Текст книги "Квантовые миры и возникновение пространства-времени"

Физики проделали большой путь, чтобы исключить такие возможности, и выполнение «тестов Белла без всяких лазеек» превратилось в целое ремесло. Так, недавно был получен результат, призванный исключить возможность какого-либо неизвестного процесса в лаборатории влиять на способ измерения спина. Поэтому выбор эксперимента не доверили ни лаборанту, ни человеку за соседним столом, который мог бы воспользоваться генератором случайных чисел: его выбирали в зависимости от поляризации фотонов, излученных звездами, находящимися на расстоянии многих световых лет от нас. Если и имел место какой-то гнусный заговор с целью выставить мир полностью квантовомеханическим, то он должен был состояться сотни лет назад, когда эти фотоны только начинали свой путь. Такое возможно, но маловероятно.

Похоже, что квантовая механика вновь оказалась права. До сих пор квантовая механика всегда оказывалась права.

Часть II
Расщепление

6
Расщепление Вселенной
Декогеренция и параллельные миры

Вышедшая в 1935 году статья о квантовой запутанности под авторством Эйнштейна, Подольского и Розена (ЭПР) и реакция на нее Нильса Бора были последними громкими отзвуками в серии дебатов Бора и Эйнштейна об основах квантовой механики. Эти двое начали переписываться по поводу квантовой механики вскоре после того, как в 1913 году Бор предложил свою концепцию квантованных орбит электронов, а кульминации их спор достиг в 1927 году на Сольвеевском конгрессе. Согласно популярной версии событий, у Эйнштейна были некоторые возражения относительно быстро набирающего силу Копенгагенского консенсуса, и он изложил их Бору на семинаре. Весь вечер Бор провел за обдумыванием этих возражений, а потом за завтраком триумфально парировал их перед пристыженным Эйнштейном. Нам говорят, что Эйнштейн просто не cмог примириться с принципом неопределенности, и вспоминают его афоризм о том, что Бог не играет в кости.

На самом деле все было не так. Эйнштейна беспокоила прежде всего не случайность, а реализм и локальность. Его решимость спасти эти принципы достигла кульминации в статье ЭПР и в заявлении о том, что квантовая механика, должно быть, неполна. Однако к тому моменту он уже проиграл битву на пиар-фронте: физики во всем мире приняли копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, стали использовать ее для решения технических задач в атомной и ядерной физике, а также в зарождающихся дисциплинах физики частиц и квантовой теории поля. Следствия из статьи ЭПР как таковой были в основном проигнорированы физическим сообществом. Попытки бороться с нестыковками в самом сердце квантовой теории, а не работа над более насущными физическими проблемами стали восприниматься как дело несколько эксцентричное. Занятие, которому могут посвятить себя некогда продуктивные физики, достигшие почтенного возраста и готовые отойти от серьезных дел.

В 1933 году Эйнштейн покинул Германию и поступил на работу в только что образованный Институт перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, где и провел всю оставшуюся жизнь до 1955 года. После 1935 года его исследования были в основном сосредоточены на общей теории относительности и поисках единой теории гравитации и электромагнетизма, но он никогда не переставал думать о квантовой механике. Время от времени Бор посещал Принстон, и они с Эйнштейном возвращались к своим беседам.

Джон Арчибальд Уилер поступил на работу на физический факультет Принстонского университета в качестве ассистента профессора в 1934 году. Корпус факультета располагался на одной улице с институтом Эйнштейна. Позже Уилер прославился как один из крупнейших в мире экспертов по общей теории относительности – именно он популяризовал термины «черная дыра» и «червоточина». Но в начале карьеры он сосредоточился на изучении квантовых проблем. В течение недолгого времени он учился в Копенгагене у Бора, а в 1939 году он в соавторстве с Бором опубликовал одну из первых статей, посвященных делению ядра. Уилер восхищался Эйнштейном, но Бора он почитал. Как он выразился впоследствии: «Ничто так не убедило меня в том, что в человеческом роду есть представители, сравнимые своей мудростью с Конфуцием и Буддой, Иисусом и Периклом, Эразмом и Линкольном, как прогулки и разговоры в тени берез в лесу Клампенборг в обществе Нильса Бора».

