Квантовые миры и возникновение пространства-времени

Такие эксперименты легче описать, чем поставить, так как количество энергии, о котором мы говорим, действительно очень мало. Тем не менее ГРВ – отличный пример на случай, если ваши знакомые станут жаловаться, что многомировая интерпретация или разные подходы к квантовой механике не поддаются экспериментальной проверке. Теории проверяются в сравнении с другими теориями, а эти две заметно отличаются в своих эмпирических прогнозах.

Среди недостатков ГРВ – тот факт, что новое правило спонтанного коллапса, мягко говоря, взято с потолка и не соответствует всему, что мы знаем о физике. Кажется подозрительным, что природа не только стала бы нарушать свои обычные законы движения через случайные промежутки времени, но и сделала бы это таким образом, чтобы мы не могли этого экспериментально обнаружить.

Другой недостаток, затрудняющий широкое распространение ГРВ и связанных с ней теорий в физическом сообществе, заключается в следующем: неясно, как выстроить версию такой теории, которая работала бы не только с частицами, но и с полями. В современной физике фундаментальными кирпичиками природы считаются поля, а не частицы. Мы видим частицы, когда с достаточным увеличением рассматриваем вибрирующие поля, просто потому, что эти поля подчиняются законам квантовой механики. В некоторых условиях можно считать полевое описание полезным, но не обязательным и представить, что поля просто позволяют отслеживать множество частиц сразу. Однако бывают и другие условия (например, условия в ранней Вселенной или внутри протонов и нейтронов), где наличие поля необходимо. А ГРВ, по крайней мере в простой версии, представленной здесь, описывает принципы коллапса волновой функции, которые соотносятся именно с вероятностью на частицу. Это препятствие вовсе не является непреодолимым – физики-теоретики привыкли брать простые модели, работающие кое-как, а затем обобщать их до тех пор, пока они не заработают как следует. Но этот признак выдает, что подобные подходы с трудом вписываются в наши современные представления об устройстве законов природы.

ГРВ позволяет провести границу между квантовым и классическим миром, постулируя, что спонтанные коллапсы отдельных частиц происходят очень редко, а коллапсы совокупностей частиц – очень стремительно. Альтернативный подход предполагал бы, что коллапс должен происходить всякий раз, когда система достигает определенного порога, – подобно тому как рвется резиновая лента, если растянуть ее слишком сильно. Хорошо известный пример подобных разработок был предложен математиком и физиком Роджером Пенроузом, наиболее известным своими работами по общей теории относительности. В теории Пенроуза важнейшую роль играет гравитация. Он предполагает, что волновые функции спонтанно коллапсируют, когда начинают описывать макроскопические суперпозиции, у различных составляющих которых ощутимо отличаются гравитационные поля. Критерий «ощутимо отличаются» здесь оказывается сложным для формализации: отдельные электроны не коллапсируют, как бы ни были распределены их волновые функции, а вот стрелка уже достаточно велика, чтобы спровоцировать коллапс, как только она начнет эволюционировать в различные состояния.

Большинство экспертов по квантовой механике прохладно отнеслись к теории Пенроуза, поскольку скептически относятся к тому, что гравитация должна иметь какое-либо отношение к фундаментальной формулировке квантовой механики. Они убеждены, что можно говорить – и по большей части это прекрасно удается на протяжении всей истории изучения вопроса – о квантовой механике и коллапсе волновых функций, совершенно не принимая в расчет гравитацию.

Вполне вероятно, что будет разработана точная версия критерия Пенроуза, в которой он станет рассматриваться как замаскированная декогеренция: гравитационное поле объекта можно считать частью окружающей его среды, и если два разных компонента волновой функции обладают разными гравитационными полями, то они фактически декогерируют. Сила гравитации исключительно слаба, и практически в любых ситуациях обычные электромагнитные взаимодействия вызовут декогеренцию гораздо раньше, чем в дело вступит гравитация. Но гравитация хороша своей универсальностью (у любого тела есть гравитационное поле, но не у любого – электрический заряд), поэтому хотя бы этот фактор гарантирует, что волновая функция любого макроскопического объекта обязательно претерпит коллапс. С другой стороны, ветвление в момент декогеренции уже включено в многомировую интерпретацию, и все, о чем говорит подобная теория спонтанного коллапса, сводится к «все, как у Эверетта, только новые миры не образуются, мы их стираем вручную». Кто знает? Возможно, именно так устроена природа, но большинство практикующих физиков не склонны следовать по этому пути.

⚪ ⚪ ⚪