Есть ли реальность за вашей спиной? О квантовой физике простым языком - Катрина Арье

мой отец всё это время был рядом со мной. И есть мир, где я работаю в Стэнфорде.

Есть несколько интерпретаций квантовой физики. Классическая – это копенгагенская интерпретация. Она создана Бором и Гейзенбергом во время их работы в Копенгагене. В большинстве учебников квантовой физики вы встретите именно её. Копенгагенская интерпретация даёт прекрасные результаты в экспериментах, но вместе с тем не отвечает на возникающие вопросы. Как именно влияет на микрообъект акт наблюдения, при котором тот превращается в волну или частицу? Что случается с котом Шрёдингера?

В последние годы на научных конференциях были проведены опросы, и они‑то как раз и показали, что многие физики верят в многомировую интерпретацию.

Согласно ей, когда коробку с котом открывают, Вселенная расщепляется на две разные Вселенные. В одной из них наблюдатель видит мёртвого кота, а в другой – живого.

В многомировой интерпретации оба состояния кота существуют. И живой кот, и мёртвый. И когда наблюдатель открывает коробку, он запутывается с котом. Образуется два – соответствующих живому и мёртвому коту – состояния наблюдателя, которые не взаимодействуют друг с другом.

#физикишутят

Шрёдингер ходил по комнате в поисках нагадившего котёнка, а котёнок сидел в коробке ни жив ни мёртв.

В момент, когда квантовая система сталкивается с выбором, она расщепляется на несколько реальностей, количество которых равно количеству возможных вариантов (у кота Шрёдингера – только два, но их может быть больше). И, будучи наблюдателями, мы тоже расщепляемся и видим лишь один исход. Но в параллельных Вселенных остаются наши клоны, которые наблюдают параллельные исходы.

Нас мучает сознание того, что бесчисленное количество наших почти точных копий живёт своей параллельной жизнью. И что каждое мгновение возникает ещё больше дублей, чтобы разделить с нами множество вариантов нашего будущего.

Фрэнк Вильчек, физик-теоретик, нобелевский лауреат 2004 года

Хью Эверетт придумал теорию многомировой интерпретации в 1957 году. Другой известный физик, Брайс Девитт, полемизируя с Эвереттом, сказал: «Я просто не в состоянии почувствовать себя расщеплённым».

Эверетт ответил, что такой аргумент напоминает ему реакцию критиков Галилея, говоривших, что они не ощущают движение Земли.

Элегантный ответ, не правда ли? Со временем Девитт начал разделять взгляды Эверетта и стал одним из самых главных поклонников многомировой интерпретации.

Тем не менее вначале эта теория не получила никакого одобрения у физиков и прозябала в неизвестности. Она казалась слишком экстравагантной, чтобы быть верной. Эверетт огорчился и ушёл из науки. Он стал частным подрядчиком государственной американской оборонной промышленности и разбогател. Он сделал деньги в основном на том, что рассчитывал, как увеличить количество жертв во время ядерной войны, т. е. каким образом сделать бомбу так, чтобы убить и покалечить как можно больше людей. Не надо обижать физиков.

Согласно теории многомировой интерпретации, прямо сейчас, когда вы читаете эту книгу, одновременно рядом с вами существует огромное количество миров – тех, где, например, остались до сих пор жить динозавры и существуете вы, но совершившие другие выборы в жизни, и тех, в которых вы никогда не родились, потому что ваши родители никогда не встретились. И каждый из разных «вас» свято верит, что именно его Вселенная – настоящая.

Лауреат Нобелевской премии по физике Стивен Вайнберг сравнивает это с настройками радиоприёмника. Существует много радиостанций, но ваш приёмник настраивается только на одну волну, конкретную. И именно она у вас и звучит. Так и мы: выбираем только один из миров и считаем, что именно он и есть настоящий. Но это не отменяет других радиостанций – других миров, – которые есть вокруг нас.

Существует теория, что проекции мира создаются сознанием человека. Нет объективной реальности, реальность – это многомерная и сложная субстанция. Совершая выбор, мы создаём проекции этой самой многомерной реальности и формируем собственную реальность. И только наше сознание способно склеивать, собирать лишь одну версию. Человек осознаёт одну альтернативу мира, как и сознание наблюдателя осознаёт только одно из состояний кота, отражающее одну классическую реальность.

#физикишутят

(Мой самый любимый анекдот.)

Едут Шрёдингер, Гейзенберг и Ом [13] в авто.

Патрульный останавливает их и спрашивает Гейзенберга, сидящего за рулём:

– Вы знаете, с какой скоростью вы двигались?

– Нет, зато я точно знаю, где нахожусь!

– Вы ехали 55 миль в час по дороге с ограничением в 35.

– Отлично! Теперь я не знаю, где я!

Всё это кажется патрульному подозрительным, и он просит открыть багажник.

– Вы в курсе, что у вас дохлый кот в багажнике?

– Теперь знаем! – кричит в ярости Шрёдингер.

Патрульный просит их пройти в отделение. Ом сопротивляется.

Глава 3

Квантовое самоубийство

По древнегреческой мифологии, жили как‑то три сестры-мойры: младшая создавала нити на веретене, средняя переплетала нити друг с другом, а старшая нити перерезала… Нити – это символы человеческой жизни: рождение, переплетение с жизнями других людей и смерть. И мойры показывали неотвратимость судьбы.

В целом из квантовой физики следует, что мир не детерминирован, наше будущее (и смерть) не предопределены. А что об этом говорит многомировая интерпретация? И как можно проверить, истинна ли многомировая интерпретация? Ответом на этот вопрос служит красивый мысленный эксперимент, названный «квантовое самоубийство».

Квантовое самоубийство – это эксперимент с котом Шрёдингера с точки зрения кота.

Представим, что на участника эксперимента направлено ружьё, которое стреляет или не