О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

По словам самого Эверетта, он надеялся каким-то образом перебросить мостик между позициями Эйнштейна и Бора, объявив, что различия между ними всего лишь вопрос угла зрения. Свою схему он описывал как «объективно детерминистскую, с вероятностью, появляющейся на субъективном уровне». Это интересный момент. В ранней копенгагенской формулировке квантовой механики вероятности вводились аксиоматически и занимали фундаментальное положение. Откройте любой учебник квантовой механики 1930-х, и на первых же страницах вы увидите, что вероятности определяются как квадраты амплитуд волновых функций. В рамках подхода Эверетта это совсем не так – здесь вероятности проскальзывают в квантовую теорию гораздо более тонким, «субъективным» образом, очень схожим с тем, которым вероятность входит в наше мышление в повседневной жизни. Раздумываем ли мы о погоде, о результатах лотереи или о форме следующей гравитационной волны, которая пройдет через планету Земля, мы все постоянно пользуемся субъективными вероятностями, чтобы дать количественную оценку неопределенности в ситуациях, в которых наши знания неполны. Это понятие вероятности было формализовано итальянским математиком Бруно де Финетти, который в 1974 году написал в своем трактате: «Мой тезис, парадоксальный и немного провокативный, попросту таков: [аксиоматической] вероятности вовсе не существует <…> а существуют только вероятности субъективные, степень веры в осуществимость события, приписываемая данным лицом в данное мгновение и с данным объемом информации»[165]. Это происходит и в реальной повседневной жизни. На протяжении всей нашей жизни большинство из нас доверяет нашим субъективным вероятностным оценкам: ведь то, что мы считаем вероятным, случается с нами часто, а то, что считаем маловероятным, происходит редко.

Расходясь с учебниками, Эверетт отстаивал идею, что вероятности в квантовой теории субъективны точно так же, как и все остальные используемые нами вероятности. В его схеме они возникают потому, что неведение экспериментаторов о конкретном исходе эксперимента, свидетелями которого они станут, является источником неполной информации. Вероятности дают количественное выражение этой неопределенности и тем самым служат для экспериментаторов руководством для определения шансов того или иного исхода – так же, как мы пользуемся прогнозом погоды, когда решаем, брать ли с собой зонтик. Красота и полезность квантовой теории в том, что уравнение Шрёдингера можно использовать для предсказания относительных высот (амплитуд) волновых фрагментов, соответствующих всем возможным исходам измерения, и что квадраты этих волновых амплитуд дают оптимальную стратегию выбора ставок на различные исходы.

Получается, что на уровне повседневного опыта каждый акт наблюдения соответствует как бы процедуре обрубания ответвлений возможного будущего. Ситуация измерения в квантовой теории напоминает дорожную развилку: в этой точке история разделяется на два или более ответвлений. Опыт любого наблюдателя, оказавшегося в такой точке ветвления, говорит о том, что реализуется лишь одна из ветвей. Ветви, которые не соответствуют исходу измерений наблюдателя, развиваются независимо и интереса больше не представляют, так же как и все части дерева, вырастающие из них. В каком-то смысле они уплывают в неизмеримый океан возможностей. Физики говорят, что такие непересекающиеся друг с другом ветви истории расщепляются (decouple), или декогерируют.

Однако декогерируют не все истории. Знаменитый пример – интерферирующие траектории в эксперименте с двумя щелями, о котором я рассказывал в главе 3. В этой схеме пути электрона, проходящего через одну щель, не отделяются от путей, проходящих через вторую щель, а переплетаются, образуя на экране интерференционную картину (см. рис. 20). Переплетение путей означает, что, наблюдая точки прихода на экране, мы не можем сказать, через какую из щелей прошел электрон. Дело выглядит так, как будто каждый индивидуальный путь не обладает полной идентичностью. Только общая сумма всех интерферирующих путей, заканчивающихся в данной точке экрана, составляет независимую ветвь реальности, обладающую значимой вероятностью. Именно поэтому наблюдаемая интерференционная картина объясняется фейнмановской схемой суммирования по историям.

Давайте, однако, представим себе видоизменение этого эксперимента: теперь у каждой щели имеется газовое облако (см. рис. 42). При этом, когда электрон проносится сквозь преграду, фрагменты волны, исходящие из каждой щели, будут взаимодействовать с газом и быстро сделаются несовместимыми: на пути к экрану им будет практически невозможно проинтерферировать.