Квантовые миры и возникновение пространства-времени

Как мы знаем, Эверетт бросил академическую работу, даже не попытавшись стать профессором физики. Дэвид Бом, который учился и работал под руководством Роберта Оппенгеймера в 1940-х годах, предложил оригинальный способ использования скрытых переменных для решения проблемы измерения. Но после семинара, на котором другой физик объяснял идеи Бома, Оппенгеймер громко усмехнулся: «Если мы не можем опровергнуть Бома, тогда мы должны все вместе игнорировать его». Джон Белл, который сделал больше, чем кто-либо другой, чтобы прояснить явно нелокальную природу квантовой запутанности, намеренно скрывал свою работу на данную тему от коллег по ЦЕРН, в кругу которых считался относительно традиционным физиком-теоретиком. У него учился Ханс Дитер Цех, который первым начал прорабатывать концепцию декогеренции еще в 1970-е, будучи молодым исследователем. Белл предупреждал Цеха, что работа над этой темой может угробить его академическую карьеру. Действительно, тот столкнулся с большими трудностями при попытках опубликовать свои ранние статьи: рецензенты научных журналов характеризовали его статьи как «совершенно бессмысленные», указывая, что «квантовая теория неприменима к макроскопическим объектам». Голландский физик Сэмюэл Гаудсмит, работавший редактором в журнале Physical Review, в 1973 году составил служебную записку, в которой запретил журналу даже рассматривать статьи по основаниям квантовой механики, если только в них не делалось новых экспериментальных прогнозов. (Если бы эта политика действовала ранее, то журналу пришлось бы отвергнуть и статью Эйнштейна – Подольского – Розена, а также ответ Бора на нее.)

И все же, как видно из этих историй, несмотря на все чинимые им препятствия, часть физиков и философов упорно пытались лучше понять природу квантовой реальности. Многомировая интерпретация (в особенности после того, как процесс ветвления удалось прояснить с помощью декогеренции) – многообещающий подход, который, возможно, позволит разгадать загадки, связанные с проблемой измерения. Но есть и другие подходы, заслуживающие рассмотрения. Они ценны и потому, что действительно могут оказаться верными (а это всегда наилучшая причина для исследований), и потому, что при сравнении совершенно разных механизмов, на которых они основаны, мы полнее понимаем квантовую механику независимо от того, какой конкретный подход нам больше понравится.

За годы работы было предложено впечатляющее множество альтернативных формулировок квантовой теории (в соответствующей статье английской «Википедии» отдельно упоминается шестнадцать «интерпретаций», а также есть категория «другие»). Здесь мы рассмотрим три основных подхода, конкурирующих с эвереттовским: динамический коллапс, скрытые переменные и эпистемологические теории. Список далеко не исчерпывающий, но хорошо иллюстрирующий основные стратегии, которыми пользовались ученые.

⚪ ⚪ ⚪

Достоинством многомировой интерпретации является простота ее базовой формулировки: существует волновая функция, эволюционирующая согласно уравнению Шрёдингера. Все остальное – это комментарии. Некоторые из этих комментариев, такие как разграничение на системы и окружающую их среду, декогеренция и ветвление волновой функции, крайне полезны и действительно незаменимы для соотнесения лаконичной красоты основополагающего формализма и нашего нестройного восприятия мира.

Как бы вы ни относились к многомировой интерпретации, в силу своей простоты она служит хорошей отправной точкой для рассмотрения альтернатив. Если вы глубоко скептически относитесь к тому, что в многомировой интерпретации предлагаются хорошие ответы на проблему вероятности, или сама идея существования всех этих миров вам глубоко неприятна, то придется вам каким-то образом модифицировать многомировую интерпретацию. Учитывая, что в многомировой интерпретации речь идет только о «волновой функции и уравнении Шрёдингера», сразу напрашиваются несколько разумных вариантов, как это сделать: можно преобразовать уравнение Шрёдингера так, чтобы множественные миры никогда не возникали; можно добавить новые переменные в дополнение к волновой функции; можно переосмыслить волновую функцию как утверждение о наших знаниях, а не как непосредственное описание реальности. Все эти дороги уже с энтузиазмом исхожены.

Сначала поговорим о возможности изменить уравнение Шрёдингера. По-видимому, такой подход находится в зоне комфорта большинства физиков: не успеет сформироваться новая успешная теория, как теоретики уже обдумывают, как бы они могли поиграть с лежащими в основе этой теории уравнениями и улучшить ее. Сам Шрёдингер изначально надеялся, что его уравнение будет описывать волны, которые естественным образом локализуются в сгустки и, если рассматривать их издалека, ведут себя как частицы. Возможно, при некоторой доработке его уравнения можно было бы достичь этой цели и даже естественным образом решить проблему измерения, не привнося в общую картину множество миров.