Ретропричинность: как квантовый мир может изменять привычные нам законы физики

Одни смотрят на эти эксперименты и приходят к выводу, что они бросают вызов «локальности» — концепции, согласно которой удаленным объектам для взаимодействия необходим физический посредник. И действительно, таинственная связь между удаленными друг от друга частицами может быть одним из способов объяснить эти экспериментальные результаты.

Другие вместо этого думают, что эксперименты бросают вызов «реализму» — концепции того, что в основе нашего опыта лежит объективное положение дел. В конце концов, эксперименты трудно объяснить только в том случае, если наши измерения соответствуют реальным величинам.

Но что, если оба подхода можно сохранить за счет третьего варианта?

Все больше экспертов считает, что мы должны отказаться от предположения, что нынешние действия не могут повлиять на прошлые события. Этот вариант, называемый «ретропричинностью», претендует на спасение как локальности, так и реализма.

Что вообще такое причинно-следственная связь? Начнем с общеизвестной строчки: «корреляция — это не причинно-следственная связь». Некоторые корреляции являются причинно-следственными, но не все. Но в чем разница?

Рассмотрим два примера. Первый: существует корреляция между стрелкой барометра и погодой – вот почему мы узнаем о погоде, глядя на барометр. Но никто при этом всерьез не думает, что стрелка барометра сама вызывает погоду.

Второй: употребление крепкого кофе коррелирует с учащением пульса. Здесь кажется правильным сказать, что первое вызывает второе.

Разница в том, что если мы «покачаем» стрелкой барометра, то не изменим погоду. Погода и стрелка барометра контролируются третьей вещью, атмосферным давлением — вот почему они коррелируют. Когда мы сами управляем стрелкой, мы разрываем связь с давлением воздуха, и корреляция исчезает.

Но если мы вмешаемся в процесс употребления кофе, то также изменим и частоту сердечных сокращений. Причинно-следственные корреляции — это те, которые остаются в силе, когда мы меняем одну из переменных.

В наши дни наука поиска этих надежных корреляций называется «причинным открытием». Это громкое название для простой идеи: выяснить, что еще меняется, когда мы перемещаем вещи вокруг себя.

В обычной жизни мы обычно считаем само собой разумеющимся, что последствия действия проявятся позже, чем само действие. Это настолько естественное предположение, что мы не замечаем, как делаем его. Но в научном методе этот критерий отсутствует, и поэтому фантасты так любят игры с причинностью. Точно так же в некоторых религиях мы молимся о том, чтобы наши близкие оказались среди выживших, скажем, после вчерашнего кораблекрушения.

Мы воображаем, что то, что мы делаем сейчас, может повлиять на что-то в прошлом. Это и есть ретропричинность.

Квантовая угроза локальности (то, что удаленным объектам для взаимодействия необходим физический посредник) проистекает из аргумента физика из Северной Ирландии Джона Белла, высказанного в 1960-х годах.

Белл рассмотрел эксперименты, в которых два гипотетических физика, Алиса и Боб, получают частицы из общего источника. Каждый выбирает одну из нескольких настроек измерения, а затем записывает результат измерения. Повторяясь много раз, эксперимент генерирует список результатов.

Белл понял, что квантовая механика предсказывает, что в этих данных будут странные корреляции (теперь подтвержденные). Казалось, они подразумевают, что выбор Алисы оказывает тонкое «нелокальное» влияние на результат Боба, и наоборот, даже несмотря на то, что Алиса и Боб могут быть разделены световыми годами.

Говорят, что аргумент Белла представляет угрозу специальной теории относительности Альберта Эйнштейна, которая является неотъемлемой частью современной физики. Но это потому, что Белл предположил, будто квантовые частицы не знают, с какими измерениями они столкнутся в будущем. Ретропричинные модели предполагают, что выбор измерений Алисы и Боба влияет на частицы обратно в источнике. Это может объяснить странные корреляции, не нарушая специальной теории относительности. Однако ретропричинность часто путают с другой точкой зрения, называемой «супердетерминизмом».

Супердетерминизм согласуется с ретропричинностью в том, что выбор измерения и основные свойства частиц каким-то образом коррелируют.

Но супердетерминизм трактует это как корреляцию между погодой и стрелкой барометра. Предполагается, что существует некая таинственная третья вещь — «супердетерминант», — который контролирует и коррелирует как наш выбор, так и частицы, подобно тому, как атмосферное давление контролирует и погоду, и барометр.

Таким образом, супердетерминизм отрицает, что выбор измерений — это то, что мы можем изменять по своему желанию, для сторонников этой концепции все они предопределены. Свободные колебания нарушили бы корреляцию, как и в случае с барометром.

Критики возражают, что таким образом супердетерминизм подрывает основные предположения, необходимые для проведения научных экспериментов. Они также говорят, что это означает отрицание свободы воли, потому что что-то контролирует и выбор измерения, и частицы.