Автор: Влад Горячев. Я объясняю экспериментальные результаты проверки теоремы Белла супердетерминизмом. Далее я показываю, как такая Вселенная может возникнуть и быть совместимой с субъективным опытом свободы воли.

Предисловие

Как устроен этот мир, и в чем смысл жизни? Предопределена ли судьба, или мы имеем полный контроль над каждым поступком? Есть ли Бог? Эти вопросы будоражат философов испокон веков. Сравнительно недавно появилась красивая научная теория, способная все объяснить.

О самой теории чуть позже, а сначала спойлер. В последней главе своей книги я пришел к выводу, что наша Вселенная — это эволюционирующая информационная система, возникшая из ничего. Как именно такое работает, я не знал, была лишь интуиция. Сейчас, спустя более десяти лет, я готов написать продолжение. Оно базируется на недавних открытиях в физике и математике, так что запаситесь терпением.

Загадки микромира

В прошлом 2022 году Нобелевскую премию по физике присудили за эксперименты, доказывающие нарушение неравенств Белла. О чем идет речь?

Почти сто лет назад, вскоре после основания Квантовой Механики, был обнаружен эффект “запутанности". Две одинаковые частицы, рожденные в одном процессе, всегда получают противоположные свойства. Например, кристалл бета-борат бария способен расщепить фотон света на два с взаимно перпендикулярной поляризацией. Отправим оба фотона в разные лаборатории, где Алиса и Боб будут их пропускать через горизонтальные фильтры. Что они увидят?

Только один из двух фотонов — тот, что окажется с горизонтальной поляризацией — пройдет через фильтр. Предсказать заранее, в какой именно лаборатории это произойдет, невозможно. Но если провести эксперимент много раз, легко убедиться, что вероятность окажется 50 на 50. Причем Алиса и Боб каждый раз увидят противоположные друг другу результаты. Либо фотон виден у Алисы, а у Боба нет, либо наоборот. “Частота разногласий” будет равна 100%.

Перенесем лабораторию Боба на Луну. Алиса уже увидела свой фотон (он оказался горизонтальным), а его запутанному брату лететь до Боба еще целую секунду. Но уже заранее ясно, что его фотон через фильтр не пройдет. И наоборот, если фотон Алисы поглощается ее фильтром, значит у Боба заведомо проскочит. Если Боба перенести еще дальше, в другую галактику, его фотоны все равно будут точно узнавать, что увидела Алиса на Земле, и принимать ортогональную поляризацию.

Эксперимент с запутанными фотонами

Эйнштейн отвергал такую мгновенную передачу информации на любое расстояние и до конца своих дней был уверен, что фотоны “договариваются заранее«. Он был детерминистом, полагающим, что должен существовать какой-то скрытый слой реальности в масштабе меньшем, чем квантовые частицы. Просто мы не видим этих “скрытых параметров» и делаем вывод, что поляризация обоих фотонов возникает спонтанно в момент первого измерения.

Способ подтвердить или опровергнуть гипотезу скрытых параметров предложил ирландский физик Джон Белл в 1964 году, уже после смерти Альберта Эйнштейна.

Теорема Белла

Фотон, поляризованный в вертикальной плоскости, полностью поглощается только ортогональным к ней фильтром — горизонтальным (0°). Через фильтр под углом 45°он пролетает с вероятностью 50%, а под углом 30° — с 25%. Чем больше угол, тем больше вероятность прохождения, вплоть до 100% при 90°.

Немного усложним эксперимент, описанный выше. Пусть Алиса и Боб случайно поворачивают свои фильтры перед прилетом каждого фотона. То есть, помимо горизонтального положения 0°, добавим углы 60° и 120° к горизонту (всего три положения). Давайте посчитаем полную вероятность разногласий таких измерений.