Вечность. В поисках окончательной теории времени - Шон Кэрролл

Проблема с этим заявлением в том, что нам кажется, будто мы постоянно видим коллапс волновых функций или, по крайней мере, наблюдаем следствия таких процессов. Мы можем представить Китти в квантовом состоянии, в котором одинаковые амплитуды связаны с возможностью обнаружить ее на диване и под столом; затем мы идем искать ее и видим нашу кошку под столом. Если мы сразу же после этого взглянем еще раз, то увидим ее под столом в 100 % случаев; исходное наблюдение (в привычном понимании того, как следует рассуждать о подобных вещах) сколлапсировало волновую функцию в собственное состояние, связанное со столом. Следствия такого способа мышления легко проверяются на опыте, что успешно доказано множеством реальных экспериментов.

Ответ сторонников многомировой интерпретации таков: вы просто-напросто неправильно мыслите. В частности, вы ошибочно идентифицируете себя в волновой функции Вселенной. В конце концов, вы часть физического мира, и, следовательно, на вас также распространяются правила квантовой механики. Невозможно отделиться от нее, объявив себя неким объективным классическим инструментом наблюдения; следовательно, в волновой функции мы также должны учитывать собственное состояние.

Итак, в этой новой истории мы не должны исходить из волновой функции, описывающей Китти как суперпозицию (дивана) и (стола); следует включить в описание и собственную конфигурацию. В частности, здесь важна такая характеристика нашего описания, которая показывает, выполнили ли мы уже наблюдение Китти и знаем ли о ее местоположении. Мы можем быть в одном из трех возможных состояний: мы увидели кошку на диване, мы увидели кошку под столом или же мы еще не смотрели, где кошка. В самом начале волновая функция Вселенной (или, по крайней мере, та ее часть, которую мы здесь описываем) назначает Китти равные амплитуды для состояний «на диване» и «под столом», в то время как мы однозначно находимся в состоянии «еще не смотрели». Схематически это можно изобразить так:

Теперь мы проверяем местоположение кошки. В копенгагенской интерпретации мы бы сказали, что волновая функция коллапсирует. Но в многомировой интерпретации мы говорим, что наше собственное состояние переплетается с состоянием Китти, и объединенная система эволюционирует в суперпозицию:

Коллапса не происходит; волновая функция эволюционирует гладко, и процесс «наблюдения» не привносит никаких особенностей. Более того, вся эта процедура обратима: зная конечное состояние, с помощью уравнения Шрёдингера мы можем однозначно восстановить исходное состояние. Никакой внутренней квантово-механической стрелы времени в этой интерпретации нет. По многим причинам это намного более элегантная и приемлемая картина мира, чем та, которую предлагает нам копенгагенская интерпретация.

Проблема тем не менее должна быть очевидна: в конечном состоянии мы находимся в суперпозиции двух разных результатов. Сложность в том, что мы, разумеется, не чувствуем себя так, будто находимся в подобной суперпозиции. Если мы фактически измерили систему, которая пребывала в квантовой суперпозиции, по выполнении наблюдения мы всегда уверены, что увидели какой-то конкретный результат. Другими словами, недостаток многомировой интерпретации в том, что она не соответствует нашим впечатлениям от реального мира.

Однако не будем торопиться с выводами. Кто такие «мы», о которых мы здесь рассуждаем? Многомировая интерпретация утверждает, что волновая функция Вселенной эволюционирует в суперпозицию, показанную выше, содержащую амплитуду того, что мы видим кошку на диване, и амплитуду того, что мы видим ее под столом. Вот в чем соль: те «мы», которые видят, воспринимают и верят, — это не озвученная выше суперпозиция. То есть «мы» — это одна из альтернатив, та или иная. Таким образом, теперь у нас есть два разных «мы»: те мы, которые увидели Китти на диване, и вторые мы, которые увидели ее под столом, и оба экземпляра честно существуют в волновой функции. У них общие предыдущие воспоминания и опыт — до того, как они измерили местоположение кошки, они по всем параметрам были одним и тем же человеком — но теперь они разделились на две разные «ветви волновой функции», и никакие взаимодействия между ними впредь невозможны.

Это те самые «множественные миры», на которых основывается интерпретация, хотя очевидно, что название немного дезориентирует. Иногда выдвигается возражение, суть которого в том, что многомировая интерпретация просто-напросто слишком экстравагантна и ее невозможно принимать всерьез: все это бесконечное разнообразие «параллельных реальностей», нужных только для того, чтобы избавиться от коллапса волновой функции. Но это смешно. До того как мы выполнили наблюдение, Вселенная описывалась одной волновой функцией, которая связывала определенную амплитуду с каждым возможным результатом наблюдения; после наблюдения Вселенная описывается одной волновой функцией, связывающей определенную амплитуду с каждым возможным результатом наблюдения. До и после волновая функция Вселенной — это всего лишь конкретная точка в пространстве состояний, описывающих Вселенную, и это пространство состояний не увеличивается и не уменьшается. Никакие новые «миры» не создаются; волновая функция содержит один и тот же объем информации (в конце концов, в этой интерпретации ее эволюция обратима). Она просто эволюционировала так, что теперь различных подмножеств волновой функции, описывающей индивидуальных разумных существ, таких как мы, стало больше. Многомировая интерпретация квантовой механики может быть правильной или неправильной, но опровергать ее, предъявляя возражения в стиле: «Да ну, слишком много миров!» — абсолютно недопустимо.

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.