Вклад Уилера в физику является весьма многосторонним. В частности, он был наставником талантливых аспирантов, среди которых оказались будущие нобелевские лауреаты Ричард Фейнман и Кип Торн. Был среди его учеников и Хью Эверетт III, предложивший радикально новый подход к пониманию основ квантовой механики. Мы уже вкратце охарактеризовали его основную идею: волновая функция есть отражение реальности, она гладко и непрерывно эволюционирует, и в момент квантового измерения эта эволюция приводит к возникновению множества отдельных миров, – но теперь у нас есть инструментарий, позволяющий сделать это правильно.

⚪ ⚪ ⚪

Гипотеза Эверетта, которая в результате легла в основу его диссертации, защищенной в 1957 году в Принстоне, может считаться чистейшим воплощением одного из любимых принципов Уилера, согласно которому теоретическая физика должна быть «радикально консервативной». Идея Уилера состоит в том, что успешной может считаться лишь такая физическая теория, которая подтверждена экспериментальными данными, но только в режимах, которые достижимы при постановке эксперимента. Под консервативностью понимается то, что нужно исходить из тех теорий и принципов, успешность которых уже доказана, а не вводить произвольно какие-то новые подходы там, где встречаются новые феномены. Теория также должна быть радикальной в том смысле, что прогнозы и следствия наших теорий должны всерьез восприниматься и в режимах далеко за пределами тех, что использовались в экспериментах. Фразы «нужно исходить» и «всерьез восприниматься» здесь крайне важны: конечно, новые теории оправданы, когда старые явно противоречат полученным данным, и тот факт, что прогноз воспринимается всерьез, не означает, что его не следует пересматривать в свете новой информации. Но философия Уилера заключалась в том, что начинать нужно осмотрительно, взяв за основу те аспекты природы, которые, как нам кажется, мы понимаем, а затем действовать смело, экстраполируя наши лучшие идеи до самых дальних закоулков Вселенной.

Отчасти Эверетта вдохновляли поиски квантовой гравитации, которой незадолго до этого заинтересовался Уилер. Остальная часть физики – материя, электромагнетизм, ядерные взаимодействия, – кажется, вполне укладывается в рамки квантовой механики. Но гравитация была (и остается) упрямым исключением. В 1915 году Эйнштейн предложил общую теорию относительности, согласно которой само пространство-время является динамической сущностью, чьи изгибы и искривления мы воспринимаем как силу гравитации. Но общая теория относительности – целиком классическая, в ней есть аналоги координаты и импульса для кривизны пространства-времени, и нет никаких ограничений для их измерения. Оказалось, что взять эту теорию и «проквантовать» ее, то есть создать теорию волновых функций пространства-времени, в противовес классическим представлениям о пространстве-времени, довольно сложно.

Хью Эверетт III (фото публикуется с разрешения архива Хью Эверетта III в Калифорнийском университете, Ирвайн, и Марка Эверетта)

С квантовой гравитацией связаны как технические сложности – вычисления обычно разбухают и приводят к огромным значениям в ответе, – так и концептуальные. Даже в квантовой механике, в которой бывает невозможно указать, где именно находится заданная частица, понятие «точки в пространстве» является совершенно определенным. Можно указать конкретное местоположение и поставить вопрос, какова вероятность найти частицу поблизости. Но если реальность состоит не из материи, распределенной в пространстве, а представляет собой квантовую волновую функцию, описывающую суперпозиции различных возможных пространств-времен, то как мы вообще можем спросить, «где» наблюдается конкретная частица?

Загадки только усложняются, если обратиться к проблеме измерения. К 1950-м годам позиция копенгагенской школы оформилась в доктрину, и физики примирились с идеей о том, что при акте измерения происходит коллапс волновой функции. Они даже согласились рассматривать процесс измерения как фундаментальную составляющую нашего лучшего описания природы. Или по крайней мере, не слишком об этом беспокоиться.

