Вечность. В поисках окончательной теории времени

Автор первой формулировки многомировой интерпретации — это не Бор, не Гейзенберг, не Шрёдингер и не один из других ученых, которые почитались как столпы науки на заре квантовой механики. Она была предложена в 1957 году Хью Эвереттом III, аспирантом, работавшим совместно с Джоном Уилером в Принстоне.[210] В то время (и на протяжении десятилетий спустя) превалирующей точкой зрения была копенгагенская интерпретация, поэтому Уилер сделал самый очевидный шаг: он отправил Эверетта в командировку в Копенгаген, для того чтобы тот обсудил свою новаторскую идею с Нильсом Бором и другими. Но поездка не увенчалась успехом: Бор был абсолютно не впечатлен, да и остальные члены физического сообщества не продемонстрировали особого интереса к идеям Эверетта. Он оставил научную работу ради должности в министерстве обороны, а позднее основал собственную компьютерную фирму. В 1970 году физик-теоретик Брайс Девитт (один из пионеров, помимо Уилера, применения квантовой механики к гравитации) подхватил знамя многомировой интерпретации и помог популяризовать ее среди физиков. Эверетту довелось при жизни увидеть возрождение интереса к его идеям в физическом сообществе, но к активным исследованиям он так и не вернулся; он скоропостижно скончался от сердечного приступа в 1982 году, в возрасте пятидесяти одного года.

Декогеренция

Несмотря на все ее преимущества, многомировая интерпретация квантовой механики — далеко не готовый продукт. Многие вопросы еще остаются без ответа: от глубоких и концептуальных: почему разумные наблюдатели идентифицируются с отдельными ветвями волновой функции, а не с суперпозициями — до исключительно технических: как в этом формализме оправдать правило о том, что «вероятности равны квадратам амплитуд»? Это реальные вопросы, ответы на которые совсем не очевидны, и это одна из причин, почему многомировая интерпретация пока не получила всеобщего одобрения и поддержки. Однако за последние несколько десятилетий был достигнут большой прогресс, особенно в вопросах, связанных с таким исконно квантово-механическим явлением, как декогеренция. Многие ученые (хотя и не все, и до достижения единства мнений пока еще далеко) выражают надежду на то, что это явление поможет нам разобраться, почему кажется, что волновые функции коллапсируют, хотя в многомировой интерпретации явно утверждается, что этот коллапс мнимый.

Декогеренция возникает, когда состояние какого-то крошечного фрагмента Вселенной — например, вашего мозга — так сильно перепутывается с частями глобального окружения, что больше не испытывает интерференции — явление, которое, в сущности, и определяет свойство «квантовости». Для того чтобы понять, как это работает, вернемся к примеру с запутанным состоянием Китти и Дога. Существуют две альтернативы с равными амплитудами: кошка находится под столом, а собака — в гостиной и кошка находится на диване, а собака — в саду:

(стол, гостиная) + (диван, сад).

Мы уже видели, как в ситуации, когда кто-то наблюдает состояние Дога, волновая функция (на копенгагенском языке) коллапсирует, оставляя Китти в некотором конкретном состоянии.

Но давайте теперь проделаем другой фокус: представьте себе, что никто не проверяет состояние Дога, все просто игнорируют его. По сути, мы отбрасываем любую информацию о запутанности между Китти и Догом и просто спрашиваем себя: каково состояние у Китти самой по себе?

Можно было бы предположить, что в данном случае ответом будет суперпозиция в форме (стол)+(диван), как раньше, до привнесения в ситуацию собачьих сложностей. Но это не совсем верно. Проблема в том, что интерференция — явление, благодаря которому мы, если уж на то пошло, убедились в том, что квантовые амплитуды необходимо принимать всерьез, — теперь невозможна.

В нашем исходном примере, где мы впервые познакомились с интерференцией, у амплитуды Китти, соответствующей нахождению под столом, было две составляющие: одна из варианта, где кошка останавливается у миски с кормом, а вторая — из варианта, где она останавливается у когтеточки. При этом критически важно было то, что эти две составляющие, которые в конечном итоге отменяли друг друга, вели к одному и тому же итоговому результату («Китти находится под столом»). Две составляющие конечной волновой функции интерферируют только в том случае, если они действительно приводят к одной и той же альтернативе для всего во Вселенной; если же они способствуют разным альтернативам, то интерференция между ними невозможна, даже если различия относятся ко всему прочему во Вселенной, за исключением самой Китти.