Квантовая волна как субстанция реальности

Профессор квантовой информатики Оксфордского университета Влатко Ведрал предлагает радикальную интерпретацию квантовой механики, призванную разрешить её вековые парадоксы. Его тезис, который он называет интерпретацией «Всё есть квантовая волна», гласит, что вся реальность — от субатомных частиц до сознательных наблюдателей — фундаментально состоит из квантовых волн. Эта картина, по его утверждению, естественным образом преодолевает проблемы измерения, наблюдателя и нелокальности (spooky action at a distance), не вводя дополнительных сущностей, а просто отказываясь от классических понятий как иллюзии.

Ведрал начинает с анализа текущего тупика в фундаментальной физике. Он отмечает, что последняя революция — квантовая механика — началась ровно 100 лет назад, и с тех пор ни один эксперимент не поставил под сомнение её предсказания. Причина застоя, по его мнению, двойственна: нехватка технологий для проверки теории на новых масштабах (что теперь меняется с развитием квантовых компьютеров) и фундаментальное отсутствие консенсуса о том, как понимать квантовую механику.

Современный ландшафт интерпретаций он сравнивает с окопами Первой мировой войны. Половину территории занимает копенгагенская интерпретация, требующая наличия классического наблюдателя для «коллапса» волновой функции. Вторая половина — поле битвы между:

• многомировой интерпретацией (универсальность суперпозиций);

• интерпретацией скрытых параметров (сохраняющей классический реализм ценой нелокальности);

• квантовым байесианством (QBism), утверждающим, что квантовая физика существует лишь в сознании наблюдателей.

Против этого фона Ведрал выдвигает свою интерпретацию, которую его редактор назвал «многомировой на стероидах». Однако сам профессор настаивает на более точном названии: «Всё есть квантовая волна».

Суть интерпретации: от c-чисел к q-волнам

Ключ к пониманию лежит в историческом прорыве Вернера Гейзенберга 1925 года. Гейзенберг, находясь под влиянием позитивизма, предложил отказаться от ненаблюдаемых сущностей вроде траектории электрона в атоме. Вместо этого он описал физические величины (координату, импульс, амплитуду, фазу) не обычными действительными числами (c-числами), а таблицами чисел — матрицами, которые Пол Дирак позднее назвал q-числами.

Этот переход от c-чисел к q-числам, известный как процедура квантования, привёл к фундаментальному открытию: порядок умножения q-чисел имеет значение. Именно этот математический факт лежит в основе принципа неопределённости Гейзенберга — невозможности одновременно точно измерить, например, координату и импульс.

Интерпретация Ведрала делает следующий шаг: он утверждает, что реальность состоит из этих динамически взаимодействующих q-чисел, ведущих себя как волны — q-волны. Они удовлетворяют волновым уравнениям, взаимодействуют друг с другом, и из этого взаимодействия возникают все сложные явления: от излучения света атомом до существования твёрдых тел и живых организмов. В этой картине привычные нам частицы — не фундаментальные сущности, а лишь устойчивые конфигурации или возбуждения лежащих в основе квантовых полей (q-волн).

Разрешение парадоксов: три ключевых следствия

1. Исчезновение проблемы измерения и наблюдателя. Если всё состоит из q-волн, то процесс измерения — это просто образование квантовой запутанности между двумя квантовыми системами. Наши собственные тела и сознание — также совокупности q-волн. Когда наши q-волны вступают во взаимодействие с q-волнами изучаемой системы, возникает корреляция, которая и проявляется как привычный, однозначный результат измерения (c-число). Классический мир, таким образом, обязан своим существованием квантовой запутанности, а наблюдатель теряет свой привилегированный статус. Атом наблюдает нас в той же мере, в какой мы наблюдаем атом. Эволюция всей системы всегда плавна, без «квантовых скачков».

2. Сохранение локальности. В интерпретации Ведрала нет места spooky action at a distance. Q-числа в одной точке пространства не могут быть мгновенно изменены действиями над q-числами в другой точке. Даже в случае запутанных частиц их q-числа коррелируют благодаря прошлому взаимодействию, но прямое влияние остаётся локальным. Чтобы наша корреляция с одной частицей повлияла на вторую, нам необходимо прямо взаимодействовать и с ней. Это отличает его подход от интерпретации скрытых параметров, которая для объяснения запутанности вынуждена вводить нелокальность.

3. Точное соблюдение законов сохранения. В копенгагенской интерпретации законы сохранения энергии и импульса выполняются лишь «в среднем». В полностью q-числовой вселенной Ведрала эти фундаментальные симметрии, как и принцип эквивалентности общей теории относительности, могут быть сформулированы без противоречий и выполняются точно в каждом акте взаимодействия, что согласуется со всеми экспериментальными данными.

Радикальный итог: единый квантовый универсум

Ведрал настаивает, что все кажущиеся парадоксы квантовой физики возникают лишь из‑за нашей попытки навязать реальности классические, устаревшие понятия. Его радикальный шаг — предложить очистить физику от всех классических концепций. Даже понятие «мир» является таким классическим реликтом. Поэтому, по его мнению, многомировая интерпретация недостаточна: речь идёт не о суперпозиции множества классических миров, а о едином мире, который насквозь квантовый. Этот квантовый универсум содержит бесконечно больше возможностей, чем просто набор классических альтернатив, и допускает их квантовую интерференцию и слияние — что является основой квантовых вычислений.

Свою уверенность Ведрал подкрепляет последними 30 годами экспериментального прогресса, когда квантовые свойства были продемонстрированы не только для атомов, но и для макроскопических объектов, таких как электрические цепи. Это доказывает, что квантовая природа реальности не ограничивается микромиром, а является универсальным фундаментом всего сущего.

Таким образом, остаётся главный вопрос: является ли эта изящная и полная интерпретация, сводящая всё многообразие реальности к динамике q-волн, окончательным шагом к пониманию квантовой механики — или же радикальный отказ от любых классических интуиций, включая само понятие объективного мира, делает эту теорию метафизической конструкцией, столь же неуловимой для прямого осмысления, как и те парадоксы, которые она стремится разрешить?