Но что делать, если рассматриваемая квантовая система – это целая Вселенная? В копенгагенском подходе критически важно разграничение между измеряемой квантовой системой и классическим наблюдателем, который выполняет измерение. Если система – это вся Вселенная, то все мы находимся в ней; нет никакого внешнего наблюдателя, к которому можно было бы апеллировать. Годы спустя Стивен Хокинг и другие ученые принялись изучать квантовую космологию, чтобы обсудить, как в самодостаточной Вселенной мог наступить самый первый момент времени, предположительно тот, в который произошел Большой взрыв.

В то время как Уилер и другие размышляли о технических проблемах квантовой гравитации, Эверетт увлекся этими концептуальными проблемами – особенно тем, как быть с измерениями. Ростки многомировой интерпретации проклюнулись в ходе затянувшейся за полночь дискуссии, состоявшейся в 1954 году. Тогда Эверетт беседовал с молодыми коллегами-физиками: Чарльзом Мизнером (также учеником Уилера) и Оге Петерсеном (ассистентом Бора, приехавшим из Копенгагена). Все участники сошлись во мнении, что по этому случаю было выпито изрядное количество хереса.

Очевидно, рассуждал Эверетт, если мы собираемся говорить о Вселенной в терминах квантовой теории, мы не можем выделить отдельную классическую область. Каждую часть Вселенной потребуется рассматривать согласно правилам квантовой механики, то же касается и наблюдателей внутри нее. Будет всего одно квантовое состояние, описываемое (термин предложил Эверетт) «универсальной волновой функцией» (а мы называем ее «волновой функцией Вселенной»).

Если все в мире квантовое, а Вселенная описывается единой волновой функцией, то как же должно происходить измерение? По всей видимости, полагал Эверетт, измерение происходит, когда одна часть Вселенной каким-то подходящим образом взаимодействует с другой ее частью. Он отметил, что подобное должно происходить автоматически, просто в силу эволюции волновой функции согласно уравнению Шрёдингера. Нам вообще не требуется изобретать никаких специальных правил измерения, ведь физические контакты происходят постоянно.

Именно поэтому, подготовив работу на эту тему, Эверетт назвал ее «Формулировка квантовой механики через “соотнесенные состояния”». Когда измерительный прибор взаимодействует с квантовой системой, они оказываются в состоянии запутанности друг с другом. Здесь нет никаких коллапсов волновой функции или классических областей. Сам прибор эволюционирует в суперпозицию, запутываясь с состоянием наблюдаемого предмета. Определенный с виду результат измерения («у электрона верхний спин») справедлив только по отношению к конкретному состоянию аппарата («я измерил спин электрона и узнал, что он верхний»). Другие возможные результаты экспериментов по-прежнему существуют и совершенно реальны, но относятся к другим мирам. Все, что от нас требуется – набраться смелости и признать то, о чем квантовая механика «пытается рассказать» нам с самого начала.

⚪ ⚪ ⚪

Давайте подробнее проговорим о том, что именно происходит в момент измерения, согласно теории Эверетта.

Допустим, у нас есть вращающийся электрон, который можно наблюдать в состоянии либо верхнего, либо нижнего спина относительно некоторой выбранной оси. До измерения электрон обычно находится в некоторой суперпозиции верхнего и нижнего спинов. Также у нас есть измерительный прибор, который сам является полноценной квантовой системой. Представьте, что она может находиться в суперпозиции трех разных возможностей: в ней может быть измерен верхний спин, в ней может быть измерен нижний спин либо спин может быть еще не измерен – последняя ситуация называется состоянием «готовности».

Тот факт, что измерительный прибор работает, говорит нам о том, как совместное состояние комбинированной системы «спин + измерительный прибор» эволюционирует согласно уравнению Шрёдингера. А именно, если начать с прибора в состоянии готовности и электрона в чистом состоянии верхнего спина, то состояние прибора гарантированно эволюционирует в чистое состояние «измерен верхний спин»:

Исходное состояние слева можно трактовать как: «верхний спин, прибор в состоянии готовности», тогда как состояние справа, где индикатор показывает на стрелку вверх, означает: «верхний спин, прибор измерил его и показал, что он верхний».

