другая величина (импульс) в результате взаимодействия частицы с прибором претерпевает сильное изменение.

Даже простейший эксперимент по измерению с помощью микроскопа координаты частицы (например, электрона) подтверждает наличие искажения. Дело в том, что для определения положения электрона его необходимо «осветить» светом возможно более высокой частоты. В результате соударения фотона с электроном изменяется импульс последнего. Прибор искажает то, что исследует. Сам акт наблюдения изменяет наблюдаемое.

Принцип дополнительности Бора

В результате Нильсом Бором был сформулирован принцип дополнительности, который гласит: «Получение в эксперименте информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к данным».

Объективная реальность зависит от прибора, а в конечном счете – от наблюдателя. И наблюдатель из зрителя становится действующим лицом.

В результате всей этой неопределенности, вероятности и дополнительности Нильс Бор дал так называемую «копенгагенскую» интерпретацию сути квантовой теории: «Раньше было принято считать, что физика описывает Вселенную. Теперь мы знаем, что физика описывает лишь то, что мы можем сказать о Вселенной» [11].

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что «копенгагенизм» постулирует Вселенную, которая магически создается человеческой мыслью.

«Копенгагинистами» назывались сторонники Н. Бора, которые считали, что в основе природы лежит неопределенность (индетерминизм), а обсуждаемая особенность квантовой теории есть адекватное отображение этого мира. Именно этой точки зрения придерживались Бор, Гейзенберг, Борн, Дирак, Паули и многие другие.

Но существовало и другое мнение, а именно: в основе природы лежит какая-то разновидность детерминизма (определенности), например, статистического характера в духе скрытых параметров, которая пока ускользает из поля зрения исследователей. Такой точки зрения придерживались Планк, Эйнштейн, Де Бройль, Шредингер. Лоренц, которые с самого начала отвергали «копенгагенизм», настаивая на том, что в конце концов будет найден способ утвердить «реальность» даже в квантовом мире [12].

Сторонники детерминизма были против подобной точки зрения. Шредингер предложил интересный объект мысленного эксперимента, которым хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим.

В 1935 году немецкий журнал «Естественные науки» опубликовал оригинальную статью о «квантовой запутанности», объект исследований которой получил всемирно известное название «кот Шредингера» [13].

В закрытый ящик помещен кот. В ящике есть механизм, содержащий радиоактивное ядро и емкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны так, что вероятность того, что ядро распадется за один час, составляет 50 %. Если ядро распадается, это приведет механизм в действие: он разобьет емкость с ядовитым газом, и кот умрет. Согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдение, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний – распавшегося ядра и нераспавшегося ядра, следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно. Возникла суперпозиция (наложение) двух разных состояний. Если же ящик открыть, то экспериментатор может увидеть только какое-нибудь одно конкретное состояние – «ядро распалось, кот мертв» или «ядро не распалось, кот жив».

Вопрос стоит так: когда система перестает существовать как смешение двух состояний и выбирает одно конкретное? Цель эксперимента Шредингера – показать, что квантовая механика неполна без некоторых правил, которые указывают, при каких условиях происходит коллапс волновой функции, и кот либо становится мертвым, либо остается живым, но перестает быть смешением того и другого.

Поскольку ясно, что кот обязательно должен быть либо живым, либо мертвым (не существует состояния, промежуточного между жизнью и смертью), это означает, что это верно и для атомного ядра. Оно обязательно будет либо распавшимся, либо не распавшимся. Другими словами, когда ящик открывается, Вселенная расщепляется на две разные вселенные, в одной из которых наблюдатель смотрит на ящик с мертвым котом, а в другой – наблюдатель смотрит на живого кота.

Копенгагенисты объяснили эту ситуацию следующим образом. По их мнению, пока ящик закрыт, система находится в обоих состояниях одновременно, в суперпозиции состояний «распавшееся ядро, мертвый кот» и «не распавшееся ядро, живой кот». А когда ящик открывают, происходит коллапс волновой функции одного из вариантов. То есть система перестает быть суперпозицией состояний и выбирает одно из них в тот момент, когда происходит наблюдение. Возникла мысль о том, что на выбор той или иной позиции из нескольких возможных влияет сознание наблюдателя.