Уродливая Вселенная. Как поиски красоты заводят физиков в тупик

Это и есть абсурд. И существует веская причина, почему мы никогда не наблюдаем квантового поведения в повседневной жизни. Для крупных объектов – вроде котов, мозгов, компьютеров – квантово-типичные свойства исчезают чрезвычайно быстро. Такие объекты погружены в теплую и беспокойную окружающую среду, а непрекращающиеся взаимодействия смешивают квантовые связи между частями системы. Это смешивание – декогеренция – быстро превращает квантовые состояния в обычные распределения вероятностей, даже в отсутствие измерительных средств. Декогеренция как раз и объясняет, почему мы не наблюдаем суперпозиций для крупных объектов. Кот не жив и мертв одновременно – просто есть пятидесятипроцентная вероятность того, что он мертв.

Однако декогеренция не объясняет, как после измерения распределение вероятностей обновляется до варианта, при котором измеренное состояние обретает вероятность, равную 1. Так что декогеренция разгадывает только часть загадки.

Безнадежная затея

Я все еще в кабинете Стивена Вайнберга в Остине. Он только что уведомил меня, что у него садится голос, и спросил, не можем ли мы прерваться. Проигнорировав его вопрос, я говорю: «Хотела спросить, что вы думаете об основаниях квантовой механики. В своей книге вы написали: трудно изменить хоть что-то в квантовой механике, не исковеркав ее всю».

«Да, это так, – соглашается Вайнберг. – Но у нас нет ни одной по-настоящему удовлетворительной теории квантовой механики».

Он бросает на меня усталый взгляд и берет со стола книгу.

«Могу прочитать вам один абзац из второго издания моего учебника по квантовой механике. В разделе 3.7 первого издания я написал в этом абзаце довольно негативные вещи, а затем, по дальнейшем размышлении, высказался еще негативнее и резче. Вот как я написал:

Я делаю вывод, что сегодня не существует интерпретации квантовой механики, которая не имела бы серьезных недостатков. Не все разделяют эту точку зрения. Многие физики вполне удовлетворены своей собственной интерпретацией квантовой механики. Однако разные физики удовлетворяются разными интерпретациями. По-моему, нам следует серьезно отнестись к возможности найти еще одну удовлетворительную, другую теорию, для которой квантовая механика окажется лишь неплохим приближением.

И я действительно так думаю. Я очень старался разработать эту более удовлетворительную, другую теорию – абсолютно безуспешно… Квантовую механику крайне трудно переплюнуть. Но, хотя она и не противоречива, у нее есть ряд особенностей, которые мы находим отталкивающими. И противен не тот факт, что в ней есть вероятности. А то, какого рода эти вероятности».

Он продолжает объяснять: «Будь у нас теория, которая гласила бы, скажем, что частицы двигаются с места на место и есть некая вероятность, что частица окажется тут, или там, или в другом каком-то месте, я бы с этим смирился. Что мне не нравится в квантовой механике, так это то, что она является способом вычислить вероятности, которые получает человек, когда осуществляет определенные вмешательства в природу, называемые им экспериментами. А теория не должна ссылаться на человека в своих постулатах. Хочется понять макроскопические вещи вроде экспериментального инструментария и человеческих существ с помощью стоящей за ними теории, а не обнаруживать их на уровне ее аксиом».

* * *

Чтобы сделать квантовую механику попривлекательнее, физики придумали различные способы переосмысления ее математики. Две широкие категории предлагают либо принять волновую функцию (обычно обозначаемую буквой ψ, «пси») как нечто реальное (пси-онтический подход), либо же считать ее неким элементом, в котором просто зашифровано знание о мире (пси-эпистемологический подход).

Пси-эпистемологический подход не столько отвечает на вопросы, сколько провозглашает их бессмысленными. Наиболее известный представитель этого класса – копенгагенская интерпретация. Это толкование квантовой механики, которое чаще всего преподают (и выше я тоже использовала именно его). Согласно копенгагенской интерпретации, квантовая механика – это черный ящик: мы залезаем в экспериментальную установку, нажимаем на «математическую» кнопку – и выскакивает вероятность. Что делала частица до измерения – вопрос, который задавать не полагается. Иными словами, «заткнись и считай», как выразился Дэвид Мермин ¹⁰¹. Прагматичная позиция, но коллапс волновой функции многими воспринимается как «уродливый шрам» (Лев Вайдман), из-за которого теория выглядит «нелепой» (Макс Тегмарк)¹⁰².