Джон Гриббин – В поисках кота Шредингера. Квантовая физика и реальность (страница 47)

Превосходя Эйнштейна?

В случае многомировой интерпретации теория концептуально проста и обычна и делает предсказания, соответствующие нашему опыту. Уилер постарался, чтобы новая идея оказалась замеченной:

Сложно объяснить, насколько убедительно формулировка «относительного состояния» превосходит классические идеи. На этом этапе изначальное неудовольствие можно сравнить с несколькими моментами истории: когда Ньютон описал гравитацию посредством чего-то столь несообразного, как действие на расстоянии; когда Максвелл описал нечто столь естественное, как действие на расстоянии, с позиции столь неестественной, как теория поля; когда Эйнштейн

Том 29. С. 454.

Том 29. С. 463.

отрицал преобладающий характер любой системы координат. в остальной физике нет ничего сравнимого с этим, за исключением принципа в общей теории относительности, в соответствии с которым все системы координат в равной

степени оправданны67.

«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

Op. cit. С. 464.

Том 23, номер 9 (сентябрь 1979 года). С. 30.

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 реальность69, - 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:

Взгляд на мир с позиций Эверетта, Уилера и Грэма поистине впечатляет. И в то же время это совершенно каузальный взгляд, который бы принял, наверное, даже Эйнштейн... он лучше всего подходит на роль конечного пункта программы интерпретации, которую в 1925 году запустил Гейзенберг.

Возможно, здесь стоит заметить, что сам Уилер позже выразил сомнения по поводу всего этого. На конференции в честь столетия со дня рождения Эйнштейна он так ответил на вопрос о многомировой теории: «Должен признаться, что я с неохотой вынужден был перестать поддерживать эту точку зрения, хоть вначале и выступал за нее, поскольку, боюсь,

она несет в себе слишком много метафизического» 70. Это не стоит воспринимать как дискредитацию интерпретации Эверетта.

Тот факт, что Эйнштейн изменил свое мнение о статистической основе квантовой механики, не дискредитирует эту интерпретацию. Также это не означает, что сказанное Уилером в 1957 году больше не является правдой. Но и сейчас, в 2012 году, кроме теории Эверетта, нет ни одной самодостаточной системы идей, которая могла бы объяснить квантование Вселенной. Однако изменение во мнении Уилера показывает, насколько многим

Общая теория относительности - это теория, которая описывает замкнутые системы, и Эйнштейн изначально представлял Вселенную замкнутой, конечной. Хотя сейчас ведутся разговоры об открытых, бесконечных вселенных, эти предположения, строго говоря, не подкрепляются теорией относительности. Наша Вселенная может быть замкнутой, если она вмещает достаточное количество материи, чтобы гравитация искривила пространство-время вокруг самого себя, как оно искривляется возле черной дыры. Для этого необходимо больше материи, чем мы видим в ближайших галактиках, но большая часть наблюдений за динамикой Вселенной действительно свидетельствуют о том, что наша Вселенная очень близка к тому, чтобы быть замкнутой - она либо «только что замкнулась», либо «только что открылась». В этом случае нет наблюдаемого обоснования отказываться от фундаментальных релятивистских следствий, гласящих, что Вселенная замкнута и конечна, а потому есть все основания искать темную материю, которая организует ее посредством гравитации. Определенный фундамент этих идей можно найти в написанной Уилером главе «Некоторая странность пропорций».

Некоторая странность пропорций / Под ред. Гарри Вульфа. С. 385-386.

людям трудно принять многомировую теорию. Лично меня метафизическое содержание тревожит гораздо меньше, чем Копенгагенская интерпретация эксперимента Шрёдингера с котом или требование того, чтобы в «фазовом пространстве» было в три раза больше измерений, чем частиц во Вселенной. Эти концепции не более странны, чем другие кажущиеся нам знакомыми из-за их широкого обсуждения понятия, и многомировая интерпретация дает нам новые идеи о том, почему Вселенная, в которой мы живем, устроена именно так. Эта теория еще далека от того, чтобы можно было отбросить ее, и она по-прежнему требует серьезного внимания.

Превосходя Эверетта

Сегодня космологи радостно рассуждают о событиях, произошедших сразу после появления Вселенной в Большом взрыве, и рассчитывают реакции, протекавшие, когда возраст Вселенной составлял менее 10-35 секунды. В этих реакциях участвовал вихрь частиц и излучения, образовывались пары и происходили аннигиляции. Предположения о том, как протекали эти реакции, основываются на сочетании теории и экспериментального наблюдения взаимодействия частиц в гигантских ускорителях наподобие того, который находится в ЦЕРНе в Женеве. В соответствии с этими расчетами те законы физики, которые мы получили на основе наших крошечных экспериментов здесь, на Земле, могут логически и связно объяснить, как Вселенная перешла из состояния почти бесконечной плотности в состояние, которое мы наблюдаем сегодня. Теории даже пытаются предсказать равновесие между материей и антиматерией во Вселенной, а также между материей и излучением 71. Каждый, кто интересуется наукой, каким бы слабым и мимолетным ни был этот интерес, слышал о теории Большого взрыва, которая объясняет происхождение Вселенной. Теоретики с готовностью играют с числами, описывающими события, которые, судя по всему, произошли в считаные доли секунды около 14 тысяч миллионов лет назад. Но кто сегодня задумывается о том, что на самом деле означают эти идеи? Попытка понять следствия этих идей просто невероятна. Кто может понять, что являет собой число вроде 10-35 секунды, не говоря уж о том, чтобы свыкнуться с природой Вселенной, существовавшей на тот момент всего 10~35 секунды? Ученым, которые имеют дело с такими удивительными крайностями природы, не должно быть чересчур сложно взглянуть на ситуацию шире и принять концепцию параллельных миров.