Читать «Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей» онлайн

сокращенный вариант диссертации. Научную степень он получил, уже работая военным аналитиком, а полный вариант диссертации увидел свет лишь много позднее. К развитию своих идей про делящиеся вселенные Эверетт больше не возвращался[271]. В то время опубликованные им работы прочли очень немногие, и его идеи пребывали в относительной безвестности; на них снова обратили внимание после 1970 г. Вклад в их популярность, с тех пор только набирающую силу, внесло и развитие квантовой космологии. В очень ранней квантовой Вселенной неоткуда взять макроскопические приборы, подчиняющиеся детерминистским законам и не являющиеся частью исследуемой квантовой системы; копенгагенское понимание квантовой механики оказывается там неприменимым даже в принципе, независимо от отношения к ее «философскому уродству». Интерес к многомировой интерпретации оживил и Дойч (один из основоположников теории квантовых вычислений), высказавший мнение, что квантовый компьютер потому бывает таким эффективным, что вычисления в нем выполняются в нескольких параллельных вселенных (впрочем, в той области знания едва ли найдется заявление сходного размаха, которое не подверглось бы критике со стороны других ученых; одна из написанных в ответ Дойчу статей выразительно называется «Квантовому компьютеру требуется всего одна вселенная»).

Позиция Эверетта выглядит безукоризненно логичной, особенно если принять идею – центральную для эвереттовских подходов в различных вариантах, – что волновая функция полна с информационной точки зрения, т. е. дает полное описание происходящего в мире. Если так, то делению волновой функции на несколько частей должно соответствовать и деление мира на столько же частей. На каждое состояние электрона, |↑⟩ или |↓⟩, – по своему «относительному» состоянию прибора, и по своей версии наблюдателя, который получил определенный результат и которому при этом кажется, что волновая функция электрона «схлопнулась» в одно определенное состояние, |↑⟩ или |↓⟩. (При этом трудно не обратить внимание на количество параллельных миров, которые должны были накопиться с учетом имеющегося возраста Вселенной, – миров, где распался не этот, а вот тот радиоактивный атом, а какой-нибудь электрон, пролетая мимо протона, не привязался к нему, образовав полноценный атом водорода, а улетел прочь, чтобы попытать счастья со следующим протоном, и т. д.)

Но в многомировых подходах требуется показать, каким образом каждый наблюдатель, «блуждающий» по ветвлениям вселенных, приобретает убеждение, что доступный ему мир управляется вероятностными законами, причем вероятности в точности таковы, как если бы применялось правило Борна. Единственная возможность для появления вероятностей в многомировых интерпретациях – субъективный опыт наблюдателя. В памяти каждого наблюдателя фиксируется развитие событий, которое, как стремился показать Эверетт, эквивалентно тому, что описывается коллапсом волновой функции. Но действительно ли этот наблюдатель будет воспринимать мир вероятностным – точно таким, каким его воспринимают все те, кто «просто» применяет правило Борна и убежден, что измерение сопровождается коллапсом волновой функции? Сложности тут можно подчеркнуть мысленным экспериментом, продолжающим традицию жестокого обращения с животными. Наблюдатель поставлен в ситуацию, когда ему предлагается на выбор поместить своего любимого кота в один из двух ящиков, А или Б. Рядом с ящиками по-прежнему расположен прибор, анализирующий компоненту спина электрона. Если окажется, что она направлена вверх, то смертельная доза яда распыляется в ящике А; если вниз – то в ящике Б (рис. 11.4). А теперь (внимание!) на вход прибора поступает электрон в состоянии |↑⟩ + 2 · |↓⟩. Бор, окажись он со своим котом в такой ситуации, поместил бы его в ящик А, без доли сомнения руководствуясь правилом Борна: относительные вероятности, что прибор измерит компоненту спина вверх или вниз, равны 12 = 1 и 22 = 4. Таким образом, питомец, помещенный в ящик А, получит яд с вероятностью в четыре раза меньшей, чем питомец в ящике Б. Конечно, эти вероятности не так много значат, когда один-единственный кот подвергается риску только один раз, и итог одного испытания может оказаться любым, но наблюдатель из г. Копенгаген по крайней мере может утешать себя тем, что руководствовался рациональной доктриной и сделал для благополучия животного все, что было в его силах.

Вселенная-то делится. А как получить вероятности?

Рис. 11.4. Прибор, состоящий из двух магнитов разной формы, создает неоднородное магнитное поле, которое отклоняет электроны вверх или вниз в зависимости от компоненты спина вдоль вертикальной оси

Но для наблюдателя, разделяющего взгляды Эверетта, все ветвящиеся версии развития событий одинаково реальны[272]. Ему доподлинно известно, что в результате опыта непременно возникнут два кота: один живой и один мертвый; рядом с каждым будет присутствовать и свой вариант наблюдателя: один, возможно, захочет покормить животное, другой же будет озабочен тем, как его похоронить. На основе какого рассуждения тогда предпочтительнее запереть кота в ящике А? Каким вообще образом рационально действующий наблюдатель придет к заключению, что квадраты коэффициентов перед различными частями волновой функции выражают вероятности всех событий, которые будут проходить перед глазами его копий, раз за разом переходящих из очередной родительской вселенной в дочерние? Оказывается, что в подходе, вообще никак не апеллирующем в своей формулировке к вероятностям, для решения такой задачи все равно требуются некоторые дополнительные предположения, более или менее правдоподобные и/или сильнее или слабее замаскированные; из-за этого схема теряет по крайней мере часть того изящества и законченности, на которые она претендовала сначала. Сам Эверетт считал, что вывел правило Борна как руководство, которому должен следовать рациональный наблюдатель в «типичной» вселенной (одной из тех, которых подавляющее большинство и которые не отмечены слишком особенными совпадениями ряда факторов), но его рассуждений в действительности недостаточно. Из одного только математического формализма, имеющего дело с волновой функцией, не могут следовать «мостики» к физическому миру; они должны появляться как дополнения к этому формализму.

Для самого Эверетта реальность всех частей волновой функции, соединенных знаком плюс, выражалась среди прочего в принципиальной возможности их взаимной интерференции в будущем. За интерференцию двух волновых функций или двух частей волновой функции |часть 1⟩ и |часть 2⟩ отвечает математически определенное число ⟨часть 1 | часть 2⟩, выражающее, если следовать правилу Борна, степень их совместного вклада в производство вероятностей, а в многомировых интерпретациях – степень влияния различных миров друг на друга (в некотором роде – биений между ними). Последователи Эверетта (сторонники большинства вариантов многомирового понимания квантовой механики) считают альтернативные миры полностью отсоединенными друг от друга. Кроме того, у них заметно сократилось количество ситуаций, в которых Вселенная делится. Это происходит только тогда, когда ветви волновой функции не могут снова интерферировать,