Спустя столетие после публикации знакового уравнения Эрвина Шрёдингера, квантовые физики возвращаются к фундаментальному вопросу: как само наблюдение формирует реальность? Уравнение Шрёдингера остаётся основным математическим инструментом для понимания квантового мира, но современные исследования показывают, что игнорирование роли наблюдателя могло быть критической упущением.
Неразгаданная тайна квантовой революции
До работы Шрёдингера в 1926 году квантовая механика уже представляла собой странный ландшафт, где частицы существовали одновременно в нескольких состояниях, а измерение принципиально меняло результаты. Уравнение предоставило основу для вычисления вероятностей в этом странном мире, но обошло главную проблему: почему акт наблюдения приводит к коллапсу волновой функции в одно, определённое состояние? Эта «проблема измерения» преследует физиков с тех пор.
Недавние работы в области квантовых систем отсчёта предлагают новый подход. Основная идея проста, но революционна: рассматривайте наблюдателя — включая его измерительные приборы — как часть самой квантовой системы. Это не просто академическое упражнение; это даёт удивительные результаты.
Роль наблюдателя: больше, чем просто пассивный свидетель
Физики, такие как Анн-Катрин де ла Аметт из Федеральной политехнической школы Цюриха, подчёркивают, что физика исторически рассматривала себя как внешнюю силу, а не как неотъемлемую часть уравнения. Включая наблюдателя, в частности, его «квантовые часы» (устройства, управляемые квантовой неопределённостью), исследователи обнаруживают, что такие явления, как запутанность и суперпозиция, не являются абсолютными истинами, а зависят от того, кто наблюдает.
“Вещи, которые не кажутся запутанными в одной системе отсчёта, могут казаться запутанными в другой.” – Анн-Катрин де ла Аметт
Это означает, что сама природа квантовых связей может меняться в зависимости от перспективы наблюдателя. Это не просто теория; эксперименты подтверждают эти зависящие от наблюдателя реальности.
Последствия для чёрных дыр и квантовой гравитации
Последствия простираются на некоторые из самых сложных проблем в физике. Попытки согласовать квантовую механику с общей теорией относительности Эйнштейна, особенно в отношении чёрных дыр, были омрачены бесконечностями и противоречиями. Удивительно, но включение квантовых систем отсчёта в математические вычисления упрощает эти расчёты. Добавление наблюдателя с квантовыми часами делает ранее неразрешимые проблемы решаемыми.
Это говорит о том, что само пространство-время может быть не фиксированным фоном, а скорее эмерджентным свойством, связанным с наблюдением. Если вселенная фундаментально зависит от наблюдателя, это может переписать наше понимание гравитации и структуры реальности.
Растущее сообщество и перспективы на будущее
Эта область набирает обороты, проводятся специальные конференции и быстро растёт сообщество. Исследователи теперь пересматривают классические мысленные эксперименты, такие как «друг Вигнера», с этой новой точки зрения. Вопрос о том, что происходит в момент наблюдения, остаётся центральным, но включение наблюдателя больше не является посторонней мыслью; оно становится основным принципом.
Следующее столетие квантовой физики, вероятно, будет определяться её готовностью наконец признать, что кто-то должен смотреть. Урок, как выразилась де ла Аметт, заключается в том, что “мы не должны были забыть наблюдателя”.
