Квантовое время обратимо! Что с причинностью?

- Как частица превращается в волну, а волна – в частицу?
- Принцип причинности в микромире
В предыдущей заметке [1] и в статье [2] предложена гипотеза вневременных транзакций (ВВТ), суть которой, возможно, неожиданна, но проста: время, необратимо идущее из прошлого в будущее в привычном для нас мире, на квантовом уровне, в микромире может идти и вспять. Это предположение для физиков не ново, возможность обратного течения времени рассматривали Джон Уиллер, Ричард Фейнман, Джон Крамер (у которого и позаимствован термин ВВТ), Георгий Рязанов, С.И. Кузнецов и многие другие учёные [3,4,5,6,7]. В январе 2025 г. статью под названием «Возникновение противоположных стрел времени» [8] опубликовали три британских физика. С теоретической точки зрения обратимость времени, соответствующая универсальному физическому принципу симметрии, предпочтительнее, чем его одностороннее движение. Но нельзя ли проверить это экспериментально? Илья Пригожин [9] указывал, что для подтверждения обратимости квантовых процессов нужны измерения и статистика, а сами они необратимы, что якобы даже опровергает такую гипотезу.
     Однако многие парадоксы и противоречия, которыми богата квантовая физика, связаны именно с тем, что мы упрямо держимся – даже не за законы, а за привычки макромира. И легко разрешаются при принятии гипотезы ВВТ. Только в этом случае частица, постоянно возвращаясь в точку и момент старта (излучения, измерения, поглощения и т.п.), и вновь, в тот же момент исходя из неё с различными допустимыми характеристиками, способна заполнить своими траекториями пространство так, как это делает волна. Этим объясняется и правило Макса Борна, утверждающее, что решения волнового уравнения задают не плотность квантовой волны, а вероятность (точнее – амплитуду вероятности) нахождения частицы в соответствующем состоянии [10]. Ведь, если траектории частицы заполняют пространство, измерение укажет на то или иное значение её характеристик, а не на их процентное соотношение. В этом случае понятен принцип неопределённости Вернера Гейзенберга, ставящий характеристики частицы в зависимость от наличия и точности измерения данного или дополнительного к нему параметра. К примеру, измерение положения отсекает часть траекторий, делая их невозможными. Зато добавляются траектории, ранее интерферировавшие с ними, и это увеличивает разброс значений импульсов.
     Эффекты запутанности и нелокальности также объяснимы обратимостью: регулярно возвращаясь в точку старта, запутанные частицы всегда исходят из неё с согласованными характеристиками, доставляя информацию друг о друге в разнесённые точки. Измерение состояния одной из них фиксирует и характеристики другой.
     Эти факты подтверждены экспериментально, но не получили отличного от гипотезы ВВТ рационального объяснения за вековую историю изучения квантового мира.
     Рассмотрим вневременные транзакции подробнее. Начальными и конечными точками ВВТ служат необратимые события излучения, расщепления, измерения и т.п. Это точки неустойчивости (бифуркации), характерные для нелинейных процессов. Именно они, как показал Пригожин, делают время необратимым. Таких точек чрезвычайно много, они заполняют пространство-время (пространственно-временной континуум). Но мир всё же достаточно стабилен благодаря значительным промежуткам между ними, в которых процессы движутся по устойчивым аттракторам. Им и соответствуют ВВТ.
     Наполняющие ВВТ траектории должны быть замкнутыми для соблюдения законов сохранения. Это означает, что они содержат нечётное количество изломов, разворотов во времени. Такие развороты наиболее вероятны в областях неустойчивости, возле точек бифуркации. В соответствии с идеей Поля Дирака, по-разному реализованной Фейнманом и Рязановым, этих траекторий бесконечно много. Но все ВВТ завершаются, какая-то траектория, дойдя до одной из точек бифуркации, не отражается от неё, как бесчисленное множество других, а прорывается, реализуя одно из возможных необратимых событий. Противоречие конечности ВВТ и бесконечности множества траекторий может быть объяснено существованием физической бесконечности – "гугола" (величины порядка 10^100, превышающей все физически возможные количества), о котором пишет Дмитрий Сергеевич Чернавский [11, с.38]. Другое объяснение может быть связано с образом воды, заполняющей ёмкость. Тестируя все возможности и наращивая объём, она вырывается наружу, как только находит выход. Аналогично ведут себя и другие процессы разной природы, совершающие революционный прорыв в случайном направлении после накопления критической массы. Возможно, траектории ВВТ накапливают информацию, пока она не достигает полноты, достаточной для совершения необратимого события. Реализуется одно из ряда возможных событий, его выбор случаен, что делает ВВТ необратимыми и порождает асимметрию времени. Бесконечно курсируя внутри ВВТ по всевозможным траекториям, частица "выбирает" из них оптимальные (иные интерферируют, гася друг друга), чем объясняется принцип минимального действия и устойчивость транзакции. Множественность выходящих из стартовой точки траекторий придаёт частице свойства волны, а финальное событие восстанавливает её целостность.
     До сих пор речь шла о ВВТ частиц, но физики обычно говорят об ансамблях. ВВТ ансамбля частиц финиширует вместе с ВВТ первой из них, тогда как ВВТ других могут ещё продолжаться. Поэтому с размером ансамбля ВВТ сокращаются, так что макротела практически не имеют волновых свойств, как и указывает, к примеру, Сет Ллойд [12 с.125].
    Принцип причинности понимается обычно, как утверждение, что следствие не может предшествовать своей причине. На квантовом уровне гипотеза ВВТ его, безусловно, нарушает. Возможно это потому, что  внутри ВВТ частицы представлены волнами-траекториями. Вне ВВТ частицы, как цельные объекты, причинность нарушать не могут, поэтому на макроуровне она соблюдается. Но некоторая опережающая информация из ВВТ может выходить. Ведь в точке старта ВВТ известно обо всех возможных взаимодействиях с другими ансамблями, в том числе и о частицах, в ней не участвующих.
     Возможны и "пограничные" случаи, например: частицы А и В запутаны в момент t0. ВВТ частицы А завершается в момент t1 измерением, после чего изменённая частица А1 взаимодействует в момент t2 с частицей В. Тогда информация о событии (2), являющемся следствием события (1), поступая в стартовую точку (0) исказит (1) – причину события (2). Это произошло бы внутри ВВТ В, хотя и вне ВВТ А. Взаимодействие А1 и В маловероятно, но возможно.
     Возможны, но маловероятны и другие проблемы с причинностью из-за искажения опережающей информацией ВВТ систем, способных взаимодействовать с данной. Это подобно учёту прогноза будущего события: наши действия часто являются следствием знания или предположения о ещё не наступивших событиях, становящихся их фактическими причинами. В неживой природе такие предвидения не наблюдаются. Но, если бы они случались, логического противоречия не было бы. Неизбежная реакция, ликвидирующая не возникшую ещё причину, может снять противоречие в зародыше, либо, будучи чрезмерной, породить самоорганизующийся вихрь так же, как это происходит при запаздывающей реакции.
     Воспользоваться опережающей информацией, если она есть, в принципе можно, но сложно. Вероятность циклического взаимного отрицания причин и следствий в застывшем времени исчезающе мала, любое стороннее событие нарушило бы такой цикл, даже если бы он возник. Однако сбор большими системами (и всей вселенной в том числе) информации о не произошедших ещё событиях возможен. На такой информации может быть основана интуиция, но сложность её интерпретации делает, видимо,  такое предвидение редким явлением. Замечу ещё, что всё ведающий Бог вполне может мыслиться как-то связанным с начальной транзакцией вселенной, получающей информацию, в том числе, с реликтовым излучением.
     Формализация гипотезы ВВТ затруднительна. Но имеющая множество сторонников многомировая теория Хью Эверетта не только не формализована, но ещё и основана на вере (в существование "параллельных миров"). Гипотеза ВВТ подобных предположений не требует, напротив, удаляет ряд "привычных мозолей" микромира.

