Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса - Брайан Грин

В последующих разделах я остановлюсь на этом более подробно и рассмотрю различные попытки решения. Хочу предупредить: мы сейчас обсуждаем вопросы, которые находятся на самом переднем крае науки, поэтому мнения о том, где мы сейчас находимся, сильно расходятся.

Вероятная проблема

Критика многомирового подхода часто сводится к тому, что этот подход слишком причудлив, чтобы быть правильным. История физики учит нас, что успешные теории просты и элегантны; они объясняют экспериментальные данные на основе минимального количества допущений и приводят к точному пониманию. Теория, в которой вселенные сыплются как из рога изобилия, далека от этого идеала.

Сторонники многомирового подхода справедливо говорят, что при оценке сложности научной теории не следует сосредотачиваться на её следствиях. Значение имеют лишь её фундаментальные свойства. В многомировом подходе считается, что всего одно уравнение — уравнение Шрёдингера — управляет распространением всех волн вероятности, так что по простоте формулировки и экономности допущений с этим подходом трудно соревноваться. Копенгагенский подход никак не проще. Он тоже основан на уравнении Шрёдингера, но при этом содержит туманное, плохо определённое предписание, когда уравнение Шрёдингера не следует применять, и ещё менее понятное описание, касающееся процесса схлопывания волны вероятности, который, как предполагается, имеет место быть. То, что многомировой подход приводит к исключительно богатой картине реальности, говорит о неблагонадёжности теории не более, чем разнообразие жизни на Земле говорит против дарвиновского естественного отбора. Механизмы, фундаментально простые по своей сути, могут привести к сложным заключениям.

Тем не менее, хотя отсюда следует, что бритва Оккама недостаточно остра, чтобы отсечь многомировой подход, переизбыток вселенных действительно приводит к потенциальному затруднению. Ранее я говорил, что физики, применяя какую-нибудь теорию, должны излагать её в двух ипостасях — описывать эволюцию мира с математической стороны, а затем интерпретировать полученные математические результаты с позиции нашего опыта. Но на самом деле есть ещё и третья сторона, связанная с первыми двумя, и физики должны её рассмотреть. Для квантовой механики эта третья сторона выглядит следующим образом: наша уверенность в квантовой механике идёт от её феноменального успеха в объяснении экспериментальных данных. Если физик-теоретик, используя квантовую механику, вычисляет, что при повторении некоторого эксперимента один результат будет возникать, скажем, в 9,62 раза чаще, чем другой, то именно это физик-экспериментатор будет устойчиво наблюдать в своих экспериментах. Перевернув эту фразу, можно сказать, что если эксперимент разойдётся с квантово-механическими предсказаниями, то экспериментаторы придут к выводу, что теория не верна. На самом деле, будучи аккуратными исследователями, они сделают более осторожное заключение. Экспериментаторы скажут, что сомневаются в правильности квантовой механики, но при этом отметят, что их результаты не отвергают эту теорию полностью. Даже для монетки идеальной формы, если её подбросить 1000 раз, может не получиться ожидаемой 50-процентной вероятности выпадения орла или решки. Но чем больше отклонение, тем больше оснований подозревать, что форма монетки отнюдь не идеальна; чем больше экспериментальные отклонения от предсказаний квантовой механикой, тем сильнее экспериментаторы будут подозревать, что теория ошибочна.

То, что уверенность в квантовой механике можно поколебать на основе полученных результатов, является важным моментом. Для любой предложенной научной теории, которая была подходящим образом развита и понята, мы должны быть в состоянии сказать, хотя бы в принципе, что если при осуществлении такого и такого эксперимента мы не получаем такого и такого результата, наша вера в эту теорию должна ослабнуть. И чем сильнее наблюдения отклоняются от предсказаний, тем меньше должно быть доверия такой теории.

Одно из затруднений с многомировым подходом и причина, по которой он остаётся спорным, состоят в том, что он способен лишить нас этих способов оценки уровня доверия к квантовой механике. И вот почему. При подбрасывании монетки я знаю, что с вероятностью 50 процентов выпадет решка и с вероятностью 50 процентов выпадет орёл. Но это заключение основывается на привычном допущении, что подбрасывание монетки даёт единственный результат. Если в одном мире выпадает орёл, а в другом решка, и более того, если есть копия меня в каждом мире, смотрящая на тот или иной результат, то какой тогда смысл у обычной вероятности? В одном мире будет некто, кто выглядит точно как я, обладает всей моей памятью и искренне утверждает, что он — это я, который видит, что выпала решка; а также будет другой, также уверенный что он — это я, который видит, что выпал орёл. Так как выпадают оба результата — есть Брайан Грин, видящий решку, и Брайан Грин, видящий орла, — то привычной вероятности того, что Брайан Грин с равным успехом увидит орла или решку, теперь, по-видимому, не останется.