Аналогично возможность успешно измерить чистый нижний спин подразумевает, что прибор должен перейти из состояния «готовности» в состояние «измерен нижний спин»:

Естественно, мы хотим понять, что происходит, когда изначально спин находится не в чисто верхнем и не в чисто нижнем состоянии, а в некоторой суперпозиции обоих. Хорошая новость: нам уже известно все для этого необходимое. Правила квантовой механики ясны: если вы знаете, как эволюционирует система, начиная с двух разных состояний, то эволюция суперпозиции обоих этих состояний будет просто суперпозицией двух эволюций. Иными словами, имея в начале эксперимента спин в некоторой суперпозиции и измерительное устройство в состоянии готовности, получаем:

Итоговое состояние теперь представляет собой запутанную суперпозицию: спин верхний и измерен как верхний, плюс спин нижний и измерен как нижний. В этот момент уже не вполне корректно говорить: «спин находится в суперпозиции» или «прибор находится в суперпозиции». Запутанность не позволяет нам говорить о волновой функции спина или волновой функции устройства по отдельности, так как наблюдаемое состояние одного из этих компонентов может зависеть от того, в каком состоянии мы наблюдаем второй. Единственное, что мы можем сказать: «система “спин + прибор” находится в суперпозиции».

Это конечное состояние является ясной, однозначной, определенной и конечной волновой функцией для комбинированной системы «спин + прибор», если все, что мы делаем с системой, это преобразуем ее в соответствии с уравнением Шрёдингера. В этом и заключается секрет эвереттовской квантовой механики. Уравнение Шрёдингера предписывает, что состояние точного измерительного прибора постепенно эволюционирует в макроскопическую суперпозицию, которую мы в конечном итоге интерпретируем как разветвление на отдельные миры. Мы не привносим миры в эту картину – они существовали всегда, и уравнение Шрёдингера неизбежно делает их реальными. Проблема в том, что в воспринимаемой нами реальности нам не попадаются суперпозиции, в которые были бы вовлечены крупные макроскопические объекты.

Традиционный способ обойти эту проблему – всячески выкручиваться с правилами квантовой механики. Согласно одним подходам, уравнение Шрёдингера применимо не всегда, другие трактовки таковы, что кроме волновой функции требуется учитывать иные переменные. Копенгагенская интерпретация с самого начала запрещает считать измерительный прибор частью квантовой системы, а коллапс волновой функции трактует как отдельный способ эволюции квантового состояния. Так или иначе, все подходы сопряжены с ухищрениями, лишь бы не считать суперпозиции, подобные вышеописанной, истинным и полным описанием природы. Как впоследствии выразился Эверетт, «Копенгагенская интерпретация безнадежно неполна, поскольку априори опирается на классическую физику… кроме того, со своей концепцией “реальности” макроскопического мира и отказом в ней миру микрокосмоса она чудовищна в философском отношении».

Эверетт предлагал простой выход: прекратить изворачиваться. Принять ту реальность, которая раскрывается в уравнении Шрёдингера. Обе части конечной волновой функции действительно существуют. Они просто описывают отдельные, более никогда не пересекающиеся миры.

Эверетт не привносил в квантовую механику ничего нового, а, напротив, удалил некоторые избыточные громоздкие части ее формализма. По выражению физика Теда Банна, любая неэвереттовская версия квантовой механики – это теория об «исчезающих мирах». Если вас не устраивает множественность миров, то придется повозиться либо с природой квантовых состояний, либо с их обычной эволюцией, чтобы от этих миров избавиться. Стоит ли игра свеч?

⚪ ⚪ ⚪

Здесь назревает вопрос. Нам известно, как волновые функции представляют суперпозиции различных возможных результатов измерений. Волновая функция электрона может поместить его в суперпозицию различных возможных координат, а также в суперпозицию верхнего и нижнего спинов. Но у нас не возникает искушения сказать, что каждое из слагаемых суперпозиции существует в отдельном «мире». Действительно, такое утверждение было бы непоследовательным. Электрон, находящийся в чистом состоянии верхнего спина по вертикальной оси, находится в суперпозиции верхнего и нижнего спинов относительно горизонтальной оси. Сколько же миров описывает такая волновая функция – один или два?

