Когда будущее меняет прошлое. О парадоксе квантовой механики

18 июня 2018, 14:24

Один из самых странных аспектов квантовой механики можно объяснить не менее странной идеей: причинность может быть направлена как в прошлое, так и в будущее. «Жуткое дальнодействие», как называл его Эйнштейн, теоретически может доказывать ретропричинность — гипотетическое явление, при котором причина и следствие меняются местами, то есть, например, от съеденного завтра обеда у вас сегодня болит живот.

Двое физиков из США и Канады более подробно изучили основные положения квантовой теории и решили, что, если мы до сих пор не доказали однонаправленность времени, все совершаемые измерения могут проецироваться на прошлое, ровно как и на будущее. Отчасти, квантовая механика кажется нам такой странной из-за того факта, что частицы на самом деле взаимодействуют не как бильярдные шары, сталкивающиеся друг о друга и катающиеся по столу, а скорее как размытое облако возможностей, перемещающееся по комнате. И при измерении частиц необходимо фокусироваться именно на этом облаке, ведь мы можем увидеть только один белый мяч, забивающий черный в лузу, а не их бесконечное множество. Среди ученых нет единогласия насчет того, может ли это облако вариантов воплощать что-то реальное, или же это просто удобная модель.

В 2012 году физик по имени Хью Прайс заявил, что странные вероятности квантовых состояний отражают нечто реальное, и если ничто не ограничивает время в одном направлении, то черный шар вполне может выкатиться из лузы и ударить белый. «Критики возражают, что в классической физике есть полная временная симметрия, и все же нет видимой ретропричинности. Почему квантовый мир должен быть другим?» — пишет Прайс, говоря о мнении большей части научного сообщества на эту тему.

Мэтью С. Лейфер из Чепменского университета, Калифорния, и Мэтью Ф. Пузи из института теоретической физики Периметр, Онтарио, также задались вопросом, насколько время отличается в квантовом мире. Двое ученых использовали некоторые предположения Прайса и применили новую модель к теореме Белла, которая играет большую роль в «жутком дальнодействии». Джон Стюарт Бетт сказал, что странности квантовой механики нельзя объяснить примерами из повседневной жизни, ведь тогда можно сказать, что ничто не может заставить множество биллиардных шаров двигаться по разным направлениям. Вселенная, на фундаментальном уровне, случайна.

Но что, если действие происходит где-то еще, или когда-то еще? Может ли что-то, не соприкасаясь с этим облаком, повлиять на него? Если две частицы соединяются в какой-либо точке, измерение свойств одной тут же задают значение и второй — и не важно, из каких они частей Вселенной. Эту теорию множество раз проверяли с помощью теоремы Белла, чтобы точно исключить все спорные моменты, которые бы говорили в пользу связи частиц на местном уровне.

Но если причинность стремится назад, то это значит, что частица может нести данные о ее измерениях в прошлое. Это в корне меняет механизмы передачи данных! Такова гипотеза Лейфера и Пузи. «Есть небольшая группа физиков и философов, которые считают, что эту идею нужно развивать», — сказал Лейфер порталу Phys.org.

Исследователи разработали модель, основанную на теореме Белла: переформулировав несколько базовых предположений, они заменили пространство на время. Они считают, что если мы не сможем доказать однонаправленность времени, мы неизбежно столкнемся с некоторыми противоречиями. Однозначно, идея ретропричинности тут выступает на первое место.

«Насколько мне известно, не существует общепринятой интерпретации квантовой теории, которая охватывает ее всю и также учитывает идею ретропричинности. На сегодняшний день это скорее идея интерпретации, так что скептицизм научного сообщества вполне объясним, и на нас лежит ответственность за воплощение этой идеи».

К сожалению, такой вид путешествий назад во времени не позволит вернуться назад, исправить ошибки прошлого или снова пережить моменты радости. Ученые в будущем также не смогут кодировать номера лотерейных билетов в запутанные коды из электронов и отправлять их своим прошлым «я». В любом, случае, доказательство идеи существования чего-либо, что может возвращаться во времени, полностью изменит наше представление об окружающем мире.