Историк физики Флавио Дель Санто из Женевского университета обнаружил неопубликованную рукопись Эрвина Шрёдингера, которая более 80 лет хранилась в австрийской библиотеке. В трехстраничном тексте один из основателей квантовой механики оспаривал утверждение, что квантовая физика исключает детерминизм — представление о том, что события имеют причины, позволяющие в принципе предопределить их исход. Исследование находки опубликовано в виде препринта на сервере arXiv.

Можно ли объяснить квантовую случайность скрытыми параметрами?

Рукопись, вероятно, была написана после ноября 1944 года, когда физики активно обсуждали, означает ли развитие квантовой механики окончательный отказ от детерминизма.

Согласно распространенной интерпретации квантовой теории, результаты измерений отдельных частиц описываются вероятностями. Это породило вопрос: действительно ли природа фундаментально случайна или за наблюдаемыми результатами могут стоять неизвестные физические величины, определяющие исход заранее?

Такие гипотетические величины называют скрытыми параметрами. Если они существуют, квантовые вероятности потенциально можно было бы объяснить неполнотой нашего знания о системе, а не принципиальной случайностью самой природы.

В найденной рукописи Шрёдингер выступил против утверждения, что подобное объяснение невозможно в принципе. Он писал, что «сильнейший довод в пользу индетерминизма старше самой квантовой механики», указывая тем самым, что спор о случайности не возник исключительно с появлением новой физической теории.

Что Шрёдингер возразил математику Уиттекеру

Одной из мишеней критики стало утверждение британского математика Эдмунда Уиттекера, высказанное в 1943 году. Уиттекер рассматривал поляризацию фотонов и пришел к выводу, что она несовместима с определенным типом объяснения через скрытые параметры.

В частности, он исходил из того, что такой параметр может принимать только два значения. Шрёдингер предложил альтернативную модель, в которой скрытая величина могла принимать любое значение от нуля до единицы.

По описанию Дель Санто, модель позволяла воспроизводить квантовые вероятности. Кроме того, Шрёдингер предусмотрел правило обновления скрытого параметра после каждого измерения. Благодаря этому модель описывала не только единичный эксперимент, но и последовательность измерений.

Смысл аргумента заключался не в том, что Шрёдингер доказал существование скрытых параметров или установил детерминированную природу Вселенной. Он показал, что утверждение о принципиальной невозможности детерминистического объяснения нельзя считать доказанным на основании приведенных Уиттекером доводов.

Почему работа осталась неопубликованной

Причина, по которой Шрёдингер не опубликовал рукопись, неизвестна. Дель Санто предполагает, что физик мог отказаться от этой идеи, узнав о похожей модели, предложенной Генрихом Пельцером в 1944 году.

По мнению историка, подобные работы важны не обязательно как окончательные решения фундаментальных проблем. Они могут демонстрировать, что определенная возможность не исключена, вопреки распространенным убеждениям или заявлениям о ее невозможности.

Находка возвращает внимание к давнему спору о том, что именно означает случайность в квантовой механике. При этом она не отменяет результатов последующих исследований скрытых параметров и не доказывает, что мир устроен детерминистически.

Рукопись показывает другое: даже один из создателей квантовой механики не считал вопрос о природе случайности закрытым и был готов оспаривать слишком категоричные выводы о пределах возможного физического объяснения.