Квантовые миры и возникновение пространства-времени

Это фича, а не баг данной теории. Если вы собираетесь возиться с уравнением Шрёдингера, то лучше делать это таким образом, чтобы не жертвовать всеми удивительными успехами традиционной квантовой механики. Мы постоянно проводим квантовые эксперименты с отдельными частицами или их наборами. Случилась бы катастрофа, если бы волновые функции этих частиц то и дело спонтанно коллапсировали. Если в эволюции квантовых систем действительно присутствует по-настоящему случайный элемент, то, должно быть, такие коллапсы отдельных частиц происходят невероятно редко.

Тогда как же такая мягкая корректировка теории позволяет избавиться от макроскопических суперпозиций? На помощь нам приходит феномен запутанности, как это было с декогеренцией в многомировой интерпретации.

Допустим, мы измеряем спин электрона. Когда электрон проходит через магнит Штерна – Герлаха, волновая функция эволюционирует в суперпозицию «отклонился вверх» и «отклонился вниз». Мы определяем, каким путем он пошел, например обнаруживая отклоненный электрон на экране, который мы подключили к циферблату со стрелкой, указывающей вверх или вниз. Сторонник Эверетта скажет, что стрелка – это крупный макроскопический объект, который быстро запутывается с окружающей средой, что приводит к декогеренции и ветвлению волновой функции. ГРВ не может апеллировать к такому процессу, но происходит нечто с ним связанное.

Дело не в том, что исходный электрон спонтанно коллапсирует: чтобы такое событие приобрело существенную вероятность, пришлось бы ждать миллионы лет. Но в стрелке нашего устройства содержится около 10²⁴ электронов, протонов и нейтронов. Все эти частицы очевидным образом запутаны: они находятся в разных положениях в зависимости от того, указывает ли стрелка вверх или вниз. Хотя маловероятно, что с какой-то конкретной частицей произойдет спонтанный коллапс, прежде чем мы откроем коробку, весьма высоки шансы, что хотя бы с одной из них это случится – ведь такие события должны совершаться примерно 10⁸ раз в секунду.

Возможно, все это не слишком вас впечатляет и вы думаете, что мы даже не заметим, как такое крошечное подмножество частиц локализуется на такой маленькой стрелке. Но магия запутанности такова, что если волновая функция всего одной частицы будет спонтанно локализована, то оставшиеся частицы, с которыми она запутана, последуют за ней. Если стрелке каким-то образом «удалось» избежать локализации какой-либо из своих частиц в течение определенного периода времени, которого хватило, чтобы она эволюционировала в макроскопическую суперпозицию «вверх» и «вниз», то эта суперпозиция сразу же сколлапсирует, как только одна из частиц все-таки локализуется. Общая волновая функция очень быстро переходит от описания прибора в суперпозиции двух вариантов к одному конкретному варианту. Теория ГРВ умудряется сделать инструментальным и объективным раскол между квантовым и классическим подходами, который были вынуждены обозначить сторонники копенгагенской интерпретации. Классические свойства наблюдаются у объектов, содержащих настолько много частиц, что у этих объектов сильно возрастает вероятность серии стремительных коллапсов, которые претерпит вся волновая функция.

У теории ГРВ есть очевидные достоинства и недостатки. Основное достоинство заключается в том, что это хорошо сформулированная конкретная теория, напрямую решающая проблему измерения. Множество миров, присутствующих в эвереттовской интерпретации, устраняется благодаря серии поистине непредсказуемых коллапсов. Мы оказываемся в мире, где сохраняется успешность квантовой теории в микромире, но в макроскопическом мире проявляются классические свойства. Это совершенно реалистичная трактовка, в которой для объяснения экспериментальных результатов не привлекается никаких зыбких допущений, связанных с сознанием. ГРВ можно считать суммой эвереттовской квантовой механики и случайного процесса, отсекающего новые ветки волновой функции по мере их появления.

Более того, ГРВ можно экспериментально проверить. Два параметра, определяющих ширину локализованных волновых функций и вероятность коллапса, не выбирались произвольно: если бы их значения были иными, то они либо не справились бы с задачей (коллапсы были бы слишком редкими или недостаточно локализованными), либо эти параметры уже были бы исключены экспериментально. Представьте, что у нас есть жидкость, образованная атомами в невероятно низкотемпературном состоянии, так что каждый атом движется очень медленно, если вообще движется.

Спонтанный коллапс волновой функции электрона в такой жидкости сообщил бы атому, в котором был этот электрон, небольшой энергетический толчок, который физики могли бы обнаружить как небольшое повышение температуры жидкости. Подобные эксперименты ведутся, их конечная цель – либо подтвердить ГРВ, либо полностью ее опровергнуть.