Потоп Ноя был катастрофическим событием, не имеющим аналогов в зарегистрированной истории. Все человечество (вместе с флорой и фауной), за исключением Ноя и его семьи (и животных, которых он взял с собой в Ковчег), было стерто с лица земли. Некоторые могут назвать это катастрофическое событие Великим вымиранием, другие — Великим разрушением, но я бы назвал это Великим коллапсом. Если мы сосредоточимся не только на том, что говорит Тора, но и на том, что она нам сообщает, мы заметим, что Потоп — это метафора коллапса волновой функции — ключевого понятия в квантовой механике.
Мы часто говорили о коллапсе волновой функции в этом блоге. Однако для тех, кто впервые попал сюда или чувствует, что им нужно освежить знания, вот очень краткое изложение того, что такое волновая функция и что означает коллапс волновой функции.
Волновая функция — странное животное. Прежде чем мы попытаемся понять, что это такое, давайте уточним, чем она не является. Волновая функция не является наблюдаемой величиной. Она не соответствует никакому физическому свойству или величине, которую можно было бы измерить. Волновая функция — это математическая абстракция.[1] Этот математический объект описывает распределение вероятностей нахождения системы в определенном состоянии. Согласно правилу Борна — ключевому постулату квантовой механики — волновая функция дает вероятность того, что измерение квантовой системы даст определенный результат.[2] Важно помнить, что волновая функция не предсказывает какой-либо конкретный результат измерения; она лишь предсказывает статистическую вероятность получения определенного результата в любом данном измерении. Единичное измерение в квантовой механике непредсказуемо. Только статистическое распределение множества измерений совпадает с распределением вероятностей, предсказанным волновой функцией.
В классической ньютоновской физике объект может находиться только в одном состоянии одновременно. Волчок может вращаться только по часовой стрелке или против часовой стрелки, но никогда одновременно. В квантовой механике это правило больше не действует. Основное уравнение квантовой механики, уравнение Шрёдингера, предсказывает, что квантово-механический объект может находиться в суперпозиции состояний. Это означает, что волчок может вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки одновременно или что спин электрона может быть направлен вверх и вниз одновременно. Это противоречит логике и интуиции, но это правда. Однако, когда мы измеряем состояние объекта, мы всегда обнаруживаем объект только в одном конкретном состоянии. До тех пор, пока мы не «смотрим» (то есть не измеряем), волчок может вращаться по часовой стрелке и против часовой стрелки, но когда мы «смотрим», мы обнаруживаем, что волчок вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, как и должно быть, но никогда одновременно. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, бессмысленно говорить о состоянии субатомной частицы между измерениями. Другие интерпретации, принимающие уравнение Шрёдингера за чистую монету, настаивают на том, что суперпозиция состояний является существенным, хотя и своеобразным свойством квантовой механики.
Как бы то ни было, коллапс волновой функции означает, что при измерении множество состояний коллапсирует в одно состояние. Вот почему это явление называется коллапсом волновой функции. Его также называют проблемой измерения, потому что никто не знает, почему или как измерение вызывает коллапс волновой функции.
Для нас важно то, что если до измерения объект находился в суперпозиции нескольких состояний, то все состояния, кроме одного, уничтожаются во время коллапса волновой функции. Информация об этих других состояниях безвозвратно теряется, поэтому коллапс волновой функции необратим.
Теперь параллель между потопом Ноя и коллапсом волновой функции становится очевидной. В допотопный период (то есть до потопа) земля была населена множеством людей. Потоп уничтожил всех, кроме одного человека — Ноя (и его семьи). Это параллельно уничтожению всех состояний, кроме одного, при коллапсе волновой функции. Таким образом, потоп Ноя можно рассматривать как метафору коллапса волновой функции. [3]
Примечания:
[1] Точнее, это комплексная функция, определенная на бесконечномерном гильбертовом пространстве.
[2] Точнее, квадрат амплитуды волновой функции равен вероятности нахождения частицы в определенной области фазового пространства.
[3] Можно возразить против этой метафоры на том основании, что люди не являются квантово-механическими состояниями. Это правда, но это метафора, которую не следует понимать буквально. Более того, нетрудно построить абстрактное концептуальное пространство, где человек, населяющий планету Земля, рассматривается как определенное состояние планеты. Наша планета, населенная всеми ее обитателями, может рассматриваться как находящаяся в суперпозиции состояний, где каждое состояние соответствует Земле, населенной только одним конкретным человеком. Коллапс волновой функции такой системы был бы эквивалентен уничтожению всех обитателей Земли (не дай Б-г!), кроме одного.
