В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность

«Помимо концепции Эйнштейна, – заключил Уилер, – нет ни одной самодостаточной системы, способной объяснить, что получается при квантовании замкнутой системы вроде вселенной общей теории относительности». Сильно сказано, но интерпретация Эверетта страдает от одного серьезного дефекта, который мешает ей потеснить Копенгагенскую интерпретацию с завоеванных в физике позиций. Многомировая версия квантовой механики делает в точности те же самые предсказания, как и Копенгагенский вариант, когда речь идет о вероятных результатах любого эксперимента или наблюдения. В этом и ее сила, и ее слабость. Так как Копенгагенская интерпретация ни разу не признавалась неполноценной с этой практической точки зрения, любая новая интерпретация должна давать те же самые «ответы», какие дает Копенгагенская трактовка, чтобы пройти проверку, – и интерпретация Эверетта успешно проходит этот первый тест. Но она только совершенствует Копенгагенский вариант, избавляясь от, казалось бы, парадоксальных характеристик эксперимента с двумя прорезями и тестов вроде тех, которые были разработаны Эйнштейном, Подольским и Розеном. С точки зрения всех квантовых кулинаров, разница между двумя интерпретациями почти незаметна, а потому естественным кажется стремление зацепиться за привычную трактовку. Для того же, кто изучал мысленные эксперименты ЭПР и всяческие проверки неравенства Белла, интерпретация Эверетта гораздо более привлекательна. Согласно интерпретации Эверетта, наш выбор того, какую из компонент спина измерить, не заставляет компоненту спина другой частицы, находящейся на другом конце Вселенной, магическим образом принять комплементарное состояние, он определяет, в какой из ветвей реальности мы живем. В этой ветви сверхпространства спин другой частицы всегда является комплементарным тому спину, который мы измерили. Наш выбор определяет, какой из квантовых миров мы измеряем в процессе экспериментов – а следовательно, и населяем, – а не случайность. Когда все возможные результаты эксперимента реальны и каждый из них наблюдается своим набором наблюдателей, нечего удивляться, что наблюдаемое нами является одним из возможных результатов опыта.

Второй взгляд

Многомировая интерпретация квантовой механики практически нарочно игнорировалась сообществом физиков до тех пор, пока за эту идею в конце 1960-х годов не взялся Девитт, сам написавший об этой теме и давший своему аспиранту Нилу Грэму задание расширить работу Эверетта и сделать эти наработки основой докторской диссертации. Как пояснил Девитт в своей статье[68] в журнале Physics Today, опубликованной в 1970 году, интерпретация Эверетта становится привлекательной сразу же после применения ее к парадоксу с котом Шрёдингера. Не нужно больше терзаться задачей о коте, который одновременно и жив, и мертв и ни жив, ни мертв при этом. Напротив, мы знаем, что в нашем мире в ящике есть кот, который либо жив, либо мертв, и что в соседнем мире существует другой наблюдатель с таким же ящиком с котом, который тоже либо жив, либо мертв. Однако если Вселенная «постоянно расщепляется на громадное число ответвлений», то «каждый квантовый переход, происходящий на каждой звезде в каждой галактике, в каждом отдаленном уголке Вселенной, расщепляет наш локальный мир на Земле в мириады собственных копий».

Девитт вспоминает, как испытал шок, впервые столкнувшись с этой концепцией, с «идеей о 10¹⁰⁰ слегка несовершенных копий одного состояния, которые постоянно расщепляются на другие копии». Однако его убедили собственная работа, диссертация Эверетта и новое изучение этого явления, проведенное Грэмом. Он даже задумался, как далеко может зайти такое расщепление. В конечной Вселенной – а существует достаточно оснований считать Вселенную конечной, если общая теория относительности верно описывает реальность[69], – должно быть лишь конечное число «ветвей» на квантовом дереве и в сверхпространстве может просто не хватить места, чтобы вместить еще более странные варианты, тонкую структуру того, что Девитт называет «мирами маверика», – реальности с странно искаженными моделями поведения. В любом случае, хотя строгая интерпретация Эверетта утверждает, что все возможное действительно происходит в одной из версий реальности, где-то в сверхпространстве, это не то же самое, что утверждение о том, что может произойти все, что возможно вообразить. Мы можем представить себе невозможные вещи, и им нет места в реальных мирах. Даже если бы в мире, в котором все другое идентично нашему миру, существовали бы свиньи с крыльями (которые во всем остальном не отличались бы от обычных свиней), они не могли бы летать. Какими бы могущественными ни были супергерои, они не могут проскользнуть сквозь трещины во времени и посетить альтернативные реальности, хотя научные фантасты и пишут о последствиях таких событий. И так далее.

Заключение Девитта настолько же драматично, как и более раннее заключение Уилера: