«Квантовая теория в нынешнем виде долго не продержится»

«С моей точки зрения, конечной целью является доказательство того, что квантовая теория — единственная, при помощи которой наш несовершенный опыт позволяет создать идеальную картину мира», — говорит Гильермо Чирибелла, физик-теоретик Гонконгского университета.

Гарантий успеха нет — нельзя с уверенностью утверждать, что квантовая механика действительно содержит в своей основе что-то простое и понятное, помимо сложных для понимания математических концепций, которые мы используем сегодня. Но даже если усилия не дадут ожидаемого результата, они могут указать путь к даже более привлекательной цели: теории, квантовой гравитации.

Одна из первых попыток реконструкции квантовой теории была предпринята в 2001 году Люсьеном Харди, тогда работавшим в Университете Оксфорда. Отложив в сторону все, что мы обычно связываем с квантовой механикой — квантовые скачки, корпускулярно-волновой дуализм и неопределенность -, он сконцентрировался на вероятности. В частности, на вероятности, которая связывает возможные состояния системы с шансом наблюдения каждого состояния в измерении.

Другую попытку реконструкции предприняли в 2009 году Боривоже Дакич и Каслав Брукнер из Университета Вены, предложив три аксиомы: что самый элементарный компонент всех систем может нести не более одного бита информации; что состояние композитной системы, состоящей из подсистем, полностью детерминировано измерениями этих подсистем; и что можно превратить любое «чистое» состояние в другое и обратно.

Развитием квантовой реконструкции стала теория квантового байесианства (QBism), предложенная Карлтоном Кейвсом, Кристтофером Фуксом и Рюдигером Шаком в начале 2000-х. Она гласит, что математический аппарат квантовой механики не имеет ничего общего с тем, каков на самом деле мир. Скорее, это просто принятый каркас, который позволяет нам высказывать предположения о вероятном исходе наших воздействий. Таким образом, получается, что мир не управляется законами, но законы возникают в ходе наших наблюдений.

Сейчас у квантовой реконструкции мало приверженцев. Но если ей удастся приблизиться к теории квантовой гравитации, ситуация, несомненно, изменится. Опрос 2011 года показал, что около четверти респондентов не исключают, что квантовая реконструкция может привести к появлению новой, более глубокой теории. А шанс 1 к 4 стоит того, чтобы попытаться.

«Я думаю, что квантовая теория в том виде, в котором мы ее знаем, не продержится долго, — считает физик Алексей Гринбаум из научной лаборатории CEA Sacley во Франции. — Которая из ее глиняных ног сломается первой зависит от того, что именно реконструкция попытается исследовать». Тем не менее, когда эта трудоемкая задача, одна из самых сложных и неопределенных в стандартной квантовой теории (к примеру, процесс измерения и роль наблюдателя в нем), будет выполнена, мы поймем, в какую именно сторону предстоит двигаться. «Требуется найти новую математику, которая сможет с научной точки зрения обосновать эти идеи», — говорит он. Тогда, возможно, ученые смогут прийти к согласию по поводу тех вопросов, о которых они сейчас спорят, пишет Wired.

Связь квантовой физики с биохимией обнаружили калифорнийские ученые, продемонстрировав важную роль квантовой неразличимости в некоторых химических процессах даже при обычных температурах. Это открытие может играть важную роль, в ферментативном катализе и других химических реакциях.