თითქმის ერთი საუკუნის წინ, 1927 წლის სოლვეის კონგრესზე გაიმართა ფიზიკის ისტორიაში ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი დებატი ალბერტ აინშტაინსა და ნილს ბორს შორის. კამათის საგანი იყო კითხვა, თუ სად გადის ზღვარი კვანტურ და კლასიკურ სამყაროს შორის. ამ კითხვაზე, რომელსაც „გაზომვის პრობლემა“ ეწოდება, საბოლოო პასუხს ფიზიკოსები დღემდე ეძებენ. მრავალი იდეა იქნა შემოთავაზებული - მრავალსამყაროს ჰიპოთეზიდან დაწყებული, ფიზიკის ფუნდამენტური კანონების გადახედვით დასრულებული - თუმცა პრობლემა კვლავ გადაუჭრელი რჩება.

კვანტურ სამყაროში ალბათობის კანონები ბატონობს. ნებისმიერი კვანტური ობიექტი შეიძლება იმყოფებოდეს რამდენიმე შესაძლო მდგომარეობის ერთობლიობაში, რომელსაც სუპერპოზიცია ეწოდება. თითოეულ მდგომარეობას თავისი ალბათობა შეესაბამება. მაგალითად, თუ ფოტონი ნახევრადგამჭვირვალე სარკეს გაივლის, ის სუპერპოზიციაში აღმოჩნდება: ფოტონის არეკვლისა და გავლის ალბათობები თანაბრად, 50%-50%-ზე ნაწილდება.

სუპერპოზიციას გავრცელებისა და გართულების უნარი აქვს. დავუშვათ, ნახევრადგამჭვირვალე სარკის უკან ატომია, რომელიც ფოტონის შთანთქმისას გადადის ძირითადი და აღგზნებული მდგომარეობების სუპერპოზიციაში. ასეთ შემთხვევაში სისტემა სამი მდგომარეობის სუპერპოზიციას ქმნის: 50% შეესაბამება არეკლილ ფოტონს, ხოლო დარჩენილი 50% თანაბრად ნაწილდება ატომის ძირითად და აღგზნებულ მდგომარეობებს შორის. ამგვარად, სუპერპოზიცია არა მხოლოდ ფოტონიდან ატომზე ვრცელდება, არამედ ახალი მდგომარეობებითაც მდიდრდება.

აქ ჩნდება მთავარი კითხვა: როდის „ხდება რეალური“ ეს შესაძლებლობები? ცნობილია, რომ კლასიკურ სამყაროში ყველა ობიექტი საბოლოოდ ერთ კონკრეტულ მდგომარეობაში აღმოჩნდება, მიუხედავად იმისა, რომ კვანტური ნაწილაკებისგან შედგება. მაშასადამე, მიკროსკოპულიდან მაკროსკოპულ მასშტაბზე გადასვლისას სადღაც უნდა მოხდეს ტალღური ფუნქციის კოლაფსი - პროცესი, რომლის შედეგადაც სუპერპოზიციიდან მხოლოდ ერთი შედეგი რჩება.

ამ პრობლემის ასახსნელად ნილს ბორმა შემოიტანა საზომი მოწყობილობის ცნება. მისი მიხედვით, ასეთი მოწყობილობა პრინციპულად კლასიკური ობიექტია და სწორედ მასთან ურთიერთქმედება იწვევს ტალღური ფუნქციის კოლაფსს. თუმცა აქვე ჩნდება ახალი კითხვა: როგორ განვასხვავოთ კლასიკური სისტემა კვანტურისგან?

ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად შეიქმნა კვანტური მექანიკის მრავალი ინტერპრეტაცია. მათ შორის ყველაზე ცნობილი კოპენჰაგენური ინტერპრეტაციაა, რომლის მიხედვითაც სამყარო კლასიკურ და კვანტურ ობიექტებად იყოფა. განსხვავებული მიდგომაა მრავალსამყაროს ინტერპრეტაცია, სადაც კოლაფსი საერთოდ არ ხდება - სამაგიეროდ, ყოველი შესაძლო შედეგი საკუთარი დამოუკიდებელი „სამყაროს“ სახით აგრძელებს არსებობას.

ბოლო წლებში პოპულარული გახდა ინფორმაციული ინტერპრეტაციებიც, რომლებიც ყურადღებას გაზომვის პროცესის ნაცვლად ინფორმაციის ბუნებაზე ამახვილებენ. ამ მიდგომაში მთავარი კითხვა ასე ჟღერს: თუ ინფორმაცია ცოდნაა, მაშინ ვის ეკუთვნის ეს ცოდნა და როდის ჩნდება იგი?

