Мир по Эйнштейну. От теории относительности до теории струн - Тибо Дамур

Другими словами, возвращаясь к нашей кинематографической аналогии, Эверетт говорит нам, что среди шума объединенного фильма со всеми его многочисленными наложениями существуют подфильмы с (более или менее) четкими изображениями, которые развиваются во времени в соответствии с (более или менее) логичными сценариями. Важным моментом здесь является то, что действия персонажей, вокруг которых развивается сюжет подобного подфильма, в каждый момент (почти) исключительно определяются только теми событиями, которые происходили в предыдущих кадрах этого же подфильма.

Дадим кинематографический пример этой идеи. В центре чудесного фильма Фрэнка Капры «Эта замечательная жизнь» герой Джордж Бейли, которого играет Джеймс Стюарт, хочет совершить самоубийство в канун Рождества, поскольку считает себя бесполезным неудачником. Тогда Ангел Кларенс воссоздает перед его (и нашими) глазами с самого начала фильм о том, что было бы, если бы Джорджа никогда не существовало. Этот второй фильм также развивается последовательно и постепенно начинает довольно сильно отличаться от первого, т. е. от первой половины фильма Капры. Идея Эверетта, по существу, состоит в том, что в полной квантовой реальности две половинки фильма (с участием и без участия Джорджа Бейли) накладываются друг на друга и, таким образом, проигрываются одновременно. Тем не менее в каждом подфильме каждый персонаж знает только о том, что произошло и происходит в его собственном слое фильма и «не имеет представления» о «существовании» другого подфильма, проигрываемого в соседнем слое.

Наконец, обратим внимание, что Эверетт не полностью установил необходимость того, что он предложил. Выдвигая гипотезу о существовании подфильмов, которые не перемешиваются друг с другом, он реализовал основное желание Эйнштейна (Probabilitatem esse deducendam), а именно оправдал связь между амплитудой существования A (q) и вероятностью для наблюдателя увидеть соответствующую конфигурацию q{168}. Позже другие физики доказали (кажущееся) существование подфильмов, которые не взаимодействуют друг с другом, изучая то, что теперь называется декогеренцией между двумя возможными подфильмами{169}.

Отметим также, что благодаря Брайсу Девитту, который вывел интерпретацию Эверетта из забвения, она получила название «интерпретации множественных миров». Это название отвечает существованию многочисленных неинтерферирующих подфильмов внутри общего, многократно экспонированного фильма. Поэтому можно сказать, что в каждый момент времени мир «расщепляется» на несколько слегка различных версий, которые сами расщепляются в следующий момент времени и т. д. Это приводит к образу мира, который непрерывно «разветвляется» на множество отдельных миров. Такой образ был использован многими выдающимися физиками, хорошо понимающими интерпретацию Эверетта: в частности, Брайсом Девиттом и Дэвидом Дойчем{170}. Я все же нахожу этот образ не совсем подходящим, поскольку он предполагает полное расщепление между отдельными классическими мирами, подобно расщеплению одной клетки на две и их дальнейшему необратимому размножению. Я предпочитаю более строго придерживаться формализма теории и говорить о множественном, но едином мире, т. е. об одном, многократно экспонированном фильме.

Вспомним, наконец, что, классифицируя реальность множественного мира, можно было бы (и фактически необходимо) понимать слово «мир» в смысле Минковского, т. е. как пространство-время. Классическая (в смысле неквантовая) релятивистская реальность отождествляется с единственным пространством-временем, т. е. с четырехмерным миром. В нашей кинематографической аналогии такой мир соответствует одному фильму: последовательности (или «стопке») трехмерных изображений. Квантовая реальность соответствует многократно экспонированному фильму, т. е. стопке наложенных изображений. Заметьте, что в такой стопке можно априори различать очень большое количество подфильмов, гораздо большее, чем число слоев экспозиции в одном мгновенном изображении. Действительно, если рассмотреть мини-фильм из трех последовательных изображений, каждое из которых имеет два слоя экспозиции, можно собрать 2 × 2 × 2 = 2³ подфильмов, где каждое изображение выбирается наугад из двух возможных изображений в предыдущие моменты общего фильма. Эверетт тем не менее говорит о том, что большинство из этих подфильмов «существуют» с амплитудой, слишком слабой для восприятия. Лишь некоторые «квазиклассические подфильмы», чьи амплитуды усилены эффектом позитивной интерференции, будут «существовать» с амплитудой, достаточно сильной, чтобы восприниматься{171}.

