Квантовые миры и возникновение пространства-времени

Обсуждая декогеренцию, мы указали, что квантовую систему можно считать разделившейся на множество отдельных копий, как только она запутается с обширной окружающей средой, поскольку ничто из происходящего в одной из этих копий не будет отражаться на других копиях. Но если мы хотим быть педантичными, то на самом деле эта формулировка позволяет нам думать, что после декогеренции волновая функция описывает отдельные миры, но мы не обязаны так думать, и, более того, в этом нет никакой необходимости. Можно ли замахнуться на что-то большее?

Истина в том, что мы вовсе не обязаны считать, будто волновая функция описывает множество миров даже после декогеренции. Мы вполне можем говорить обо всей волновой функции как об одном целом. Просто ее удобно разделять на миры.

Многомировая интерпретация описывает Вселенную с помощью всего одного математического объекта – волновой функции. Существует множество способов рассуждать о волновой функции, позволяющих физически концептуализировать, что с ней происходит. Так, в некоторых случаях может быть удобно говорить о ней в терминах координат, а в других – в терминах импульса. Аналогично зачастую полезно говорить о волновой функции после декогеренции так, как будто она описывает множество различных миров. Это оправдано, поскольку происходящее в каждой ветке не влияет на события, происходящие в других. Но в конечном итоге все это также делается для нашего удобства, а не потому, что к этому нас вынуждает теория. В фундаментальном отношении данная теория имеет дело только с волновой функцией в целом.

В качестве аналогии подумайте о всей той материи, которая находится в вашей комнате. Можно описать ее, взяв в качестве подспорья классическое приближение, составив список значений координат и импульсов для каждого атома в комнате. Но это было бы безумием. Вы не располагаете такой информацией и не смогли бы ею воспользоваться, даже если бы располагали, кроме того, она вам, в сущности, и не требуется. Вместо этого вы дробите окружающую вас материю на тела, которыми удобно оперировать: стулья, столы, светильники, пол и т. д. Это описание несравнимо компактнее, чем было бы описание каждого атома, и тем не менее дает нам хорошее представление о том, что происходит в комнате.

Точно так же нет необходимости характеризовать квантовое состояние в контексте множества миров, но так несравнимо проще управиться с рассматриваемой нами невероятно сложной ситуацией. Как подчеркивала Алиса в главе 8, миры не фундаментальны, а эмерджентны.

В данном случае эмерджентность не является характеристикой, указывающей на развитие событий во времени, в том смысле, как можно считать эмерджентным вылупление птенца из яйца. Эмерджентный подход – это способ описания мира, не претендующий на полноту, но позволяющий разделить реальность на удобные фрагменты. Нигде в фундаментальных законах физики вы не найдете таких понятий, как «комнаты» и «полы», – они эмерджентны. Это способы описания, позволяющие понять, что происходит, даже если мы не обладаем полной информацией о каждой молекуле и каждом атоме, которые нас окружают. Говоря, что явление эмерджентно, мы имеем в виду, что оно относится к приблизительному описанию реальности, которое справедливо на определенном (обычно макроскопическом) уровне и должно сравниваться с «фундаментальными» феноменами, которые являются элементами точного описания мира на микроскопическом уровне.

«Демон Лапласа» предполагает, что существует невообразимо мощный разум, который знает все законы физики и точное состояние мира, а также обладает неограниченными вычислительными способностями. Этот демон с абсолютной точностью знает все, что было, есть и будет. Но никто из нас не является демоном Лапласа. В лучшем случае мы обладаем частичными знаниями о состоянии мира, а наши вычислительные возможности весьма ограниченны. Никто из нас не способен взглянуть на чашку кофе и рассмотреть в ней каждую частицу и каждый атом, мы наблюдаем лишь некоторые грубые макроскопические характеристики жидкости и чашки. Но этих данных может быть вполне достаточно для результативных рассуждений о кофе и прогнозирования свойств чашки кофе в самых разных обстоятельствах. Чашка кофе – это эмерджентный феномен.

То же касается миров в эвереттовской квантовой механике. Рассуждая о квантовом демоне Лапласа, то есть о существе, которое в точности представляет квантовое состояние Вселенной, можно с уверенностью сказать, что такому существу никогда не потребуется делить волновую функцию на набор веток, описывающих совокупность миров. Но поступать так исключительно удобно и полезно, поскольку при такой постановке вопроса мы исходим из того, что разные миры не взаимодействуют друг с другом.