Далее вступает в силу вероятностный характер квантовой механики. Неизвестно, когда атом распадется, в каждый данный момент имеется лишь определённая вероятность распада. А точнее, в каждый данный момент атом находится в суперпозиции двух состояний: состояния, когда он ещё не распался, и состояния, когда он распался. И в результате возникает парадокс. Подходя к закрытому ящику, мы должны, согласно законам квантовой механики, считать, что система (атом плюс кот) находится в суперпозиции двух состояний: нераспавшийся атом плюс живой кот и распавшийся атом плюс мёртвый кот.
Открыв ящик, мы, разумеется, никогда никакой суперпозиции не обнаружим, а увидим либо живого кота (и ещё не распавшийся атом), либо мёртвого кота (и уже распавшийся атом). Описание системы зависит, следовательно, от того, открыли мы ящик или ещё не открыли. В этом и состоит парадокс.
В более общих терминах описание системы после измерения зависит от того, осознал наблюдатель результат измерения или нет. В случае шрёдингеровского кота измерением можно считать всю описанную процедуру, а результатом измерения – то, что наблюдатель видит, открыв ящик. При этом драматическая ситуация с гибелью кота призвана лишь усилить психологическое воздействие на того, кто рассматривает эту ситуацию. На самом деле парадоксальность возникает в любом квантовом измерении: пока результат измерения не осознан наблюдателем, этот наблюдатель описывает состояние системы как сосуществование (суперпозицию) двух или более альтернатив. Если же результат измерения уже осознан, тот же наблюдатель описывает состояние как одну из альтернатив.
Каждый раз, перед тем, как открыть холодильник, молодой Дейв представлял себе, как в нем бегает живая еще курица, несущая яйца, помидоры зеленеют на ветках, а молоко находится не в пакетах, а в коровьем вымени. И только после того, как он заглядывал внутрь, то есть проводил, в известном смысле, измерение системы, он убеждался в том, что все же внутри холодильника находятся полуфабрикаты, а не сами целые и невредимые, хоть и потенциально съедобные растения или животные.
По мере накопления квантовой информации его мозг становился все тяжелее и тяжелее, а психоз нарастал. К тому же, отец все чаще и чаще стал спрашивать его о планах поступления и предлагал конкретные варианты из числа лучших американских юридических учебных заведений. Пора было кончать с этой личностной суперпозицией (юриспруденция – физика) и однажды вечером Дейв решительно заявил отцу:
– Я хочу заниматься квантовой физикой.
Услышав это, пожилой адвокат вышел в свой кабинет и застрелился. В переносном смысле этого слова, конечно. Он не хотел переубеждать сына, ибо понял, что это, вряд ли, получится. А радостный Дейв, которого после чистосердечного признания сразу отпустило, пошел первый раз в бар и напился с друзьями до состояния полураспада, хотя это состояние имело к квантовой механике лишь косвенное отношение.
На следующий день в его голове в состоянии суперпозиции находились такие противоречивые составляющие, как пиво и виски, но он продержался и к вечеру уже имел повторую вполне позитивную встречу с отцом на предмет выбранного пути.
– Я уважаю твое решение, сын, – сказал Штанмайер старший, – тем более, что твой прадед по материнской линии, как выяснилось, был достаточно известным физиком. Возможно, в тебе говорят его гены. Возражать против природы было бы преступно с моей стороны. Помни только одно: если тебе понадобится мудрый совет, ты всегда можешь обратиться ко мне, если это только не касается естественных наук. Признаться, я в них – полный профан. Более того, открою тебе еще одну маленькую тайну: все отличные юристы и экономисты – это неудавшиеся технари. Так что, вот тебе мое родительское благословение: хочешь быть физиком, значит, будь им!