То же самое можно сказать и про электрон, волна вероятности которого сосредоточена вблизи Земляничных полей и мемориала Гранта (рис. 8.16б). Традиционные квантовые рассуждения говорят, что у вас, экспериментатора, есть 50-процентая вероятность обнаружить электрон в одном из двух мест. Но в рамках многомирового подхода имеют место оба результата. Есть вы, который обнаружит электрон в Земляничных полях, и другой вы, который обнаружит его в мемориале Гранта. Поэтому как понимать традиционные вероятностные предсказания, которые в этом случае говорят, что с равной вероятностью вы обнаружите электрон в одном месте или в другом?

Естественная реакция многих людей, когда они в первый раз сталкиваются с этим вопросом, состоит в том, что они думают, что среди различных ваших копий в многомировом подходе есть какая-то одна, более реальная, чем все остальные. Даже если каждый из вас в любом из миров выглядит одинаково и имеет одинаковые воспоминания, люди будут думать, что только один из вас это действительно вы. И, продолжая эту линию рассуждения, это именно тот вы, который наблюдает один и только один результат, соответствующий вероятностным предсказаниям. Мне нравится подобный ответ. Много лет назад, когда я впервые узнал об этих идеях, я тоже так отвечал. Но эти рассуждения не имеют ничего общего с многомировым подходом. Ему свойственен минималистский стиль. Распространение волн вероятности непосредственно управляется уравнением Шрёдингера. И ничем более. Чтобы представить, что одна из ваших копий это «настоящий» вы, нужно проговорить что-нибудь в духе Копенгагенской школы. Схлопывание волны в копенгагенском подходе — это грубый способ сделать один и только один результат реальным. Если в многомировом подходе вы представите, что лишь одна ваша копия это действительно вы, то получится, что вы делаете то же самое, только менее заметно. Такие действия сведут на нет саму причину появления многомирового подхода. Он возник из попытки Эверетта исправить недочёты Копенгагенской школы, и план состоял в том, чтобы не привлекать ничего, кроме проверенного на опыте уравнения Шрёдингера.

Осознание этого выставляет многомировой подход совсем в другом свете. Наша уверенность в квантовой механике основана на экспериментальном подтверждении её вероятностных предсказаний. Однако в многомировом подходе трудно видеть, какую вообще роль играет вероятность. Тогда как можно говорить о третьей стороне вопроса, которая должна заложить основу нашей уверенности в многомировом подходе? Вот это действительно незадача.

Если подумать, то совсем не удивительно, что мы упёрлись в эту стену. В многомировом подходе нет ничего вероятностного. Распространение волны, её исходный и конечный профиль совершенно и полностью детерминировано описываются уравнением Шрёдингера. Никакой игры в кости; никакой крутящейся рулетки. В противоположность этому, в копенгагенском подходе вероятность возникает посредством туманно определённого схлопывания волны, вызванного измерением (напомним, чем больше высота волны в данной точке, тем больше вероятность того, что в результате схлопывания частица окажется именно там). Именно это является одним из ключевых моментов копенгагенской интерпретации, где начинается «игра в кости». Но так как многомировой подход отказывается от схлопывания, он отказывается от традиционной точки вхождения для вероятности.

Итак, есть ли в многомировом подходе место для вероятности?

Вероятность и множественность миров

Определённо можно сказать, что Эверетт считал ответ на этот вопрос положительным. Основная часть чернового варианта его диссертации 1956 года, а также урезанная версия 1957 года была посвящена объяснению того, как инкорпорировать вероятность в многомировой подход. Но дебаты не прекращаются и спустя полвека. Среди физиков и философов, потративших всю жизнь в поисках ответа на этот вопрос, имеется широкий диапазон мнений насчёт того, где и как встречаются множественность миров и вероятность. Некоторые из них утверждают, что проблема нерешаема, поэтому от многомирового подхода следует отказаться. Другие считают, что вероятность, или по крайней мере нечто, что можно назвать вероятностью, действительно присутствует в этом подходе.