Кантовость квантовости

Читатель, возможно, думает, что Эверетт и те, кто принимает его точку зрения, воистину вышли за пределы «разумного», поскольку идея такого фантасмагорического множественного мира слишком абсурдна, чтобы приниматься всерьез. Именно из-за откровенно «абсурдного» характера идея Эверетта игнорировалась и отвергалась (в частности, Бором), и это табу действовало почти 30 лет. Даже сегодня некоторые эксперты по вопросам квантовой механики проявляют неодобрение, скептически отвергая интерпретацию Эверетта и утверждая, что она бесцеремонно нарушает принцип логической простоты, сформулированный Уильямом Оккамой: «Не следует умножать сущности сверх необходимого».

Напротив, мы хотели бы отметить, что интерпретация Эверетта характеризуется логической простотой. Это единственная интерпретация квантовой теории, которая не добавляет к теории каких-либо чужеродных (физических или метафизических) элементов{172}. По нашему мнению, это единственно возможная интерпретация (см. приведенную выше цитату Брайса Девитта), которая находит свое подтверждение в самой строгой и наиболее рациональной теории познания, принадлежащей немецкому философу Иммануилу Канту.

Одна из основных задач Канта состояла в том, чтобы прояснить «природу» объектов (пространства, времени, силы и материи), о которых говорит наука, и понять, до какой степени являются «истинными» научные утверждения об этих объектах. Например, является ли «абсолютное» пространство, предложенное Ньютоном, чем-то «реальным», что существует само по себе, независимо ни от чего? Является ли геометрия Евклида истинным атрибутом пространства в априорном смысле, до проведения каких-либо экспериментальных проверок? Здесь не место детально обсуждать ответы Канта на эти вопросы{173}. Просто скажем, что, даже если Кант безусловно признавал важность экспериментов в развитии физики, он все же придерживался позиции, что эксперимент может быть по-настоящему плодотворен, только если здравый смысл «выступает вперед», предлагая логико-математическую основу, которая позволяет анализировать экспериментальные результаты и придавать им определенный смысл. Эта концепция коренным образом изменяет само понятие «реальности», т. е. суть того, что является «объектом», или «предметом изучения», для разумного наблюдателя. Как писал Кант:

«До сих пор предполагалось, что всякие наши знания должны сообразоваться с предметами. При этом, однако, кончались неудачей все попытки через понятия что-то априорно установить относительно предметов […] Поэтому следовало бы попытаться выяснить, не разрешим ли мы задачи метафизики более успешно, если будем исходить из предположения, что предметы должны сообразовываться с нашим познанием…»

Давайте применим эту философию к интерпретации квантовой теории. Это приведет к тому, что я бы определил как «кантовость квантовости», где слово «кантовость» относится к какому-либо абсолютно рациональному подходу. Таким образом, кантовость квантовости требует от нас, чтобы наше понимание «объектов», т. е. само понятие реальности (слово «реальность» происходит от латинского res = вещи) сообразовывалось с «нашим познанием», т. е. с самой квантовой теорией.

Действительно, квантовая теория была проверена с помощью огромного количества экспериментов, которые, в частности, подтвердили справедливость ее самых «причудливых» следствий, таких как запутанность разделенных систем, предсказанная Эйнштейном – Подольским – Розеном, и суперпозиция различных макроскопических состояний типа пороховой бочки Эйнштейна или кота Шредингера{174}. До получения опровергающей информации можно и в действительности необходимо рассматривать квантовую теорию как строго установленное знание. Далее, если мы хотим с помощью этого знания, т. е. математического формализма квантовой теории, понять природу «квантовых объектов» или «квантовой реальности», мы с неизбежностью приходим к точке зрения Эверетта, так как это единственная «интерпретация», основанная исключительно на формализме теории, т. е. не добавляющая ни «туманной метафизики», ни устных заклинаний, ни каких-либо новых, неподтвержденных гипотез.