Подбрасывание монетки определяется квантовыми процессами?

Подбрасывание монетки определяется квантовыми процессами?

 Александр Березин 

В классической физике, когда вы подбрасываете монетку, вероятность её падения не равна 50:50. Используя массу исходных данных, вероятность появления решки или орла можно вычислить с высокой точностью.

Андреас Альбрехт (Andreas Albrecht) и Дэниэл Филипс (Daniel Phillips) из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) утверждают, что это не так. Напротив, известные, но недостаточно проанализированные физические механизмы усиливают значение квантовых процессов в целом ряде явлений окружающего мира, и вероятность выпадения орла/решки на практике является квантовой. Причём не только она, но и чуть ли не все так называемые случайные события.

Если вероятность выпадения орла или решки действительно носит квантовый характер, то квантовой же механикой пользовались ещё древние индоевропейцы. (Иллюстрация CC BY-SA 3.0 Jogadyl.)

В подтверждение этой неожиданной концепции они приводят идеализированный поток молекул, сталкивающихся друг с другом, — условных «бильярдных шаров». Согласно принципу неопределённости Гейзенберга, траектория такой молекулы имеет имманентно присущую ей неопределённость. Вводя различные параметры радиуса, среднего свободного (без соударений) пути, средней скорости и массы «бильярдных шаров» в качестве параметров в пару простых уравнений, исследователи приходят к выводу, что такая неопределённость растёт буквально с каждым соударением молекул друг о друга.

Согласно их точке зрения, благодаря таким случайным соударениям вода и воздух (для простоты они взяли только азот в воздухе) обладают столь огромной степенью неопределённости, что буквально каждая флуктуация в свойствах таких субстанций имеет полностью квантовомеханическое происхождение. Соответственно, падающая через такие среды монетка (да и летящий сквозь них самолёт) в своем полёте, по сути, сталкивается с чуть ли не чистыми квантовомеханическими процессами! Но и это ещё не всё.

Обычная подброшенная вверх и при этом закрутившаяся монетка делает примерно пол-оборота в миллисекунду. Однако начальные параметры монетки в значительной степени определяются временной неопределённостью в нейронных процессах, описываемой количеством открытых ионных каналов в нейронах. Но вот флуктуации в таких каналах обусловлены броуновским движением молекул полипептидов в жидкости, в основном являющейся водой. А вода, как уже было показано, в огромной степени контролируется именно квантовомеханическими процессом.

Честно говоря, звучит шокирующие. Из этого получается, что классическая теория вообще не может точно определить вероятность многих событий, происходящих в таких средах. А степень проникновения квантовой механики в нашу жизнь чрезвычайно, немыслимо велика.

По сути, каждый подбрасывающий монетку, подчеркивают учёные, выполняет разновидность умственного эксперимента Шрёдингера с котом. При этом одно из состояний кота (жизнь) соответствует, скажем, решке, в то время как противоположное (смерть) — орлу. Более того, неожиданно заявляется, что исход броска неизвестен, пока наблюдатель не посмотрит на поверхность монетки, — что совпадает с особенностями наблюдения за квантовыми процессами.

Разумеется, это очень упрощённый пример, и авторы концепции признают это. По их словам, будет достаточно одного примера расчёта при помощи классической механики любого такого процесса — и их гипотеза будет немедленно опровергнута.

Более того, с такой точки зрения — на чём настаивают и сами её авторы — теория мультивселенной, где каждое наше действие (или бездействие) порождает многочисленные копии, в которых различаются лишь случайные детали, может оказаться принципиально неверной. Если все так называемые случайные детали на деле являются квантовыми по своей природе, то возможные вариации случайных событий, по сути, являются совершенно квантовыми и не реализуются вплоть до момента, когда на них взглянет наблюдатель. Да и после этого существовать будет только один вариант — в котором наблюдатель всё-таки есть, а кот либо мёртв, либо жив.

Теории мультивселенной, полагает г-Альбрехт, нуждаются в импортировании чисто классических вероятностей, поскольку квантовая волновая функция сама по себе не может определить, в какой именно Вселенной должно быть произведено то или иное измерение. Но если, как он доказывает, так называемые классические вероятности, по сути, произрастают из квантовых, образование скопища параллельных вселенных окажется невозможным.

С препринтом исследования можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.