Так оно, в конечном счете, и произошло. После получения степени бакалавра Дейв поступил в магистратуру физического факультета Массачусетского технологического института, с которым у него оказалась связана и вся дальнейшая жизнь. Естественно, по мере углубления в предмет знания ученого становились все более обширными и систематизированными. Он освоил целый ряд математических, физических и даже химических дисциплин. Все давалось ему относительно легко, все за исключением его любимой квантовой механики. Ее слишком вычурный, неестественный и, если угодно, нелогичный характер – как это – кот жив, и одновременно – кот мертв? – ввергали его в, казалось бы, давно забытое юношеское непонимание предмета и сопутствующее ему уныние. Самым неприятным во всей этой истории было то, что он совершенно отчетливо понимал, что разгадка этой дилеммы лежит где-то на поверхности, что она чрезвычайно простая, настолько простая, что ее до сих пор никто не может найти.
Порыв ветра, подувшего ему навстречу, приятно освежил Дейва и направил его мысли на содержание предстоящей лекции. Для начала всегда было полезно огорошить первокурсников всей этой гаммой квантовых парадоксов и неопределенностей. Забавно было смотреть в их глаза, полные ужаса и непонимая от всех этих квантовых перипетий. Наверное, в эти мгновения он вспоминал и себя некогда абсолютно беспомощного птенца, внезапно выпавшего из гнезда и попавшего в абсолютно другую реальность. Он знал, что это постепенно пройдет, но никогда не пройдет до конца. Осадок от чего-то недосказанного или недопонятого многие из них, вероятно, так же, как и он, пронесут через всю свою жизнь.
Затем Дейв подумал, что сегодня начнет с того, что расскажет студентам об одном из базовых принципов квантовой механики – принципе неопределенности Гейзенберга, в соответствии с которым частица с определённым значением энергии, находящаяся в коробке с идеально отражающими стенками, не может быть описана ни определённым значением импульса, учитывая его возможные изменения, ни каким-либо определённым положением или пространственной координатой. Поскольку волновая функция частицы делокализована на всё пространство коробки, то её координаты не имеют определенного значения. Локализация частицы осуществлена не точнее размеров коробки. В этой связи, о чем, собственно, и говорит принцип неопределенности Гейзенберга, наблюдатель не в состоянии измерить сразу обе величины такой частицы. В момент, когда происходит точное измерение импульса частицы, ее координаты не могут быть измерены, и, наоборот, при измерении координат нельзя определить импульс. Квантовая механика позволяет лишь с определенной вероятностью вычислить, скажем, местонахождение той же частицы. Проверить это можно путем ее фиксации, но, опять-таки, зафиксировав ее координаты, мы ничего не сможем сказать об импульсе частицы и так далее.
Потом он для разрядки как обычно расскажет студентам несколько анекдотов на эту тему. Например, такой. Полицейский останавливает Гейзенберга на дороге и спрашивает: «Вы знаете, как быстро Вы ехали, сэр?». На что физик отвечает: «Нет, но я точно знаю, где я!» Или еще такой. Домохозяйку спрашивают: «Скажите, в чем состоит принцип неопределенности для женщин?» А она отвечает: «Чтобы испортить отношения, достаточно их выяснить». После этого он по устоявшейся уже годам традиции покажет научно-популярный фильм о великих физиках прошлого, ответит на вопросы и запишет желающих с ним пообщаться дополнительно студентов на индивидуальную встречу. В общем, все будет как обычно, рутинно-торжественно, и едва ли какая-либо случайность вероятностного микромира сумеет нарушить это ставшее уже привычным течение жизни.
У дверей аудитории стоял небывалый ажиотаж. Съехавшиеся со всех уголков страны будущие физики знакомились друг с другом и делились разного рода информацией. Их лица были воодушевлены и благородны. Всегда было приятно смотреть на таких молодых людей. Они, безусловно, составляли цвет и опору нации. Конечно, опыт подсказывал, что не все из них донесут эту тяжелую ношу до конца института. Кто-то – обычно эта цифра находилась в промежутке от семи до десяти процентов – отсеется в процессе обучения по причине неуспеваемости. Кто-то – обычно порядка пяти процентов – переведется в другое учебное заведение, но большинство из них останется. А кто-то – особо выдающиеся один-два человека из потока – станут в скором времени по-настоящему великими учеными.
