Есть основания полагать, что вопреки распространенному мнению явление нелокальности может выходить на макроуровень, приводя к корреляции практически изолированных диссипативных процессов. Хотя последовательная теория такого выхода отсутствует, можно предложить эвристическую модель, проверяемую экспериментально. Такие эксперименты были поставлены.

Обнаружено наличие нелокальных корреляций крупномасштабных природных процессов с пробными лабораторными процессами. Наиболее интересным их свойством оказалось наличие опережающего лага, что позволяет, в некотором смысле «видеть» неконтролируемое наблюдателем будущее.

Странные корреляции

За последние десятилетия в геофизике и астрофизике накоплен ряд статистически достоверных фактов зависимостей удаленных необратимых процессов различной природы, которые не могут иметь ни прямой, ни опосредованной связи на основе известных (электромагнитных и гравитационных) взаимодействий. Сюда относятся, например, неприливная компонента зависимости сейсмичности Земли и Луны, зависимость скорости некоторых физико-химических реакций от солнечной активности, зависимость скорости геологической седиментации от той же солнечной активности, зависимость вариаций мюонов космических лучей и естественной радиоактивности горных пород [1,2]. Такие коррелирующие процессы могут иметь самую различную природу, единственное, что их роднит - это существенная диссипативность (необратимость).

Эти странные корреляции обнаруживались учеными различных специальностей - астрономами, физиками, химиками, геологами, геофизиками и долгое время оставались разрозненными, поскольку оставались известными разобщенным узким кругам специалистов. В последние годы "критическая масса" фактов была достигнута, стала видна их общность и, тем самым, обострилась необходимость целенаправленного изучения. При этом проявились три подхода.

Первый подход: "механизм корреляций неизвестен, но не нов". Под "неизвестным" предполагалось некоторое "слабое низкочастотное электромагнитное поле". Характерно, что это предположение выдвигалось именно неспециалистами по электромагнитному полю. Мне, как специалисту как раз по электромагнитному полю, не раз приходилось сталкиваться с тем, что многим людям свойственно все загадочное и непонятное ассоциировать именно с ним. Вероятно, корни таких ассоциаций уходят к Мессмеру с его "животным магнетизмом". В нашем случае для специалиста очевидно, что не может быть и речи о связи удаленных неэлектромагнитных процессов через слабое, иногда им сопутствующее, электромагнитное поле. Это поле безнадежно слабо часто даже для измерения, не говоря о том, чтобы оно могло на что-то повлиять. А на радиоактивные процессы такое влияние в принципе исключено.

Второй подход наиболее ярко представлен С.Э. Шнолем, декларирующим вслед за Ньютоном: "гипотез не измышляю". В течение полувека С.Э.Шноль и его коллектив провели огромный объем исследований, доказавших связь флуктуаций различных изолированных лабораторных необратимых процессов между собой и с космофизическими факторами [3]. Этот путь к настоящему времени успешно завершен, достоверность связей доказана и вопрос о их физике встал с особой остротой.

Третий подход - поиск принципиально нового механизма связи изолированных диссипативных процессов. Логика этого подхода такова: наблюдательные астрофизические и геофизические данные могут лишь навести на существование такого механизма, далее на основе некоторых постулатов должна быть развита теория, предсказывающая определенные следствия, подлежащие экспериментальной верификации. Если в числе этих следствий окажутся упомянутые корреляции процессов, значит, механизм найден. Этот подход связан, прежде всего, с именем Н.А. Козырева [1]. Хотя основным наблюдательным мотивом для начала построения теории, названной им причинной механикой, были не те самые корреляции, которые интересуют нас, а другие интригующие астрофизические закономерности, важно, что «на выходе» у него оказались именно эффекты взаимодействия практически изолированных необратимых процессов. Основным постулатом причинной механики является признание фундаментальной асимметрии времени (отсутствующей в общепринятом описании основных физических взаимодействий кроме слабого). Это, в конечном счете, и привело Н.А. Козырева к выводу о взаимодействии изолированных необратимых процессов, который проверялся в обширной серии лабораторных и астрофизических экспериментов. Мало того, признание фундаментальной асимметрии времени парадоксальным образом привело к выводу, что для неконтролируемых наблюдателем процессов должно существовать взаимодействие в обратном времени, что также было подтверждено экспериментально [4-6]! Результаты были настолько неожиданны, что встретили, в целом, негативную реакцию. Одной из причин было сомнение в чистоте его экспериментов (хотя никто не взял на себя труд по их проверке).

Положение стало меняться, как водится, после смерти автора. Эксперименты Н.А. Козырева были успешно воспроизведены в различных лабораториях мира. Однако сомнения в их чистоте остались. Действительно, большинство экспериментов Н.А. Козырева было поставлено явно нестрого, а его последователи остались на том же (или худшем) уровне. Поэтому, хотя до середины 90-х годов возможная причинномеханическая природа странных корреляций изолированных процессов многократно обсуждалась в научных аудиториях, вопрос оставался открытым.

Целью исследования, поставленного в Институте геоэлектромагнитных исследований РАН (ИГЭМИ), была проверка гипотезы о причинномеханической природе корреляций некоторых гелиогеофизических процессов. Основой такой проверки должен был стать натурный эксперимент, поставленный на современном уровне строгости.

