Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - Алексей Михайлович Семихатов

в том числе и в будущем. Точнее говоря, требуется даже не строгое равенство нулю числа ⟨ветвь 1 | ветвь 2⟩, отвечающего за интерференцию двух ветвей; достаточно, чтобы оно было пренебрежимо малым. Необходимость знать, может ли оно оказаться заметно ненулевым когда-нибудь в будущем (что можно в принципе выяснить из уравнения Шрёдингера), несколько усложняет задачу. Расхождению ветвей волновой функции сильно способствует число вовлеченных частиц: для макроскопических объектов (например, кошки) волновая функция зависит от 1024 или большего числа аргументов (скажем, точек в пространстве), а для интерференции с другой ветвью волновой функции необходимо, чтобы зависимости двух ветвей от каждого аргумента точно соответствовали друг другу. Серьезное препятствие такому соответствию – взаимодействие любой из этих 1024 частиц с любым другим «внешним» объектом (не кошкой). Произвольные изменения, которые в результате такого взаимодействия случатся в одной ветви волновой функции, радикально уменьшают степень их интерференции; поэтому версии макроскопических объектов и «расходятся» по своим вселенным.

Можно ли доказать наличие параллельных вселенных? Дойч высказывал надежду, что это можно сделать на основе наблюдений за работой квантового компьютера. Свежий поворот темы предложил Тегмарк:

Как-то раз вечером, когда я подвозил Джона [Уилера] с работы в… пансионат для престарелых, где он жил, я с воодушевлением принялся рассказывать ему о совершенно безумной идее, которая как раз перед тем пришла мне в голову… Вообще, я много размышлял о том, можно ли придумать эксперимент, который убедил бы вас в реальности эвереттовских параллельных вселенных, и в конце концов его придумал.

Тегмарк предлагает соединить прибор, измеряющий направление спина, с ружьем; если измерение показывает спин вверх, то ружье без промедления стреляет – настолько быстро, что человек не может зафиксировать никакого временного интервала между исходом эксперимента и выстрелом. Если же измерение определяет спин вниз, то механизм срабатывает столь же быстро, но всего лишь издает громкий щелчок; ружье остается взведенным, через секунду на вход поступает новый электрон и все повторяется. Все электроны на входе в прибор приготовлены, разумеется, в состоянии, где нет определенного значения компоненты спина вдоль выбранного направления, скажем |↑⟩ + |↓⟩. Наблюдатель, следящий за работой такого устройства с безопасного расстояния в пару метров, а точнее, прислушивающийся к его работе, будет фиксировать случайную последовательность звуков выстрела и щелчков, вроде «бах, щелк, щелк, щелк, бах, бах, щелк, щелк, бах, щелк, щелк, бах» и т. д. Каждый раз, когда он слышит «бах», другой вариант того же наблюдателя в только что отделившейся вселенной, как мы теперь знаем, слышит «щелк», и наоборот. И вот главное в предложении Тегмарка: вы (именно и лично вы, а не помощник или робот, которого вы отправили фиксировать показания) теперь не просто наблюдаете за экспериментом, а приставляете к дулу свою голову. Равнодушная к вам и вашим близким Вселенная ветвится как всегда: в одной (непременно!) происходит «бах» с последствиями, в другой (столь же непременно и столь же реально) «щелк» без больших последствий. В одной, стало быть, вы больше ничего не воспринимаете, а в другой прекрасно себя чувствуете. Воспринимающий вы остаетесь только в одной из ветвей; вы каждый раз существуете в том из двух вариантов вселенной, где случается «щелк». Там эксперимент через секунду повторяется, снова возникают две вселенные, и вы снова продолжаете воспринимать окружающую действительность только в одной из них. Вашими ушами происходящая последовательность событий воспринимается как «щелк, щелк, щелк, щелк, щелк, щелк, щелк, щелк, щелк, щелк, щелк, щелк» и т. д. Пережив таким образом достаточно длинную серию испытаний, вы, без сомнения, убеждаетесь в реальности эвереттовских параллельных вселенных[273].

Квантовое бессмертие – доказательство параллельных вселенных?

В другой раз (видимо, еще до изобретения этого убедительного метода доказательства) Тегмарк спросил Уилера, действительно ли тот верит в квантовые параллельные вселенные. «Я стараюсь найти время, чтобы верить в них по понедельникам, средам и пятницам», – ответил Уилер.

*****

Часть и целое. Состояния системы из нескольких частей, которые Эверетт трактует как относительные состояния, чаще называют запутанными; мы возвращаемся к ним, потому что более близкое знакомство с ними того стоит. Слово ввел Шрёдингер в 1935 г.:

Я бы назвал это не просто каким-то свойством, но [главным] отличительным свойством квантовой механики, которое вызывает полный разрыв с классическим мышлением. В результате взаимодействия две [волновые функции] становятся запутанными.

В этом слове, ставшем термином, всегда подразумевается «запутанные друг с другом»: речь идет о системе, состоящей из двух или более частей, и «запутываются» волновые функции этих частей. Запутанных состояний страшно много, запутанность в том или ином виде рутинно возникает в результате взаимодействия различных частей системы друг с другом и имеет в своей основе законы сохранения: скажем, если полное количество движения в системе равно нулю, то, как бы ни разошлись ее части, оно остается равным нулю – пока, конечно, не случится взаимодействие с чем-то внешним; тогда в запутанность вовлекаются дополнительные участники, и в реальности за перераспределением запутанности быстро становится невозможно уследить. При обсуждении запутанности и ее свойств, как правило, имеется в виду как раз та ситуация, где взаимодействия с внешним миром не происходит и (две) частицы остаются запутанными только между собой, да еще способом, который мы им назначаем[274].

Запутанность демонстрирует непривычные взаимоотношения части и целого: из максимально полного знания о системе в целом не следует знания о состоянии ее частей – даже если эти части находятся так далеко друг от друга, что давно перестали взаимодействовать, а потому описание системы в целом, казалось бы, должно просто сводиться к описанию ее частей. Своими рассуждениями о запутанности Шрёдингер откликнулся на опубликованную ранее в том же году статью Эйнштейна, Подольского и Розена: они обратили внимание, что две частицы (два «электрона») могут оказаться в таком состоянии, что измерение координаты одной из них – скажем, частицы 2 – однозначно определит, какой результат получится при измерении координаты частицы 1, а если вместо координаты измерить количество движения частицы 2, то станет точно известно количество движения частицы 1; речь при этом идет о соответствующих (т. е. враждующих) координате и компоненте количества движения. К моменту, когда проводятся измерения, частицы находятся на сколь угодно большом расстоянии друг от