მრავალი მკვლევარი მიიჩნევს, რომ მხოლოდ ინტერპრეტაციები საკმარისი არ არის. საჭიროა კვანტური მექანიკის ისეთი მოდიფიკაცია, რომელიც ტალღური ფუნქციის კოლაფსს ობიექტურ, ფიზიკურ პროცესად აღწერს. ასეთ მიდგომებს ობიექტური კოლაფსის თეორიები ეწოდება.

მაგალითად, Ghirardi–Rimini–Weber-ის თეორიის მიხედვით, თითოეული ნაწილაკი საშუალოდ ერთხელ განიცდის სპონტანურ კოლაფსს ყოველ 300 მილიარდ წელიწადში. ერთი ნაწილაკისთვის ეს ეფექტი უმნიშვნელოა, მაგრამ მაკროსკოპულ სხეულში არსებული უზარმაზარი რაოდენობის ნაწილაკებისთვის კოლაფსი პრაქტიკულად მუდმივად ხდება. შედეგად, დიდი ობიექტის სუპერპოზიციაში არსებობა მხოლოდ პიკოწამებით იზომება.

კიდევ უფრო რადიკალურია Diósi–Penrose-ის თეორია, რომლის მიხედვითაც გრავიტაცია ფუნდამენტურად კლასიკური ბუნებისაა და სწორედ ის იწვევს კვანტური მდგომარეობების კოლაფსს.

გაზომვის პრობლემის საილუსტრაციოდ ერვინ შრედინგერმა შემოგვთავაზა ცნობილი აზრითი ექსპერიმენტი - „შრედინგერის კატა“. ექსპერიმენტის მიხედვით, კვანტური მოვლენა საბოლოოდ განსაზღვრავს, გადარჩება თუ არა ყუთში მოთავსებული კატა. თუ კვანტური მექანიკის სტანდარტულ განტოლებებს მივყვებით, კატა თითქოს ერთდროულად ცოცხალიცაა და მკვდარიც - სუპერპოზიციაში იმყოფება.

მაგრამ რეალურ სამყაროში ასე არ ხდება. სწორედ ამიტომ ჩნდება კითხვა: რა განასხვავებს კატას ჩვეულებრივი სარკისგან, რომელშიც ფოტონს შეუძლია მრავალჯერ აირეკლოს კოლაფსის გარეშე?

ამ კითხვაზე პასუხის გაცემას ცდილობს ახალი „გაფუჭებული ტელეფონის“ მოდელი. მისი ძირითადი იდეა ასეთია: შესაძლოა, სუპერპოზიცია იმიტომ კი არ ინგრევა, რომ სისტემა დიდია, არამედ იმიტომ, რომ ინფორმაციის გადაცემის გრძელი ჯაჭვი წარმოიქმნება.

მოდელის მიხედვით, სუპერპოზიციის ყოველი კოპირება მისი დარღვევის მცირე ალბათობას შეიცავს. თუ ასეთი კოპირებები ბევრია, კოლაფსის ალბათობა სწრაფად იზრდება. ეს პროცესი მართლაც ჰგავს „გაფუჭებულ ტელეფონს“: რაც უფრო მეტი მონაწილეა ჯაჭვში, მით უფრო ნაკლებია საწყისი ინფორმაციის უცვლელად შენარჩუნების შანსი.

ამ თვალსაზრისით სარკე „მოკლე“ სისტემაა - ფოტონის მდგომარეობა მასში პრაქტიკულად არ კოპირდება. კატა კი, პირიქით, ქმნის უკიდურესად გრძელ სუპერპოზიციურ ჯაჭვს, სადაც ერთი და იგივე კვანტური ინფორმაცია უჯრედიდან უჯრედზე, ატომიდან ატომზე გადადის. ამიტომ კოლაფსი გარდაუვალი ხდება.

მოდელის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ კვანტურ-კლასიკურ საზღვარს ზომის ნაცვლად ინფორმაციის გავრცელების სირთულეს უკავშირებს. გარდა ამისა, იგი ექსპერიმენტულად შემოწმებად პროგნოზებსაც იძლევა. კერძოდ, გარკვეულ ინტერფერენციულ ექსპერიმენტებში უნდა არსებობდეს მცირე, მაგრამ ფუნდამენტური დანაკარგი კვანტური კოჰერენტობისა, რომელიც სხვა ცნობილი ეფექტებით ვერ აიხსნება.

თუ ასეთი ეფექტი მომავალ ექსპერიმენტებში დადასტურდა, „გაფუჭებული ტელეფონის“ მოდელი შესაძლოა მნიშვნელოვანი ნაბიჯი აღმოჩნდეს გაზომვის საუკუნოვანი პრობლემის გადაწყვეტისკენ.