Литература:

1. Квантовый мир без парадоксов и математики( http://proza.ru/2025/06/26/1694 )

2. Кононов В.Г. Парадоксы микромира и симметрия времени // Аллея науки, 2025 №5 (104), 1 т. с.322-328. 

3. Wheeler J., Feynman R. Interaction with the  absorber as the mechanism of radiation //Reviews of modern physics. 1945. April-Juli. Vol.17, Num.2 and 3, p.157-181.

4. Cramer J. The Transactional Interpretation of Quantum Mechanics // Reviews of Modern Physics. 1986. Juli. Vol. 58. P. 647–688.

5. Фейнман Р. Пространственно-временной подход к нерелятивистской квантовой механике // Вопросы причинности в квантовой механике. М.: Изд-во иностр. литературы,. 1955. С. 167-207.

6. Рязанов Г.В. Квантовомеханические вероятности как суммы по путям. // ЖЭТФ. 1958. Т. 35. Вып. 1. С. 121–131.

7. Кузнецов С.И. Темпоральная интерпретация квантовой механики //Сборник трудов V Международной конференции «Пространство и время: физическое, психологическое, мифологическое», М.: Культурный центр «Новый Акрополь», 2007. с. 33–42.   

8. Guff T., Shastry C.U., Rocco A. Emergence of opposing arrows of time in open quantum systems // Scientific Reports. 15, 3658. 2025. URL: https://doi.org/10.1038/s41598-025-87323-x (дата обращения: 26.05.25)

9. Пригожин И.Р. Конец определенности. Время, хаос и новые законы Природы. Москва, Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. 208 с.

10. Ball, P.  Mysterious Quantum Rule Reconstructed From Scratch  // QuantaMagazine. 2019

11. Чернавский Д.С. Синергетика и информация: Динамическая теория информации  Изд. 5-ое, М., ООО "Леннанд". 2016

12. Ллойд С. Программируя Вселенную. Квантовый компьютер и будущее науки, М.: Альпина нонфикшн, 2013. 256 с.

Коллаж из картинки из интернета