Как измерить эту систему? Просто: открыть ящик. Измерительным прибором будут наши органы чувств, а то, что мы увидим, обратно же коллапс волновой функции . Нет больше никаких таинственных суперпозиций, а есть либо окровавленная тушка, либо из ящика выпрыгнет живой и здоровый кот. Квантовое состояние разрушено измерением. Это и есть редукция фон Неймана.
Но в квантовой физике измерительный прибор влияет на квантовую систему, а внимание квантовая система в свою очередь влияет на измерительный прибор! Вспомним пример с каталогом, когда многие желания у нас возникли только после того, как мы его полистали. Запомните это внимательно: КВАНТОВАЯ СИСТЕМА ВЗАИМНО ВЛИЯЕТ НА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР. Это нам пригодится.
Ещё одна штука: результат измерений зависит от того, есть ли на шкале нашего прибора соответствующие риски, чёрточки для фиксации возможных состояний. В ситуации с автомобилем это означает есть ли у вас права, умеете ли вы водить. Если нет, то каталог вам не нужен. Нет, полистать вы его, конечно, можете, но процесс измерения вам недоступен.
В случае с котом мы умеем видеть два состояния: жив или мёртв. Не бывает чуточку беременных, не бывает немного мёртвых, знаем мы. Но это только потому, что на шкале нашего прибора нет соответствующих рисок.
Что ещё может произойти с котом? Возможна реализация ещё двух квантовых состояний. Известный историк Гумилёв любил говорить (повторяя вслед за В.И. Вернадским): смерть есть отделение пространства от времени. В квантовой механике мы вполне можем глянуть на кота Шрёдингера в геометрии пространства-времени.
Мгновенно обнаруживаются ещё два состояния при вскрытии ящика: в геометрии пространства кот жив, но в геометрии времени мёртв. И наоборот. В геометрии пространства кот мёртв, в геометрии времени жив.
2. Явление квантовой запутанности и декогеренции (потери фазовых соотношений между элементами волновой функции). Измерительный прибор как квантовая система, запутанная на измеряемую квантовую систему. Мозг как квантовый компьютер и сознание как квантовый феномен.
Многие, если не все, специфические свойства и парадоксы квантовых измерений имеют своим источником свойства так называемых запутанных состояний. Поэтому, чтобы прояснить сложные процессы, протекающие, например, при выборе автомобиля (а мы уже с вами убедились, что это таки квантовый процесс), нам крайне необходимо осмыслить ещё одно важное явление квантовая запутанность или перепутанность (entanglement). Это понятие введено самим Шрёдингером в 1935 году, тогда же, когда он придумал своего кота, а явление запутанности стало объектом активных исследований начиная с девяностых годов. О запутанности говорят, когда вроде бы имеют дело с несколькими объектами, но которые ведут себя настолько согласованно, словно образуют единое целое. При этом сами системы могут быть разнесены в пространстве. В этом случае объекты описываются единой волновой функцией.
Если две запутанные системы находятся в суперпозиции состояний, то, измерив состояние одной, можно узнать состояние другой. Например, можно запутать два электрона, спин одного из которых направлен вверх, а другого вниз. Если перевернуть спин одного электрона вверх, окажется, что спин другого опрокинулся вниз. При этом взаимодействия между электронами нет, поскольку находятся они друг от друга очень далеко, хоть за миллион парсеков. С парсеками пока плохо, но есть сведения, что недавно физикам удалось запутать атомы на расстоянии метра друг от друга. А это уже макрорасстояния. Как выясняется, запутанные состояния электронов отвечают и за навигацию птиц в их сезонных миграциях, и за фотосинтез.
Если две запутанные системы находятся в суперпозиции состояний, то, измерив состояние одной, можно узнать состояние другой. Например, можно запутать два электрона, спин одного из которых направлен вверх, а другого вниз. Если перевернуть спин одного электрона вверх, окажется, что спин другого опрокинулся вниз. При этом взаимодействия между электронами нет, поскольку находятся они друг от друга очень далеко, хоть за миллион парсеков. С парсеками пока плохо, но есть сведения, что недавно физикам удалось запутать атомы на расстоянии метра друг от друга. А это уже макрорасстояния. Как выясняется, запутанные состояния электронов отвечают и за навигацию птиц в их сезонных миграциях, и за фотосинтез.
Проблема и она же суть любого измерения (выбора) состоит в том, что взаимодействие между системой и её окружением приводит к их запутыванию. Запутываются все и запутывается всё. Запутываются каталог и покупатель, запутывается ассортимент товаров в мегамоле и опять же покупатель. Вот вам экзистенциальная проблема, обнаруженная Камю. Самая страшная проблема проблема выбора. Не зря многие покупатели покидают супермаркет, набрав огромное количество ненужных им вещей. Потому что именно запутываются, в буквальном смысле. Иногда до головокружения. Можно сказать, что в момент выбора из суперпозиции возможностей мы впадаем в состояние лёгкой шизофрении. И не всегда лёгкой. И не всегда можем рационально объяснить свой выбор. А если объясняем рационально, это вовсе не означает, что объяснение хоть как-то соответствует истинной причине выбора. Квантовая механика даёт нам строгое понимание этого процесса. Называется он декогеренцией .