Гельголанд. Красивая и странная квантовая физика

Идеи со временем развиваются, и я надеюсь, что когда-нибудь мы придем к согласию, как это произошло в случае других, казавшихся неразрешимыми великих научных споров: движется ли Земля или неподвижна? (Движется.) Что такое теплота – это жидкость или быстрое движение молекул? (Движение молекул.) Существуют ли на самом деле атомы? (Да.) Состоит ли Вселенная из одной лишь энергии? (Нет.) Происходим ли мы с обезьянами от общего предка? (Да.) И так далее… Эта книга – просто фрагмент текущего диалога: я стараюсь рассказать о современном состоянии дискуссии и о направлении ее развития.

Перед тем как перейти в следующей главе к идеям, которые считаю наиболее убедительными, давайте сейчас резюмируем наиболее обсуждаемые альтернативные точки зрения. Их называют «интерпретациями квантовой механики». Все они так или иначе подразумевают необходимость принятия радикальных гипотез: это множественные вселенные, скрытые переменные, ненаблюдаемые явления и прочие диковинки. Никто тут не виноват – на крайние меры нас толкают странности теории. Так что остальная часть этой главы – это сплошные домыслы. Если вас они бесят, переходите сразу к следующей главе, где разговор пойдет о сути дела – реляционном подходе. Если же, наоборот, хотите получить развернутое представление о происходящей сейчас дискуссии и выдвигаемых аргументах, то вам будут интересны и домыслы… Так перейдем же к ним.

Многомировая интерпретация

Среди ряда философов, физиков-теоретиков и космологов сейчас очень популярна «многомировая» интерпретация. Идея состоит в том, чтобы принять теорию Шредингера «буквально» и считать волновую функцию ψ не вероятностью, а реальной сущностью, которая описывает мир таким, какой он фактически есть. В определенном смысле это значит забыть о нобелевской премии Макса Борна, присужденной ему за как раз за истолкование волновой функции ψ исключительно как меры вероятности.

Если все действительно так обстоит, то шредингерский кот описывается совершенно реальной волновой функцией ψ. И следовательно, он действительно представляет собой суперпозицию бодрствующего и спящего котов – и оба они существуют в действительности. Но почему, если откроем сейф, то увидим там либо бодрствующего, либо спящего кота, но никак не обоих сразу?

А теперь не упадите. Дело, согласно интерпретации со множественными мирами, состоит в том, что и я – Карло – тоже представляю собой сущность, описываемую волновой функцией ψ. Когда я наблюдаю кота, то моя волновая функция ψ взаимодействует с волновой функцией кота и тоже разделяется на две составляющие: одна представляет вариант меня, который видит бодрствующего кота, а другая – версию меня же, которая видит спящего кота. И обе в рамках предлагаемой картины мира являются реальными.

Таким образом, совокупная волновая функция ψ состоит из двух составляющих – двух «миров». Мир разветвился на «два мира»: один, в котором кот бодрствует и Карло видит бодрствующего кота, и другой, в котором кот спит и Карло видит спящего кота. Итак, теперь у нас два Карло – по одному в каждом мире.

Почему я теперь вижу, например, только бодрствующего кота? Ответ состоит в том, что сейчас я являю собой лишь одного из двух Карло. В столь же реальном и конкретном параллельном мире копия меня видит спящего кота. Вот почему кот может быть одновременно бодрствующим и спящим, но если я на него взгляну, то увижу что-то одно – потому что, взглянув на него, я также раздвоюсь.

Поскольку волновая функция Карло ψ постоянно взаимодействует не только с котом, но также и с бесчисленным количеством других систем, то отсюда следует наличие бесконечного количества других параллельных миров, которые одинаково существуют, одинаково реальны и в которых существует бесконечное множество копий меня, которые производят опыты со всеми возможными альтернативными реальностями. В этом состоит теория множественных миров.

Идея выглядит безумной? Так и есть.

И тем не менее выдающиеся физики и философы считают это лучшей из возможных интерпретаций квантовой теории⁴³. Безумны не они, а эта невероятная теория, которая так замечательно работает уже на протяжении целого столетия.

Но неужели, чтобы выйти из тумана, надо предположить конкретное и реальное существование бесконечного числа ненаблюдаемых для нас копий нас самих, скрытых внутри гигантской универсальной волновой функции ψ?

Я вижу еще и другую трудность в этой интерпретации. Исполинская универсальная волновая функция ψ, содержащая в себе все миры, напоминает черную ночь Гегеля, в которой все коровы черные: сама по себе она не дает представления о наблюдаемой нами феноменологической реальности⁴⁴. Для описания наблюдаемых явлений служат другие математические составляющие, а не волновая функция ψ, и многомировая интерпретация не объясняет их.

Скрытые переменные