Формулировка гипотезы

Прежде чем ставить эксперимент, надо было очень четко сформулировать проверяемую гипотезу. Мало просто предположить наличие нового взаимодействия, это предположение должно быть связано с представлениями современной физики. Должен выполняться принцип соответствия - введение в рассмотрение неклассического взаимодействия должно предусматривать предельный переход к его отсутствию в классике.

Результаты Н.А. Козырева и его последователей (Д. Сэвидж, М.М. Лаврентьев и др., например, [7,8]) могут быть обобщены в следующих положениях:

1. Существует принципиально новый тип взаимодействия между необратимыми процессами любой природы.

2. Это взаимодействие осуществляет передачу энергии, момента импульса, но не импульса.

3. Энергия взаимодействия прямо связана с производством энтропии и обратна квадрату расстояния.

4. Взаимодействие экранируется веществом, однако экранирующие свойства вещества отличаются от этих свойств для электромагнитного поля.

5. Взаимодействие может идти с запаздыванием, мгновенно и с симметричным опережением.

Выписав эти положения, мы увидели, что за исключением ссылки на необратимость, все это очень напоминает квантовую нелокальность - эффект, восходящий к парадоксу Эйнштейна-Подольского-Розена (предложенного ими в оставшихся навсегда знаменитыми спорах о состоятельности квантовой механики). Суть эффекта в том, что разлетевшиеся на любое расстояние частицы, имеющие общую волновую функцию, т.е. находящиеся в запутанном состоянии, способны, без посредства каких-либо промежуточных носителей, обмениваться информацией через пространственно-подобный интервал, т.е. со сверхсветовой скоростью. Правда, чтобы расшифровать эту информацию, надо, кроме этого нового нелокального канала ее передачи, иметь классический (локальный, досветовой) канал. Эффект нелокальности блестяще подтвержден во многих экспериментах и интенсивно исследуются в настоящее время, в том числе, в связи с практическими приложениями. Предсказана временная симметрия квантовых корреляций – запутанные состояния формируются не только после локального взаимодействия частиц но и до него [9]. При заметном сходстве с козыревским взаимодействием есть важное но: до последних лет считалось, что нелокальность наблюдаема только на уровне отдельных частиц, но на макроуровне ее заметить нельзя. Однако недавно теоретические разработки различных ученых, в первую очередь, индийских физиков Д. Хома и А. Маюмдара [10] показали, что эффект нелокальности должен как-то сохраняться и в сильном макропределе, хотя идея экспериментальной проверки не была ими предложена. Но мало того, что козыревское взаимодействие имеет место для макроскопических процессов, эти процессы должны быть существенно диссипативными. Между тем, известно, что диссипативность ведет к декогерентции – разрушению квантовых корреляций. И только, опять таки, совсем недавно российским физиком А.М. Башаровым было показано, что диссипативность процессов при наличии общего термостата (которым может быть электромагнитное поле) играет как раз конструктивную роль в формировании квантовых корреляций [11].

В этом месте пора сделать терминологическое отступление. Хотя выше и далее говорится о нелокальном взаимодействии, в квантовой механике принято говорить о нелокальных (квантовых) корреляциях. Причина в том, что нелокальная связь не может существовать в отрыве от какого-либо из четырех известных фундаментальных взаимодействий, так что не может считаться пятым (это «пятое» тоже ищут, но то уже совсем другая история). Корреляция тоже не лучший термин, поскольку возникает не обязательно из прямой физической связи, которая имеет место в явлении нелокальности.

Поэтому в англоязычной литературе для такого рода необычного взаимодействия сейчас применяют термин не «interaction», а «transaction». Увы, последний термин в русском языке уже оккупирован финансистами. Так что, за неимением точного русского эквивалента будем все же говорить о «взаимодействии», где по-английски сказали бы «transaction».

Сама по себе квантовая механика описывает эффект нелокальности, но его интерпретация является предметом дискуссии. Одна из перспективных интерпретаций предложена американским физиком Дж. Крамером [12]. Он предложил объяснение эффекта нелокальности в рамках теории прямого межчастичного взаимодействия Уиллера - Фейнмана. Это единственная физическая теория, согласующаяся с экспериментом, предусматривающая существование, наряду с запаздывающим, опережающего поля (т.е. в буквальном смысле сигналов идущих в обратном времени). В результате интерференции полей всех зарядов опережающие поля в точности гасятся, и единственным наблюдаемым результатом их существования является эффект радиационного затухания. Но с последним связан любой необратимый процесс. Это создает предпосылку для объяснения самого поразительного, последнего в нашем списке свойства козыревского взаимодействия - симметричного запаздывания и опережения (мгновенное взаимодействие тогда может быть кажущимся - результатом интерференции запаздывающего и опережающего). Современное развитие теории прямого межчастичного взаимодействия предпринятое выдающимся английским астрофизиком Ф. Хойлом и индийским Дж. Нарликаром [13] показало, что запаздывающее и опережающее электромагнитные поля асимметричны (и в этом проявляется постулированная Н.А. Козыревым асимметрия времени) - первое обязано в конечном счете полностью поглотиться веществом, а второе нет. Это указывает на возможность объяснения и предпоследнего в нашем списке свойства козыревского взаимодействия.

формате PDF (297Кб)