О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

Перед Эвереттом, таким образом, встала труднейшая задача: объяснить, как в ситуации измерения универсальная волновая функция приводит к определенному конкретному ответу, в то же время избегая коллапса. И здесь его рассуждения становятся невероятно интересными – и одновременно шокирующими.

Эверетт тщательно продумал вопрос о том, что в действительности составляет акт квантового наблюдения. Когда экспериментаторы выполняют измерение, рассуждал он, их взаимодействие с измеряемой системой вовлекает в себя – «запутывает» с квантовым состоянием системы – сначала несколько частиц, потом измерительное оборудование и, наконец, их собственное ментальное состояние. Однако это запутывание не приводит, как утверждал Бор, их объединенную волновую функцию таинственным образом к коллапсу; напротив, в соответствии с уравнением Шрёдингера оно вызывает ее разветвление на отдельные волновые фрагменты, по одному на каждый из различных возможных исходов измерения. Таким образом, рассуждая в терминах универсальной волновой функции, которая охватывает как наблюдателя, так и то, что он наблюдает, Эверетт сумел сохранить возможность реализации всех потенциальных исходов измерения. Это, конечно, означало и то, что наблюдатель тоже должен был расщепиться на почти идентичные копии самого себя – по копии в каждой ветви, отличающейся только записанными в ней результатами измерений.

Возьмем, к примеру, кота из знаменитого парадокса, придуманного Шрёдингером: кот помещен в запечатанный ящик, в котором находится мина, приводимая в действие распадом радиоактивного ядра (см. рис. 41). Вероятность распада за определенное время составляет 50 %. В копенгагенской лабораторной схеме ящик рассматривается с внешней точки зрения: схема предсказывает, что кот будет находиться в суперпозиции мертвого и живого одновременно до тех пор, пока ящик не откроют и наблюдатель в него не заглянет. Это не имеет смысла – кот не может быть наполовину живым, как женщина не может быть наполовину беременной. В принятой Эвереттом перспективе, в которой вселенная видится изнутри ящика, вся эта история выглядит совершенно по-другому: в эксперименте, который запутывает судьбу кота с судьбой радиоактивного ядра, история вселенной разветвляется. В одном из ее продолжений ядро распадается, мина взрывается, и коту приходит конец. В другой ветви истории коту повезло – ядро не распадается, и он остается жить. Процесс разветвления происходит гладко и непрерывно: ни одна из копий кота не испытывает необычной суперпозиции, хотя, конечно, исход эксперимента для них разный.

Таким образом, в практическом смысле индивидуальные фрагменты эвереттовской волновой функции ведут себя как отдельные ветви реальности. Каждый из этих фрагментов описывает конкретную историческую траекторию, в которой фигурирует измерительное устройство, регистрирующее конкретный результат, ментальное впечатление, которое наблюдатель получает от исхода опыта, и все остальное, что существует вокруг, – лаборатория, планета Земля, Солнечная система и вся Вселенная. Для наблюдателей, находящихся в своих ветвях, весь процесс раздвоения происходит органично и естественно – как река, разделяющаяся на два рукава. Никто из наблюдателей не подозревает о своем двойнике – они проживают остаток жизни в разных историях, скользя по различным гребням универсальной квантовой волны. «Только вся совокупность состояний этих наблюдателей, с их взаимоисключающим знанием, содержит полную информацию», – заявлял Эверетт[164].