Эверетт подумал, что логически непротиворечиво предположить следующее: суперпозиции, в которые вовлечены макроскопические объекты, описывают разные миры. Но на тот момент, когда он это писал, у физиков еще не было достаточного технического оснащения, чтобы эта идея могла оформиться окончательно. Понимание пришло позже, когда удалось осмыслить феномен под названием «декогеренция». Идея декогеренции, предложенная в 1970 году немецким физиком Хансом Дитером Цехом, заняла центральное место в представлениях ученых о квантовой динамике. Для современного эвереттианца декогеренция – абсолютно необходимый элемент для осмысления квантовой механики. Она раз и навсегда объясняет кажущийся «коллапс» волновой функции при измерении квантовых систем – а также что на самом деле представляет собой «измерение».

Мы знаем, что существует всего одна волновая функция – волновая функция Вселенной. Но говоря об отдельных микроскопических частицах, мы учитываем, что они могут оказаться в таких квантовых состояниях, которые не будут запутаны со всем остальным миром. В таких случаях разумно говорить о «волновой функции данного конкретного электрона» и так далее, держа в уме, что это всего лишь удобное упрощение, допустимое при изучении систем, не запутанных с чем-либо еще.

С макроскопическими объектами все не так просто. Рассмотрим наш аппарат для измерения спина и предположим, что мы поместили его в суперпозицию, измерив верхний и нижний спины. На циферблате этого прибора есть стрелка, указывающая либо вверх, либо вниз. Подобный аппарат не отделен от всего остального мира. Даже если кажется, что он просто стоит на месте, в него постоянно врезаются молекулы воздуха, от него отскакивают фотоны видимого света и так далее. Назовем прочую материю – то есть всю остальную Вселенную – средой. В обычных ситуациях невозможно предотвратить взаимодействие макроскопического объекта с окружающей средой, даже если делать все очень аккуратно. Вследствие этих взаимодействий аппарат оказывается запутан с окружающей средой: например, фотон отразится от него, если стрелка будет в одном положении, но будет поглощен, если стрелка будет указывать куда-то еще.

Таким образом, волновая функция, записанная выше, где аппарат был запутан с кубитом, не отражала всю ситуацию целиком. Заключив состояния среды в фигурные скобки, мы должны были бы записать:

В данном случае не важно, каковы именно состояния окружающей среды, поэтому мы изобразили их как разный фон и обозначили {C0}, {C1} и {C2}. Мы не будем (и как правило, не сможем) отслеживать, что именно происходит в среде, – это слишком сложно. Дело не ограничивается тем, что единственный фотон по-разному взаимодействует с разными компонентами волновой функции аппарата, – фотонов будет огромное множество. Никто не может отследить действия каждого фотона и каждой частицы в комнате.

Этот простой процесс – когда макроскопические объекты запутываются с окружающей средой, которую мы не можем отследить, – и называется декогеренцией, следствия которой меняют всю Вселенную. Декогеренция вызывает разделение, или ветвление, волновой функции на множество миров. Любой наблюдатель разделяется на множество копий вместе со всей остальной Вселенной. После каждого ветвления каждый из таких «клонов» наблюдателя оказывается в мире, где измерение привело к некоторому конкретному результату. Всем клонам кажется, что волновая функция сколлапсировала. Но мы-то знаем, что коллапс кажущийся и обусловлен декогеренцией, приводящей к разветвлению волновой функции.

Мы не знаем, как часто происходит ветвление и разумно ли вообще задавать этот вопрос. Все зависит от того, конечно или бесконечно число степеней свободы во Вселенной, и на этот вопрос фундаментальная физика сегодня ответа не дает. Но мы знаем, что ветвление происходит очень активно: оно случается всякий раз, когда квантовая система, находящаяся в суперпозиции, запутывается с окружающей средой. В теле человека каждую секунду происходит радиоактивный распад примерно 5000 атомов. Если при каждом акте распада волновая функция делится надвое, это означает, что каждую секунду возникает 2⁵⁰⁰⁰ новых ветвлений. Это чрезвычайно много.

⚪ ⚪ ⚪

Все-таки что же такое «мир»? Мы только что записали всего одно квантовое состояние, описывающее спин, аппарат и окружающую среду. Почему мы говорим, что это состояние описывает два мира, а не один?

Хорошо бы, чтобы в одном мире соблюдалось следующее условие: его разные части, по крайней мере, могут влиять друг на друга. Рассмотрим такой сценарий «призрачного мира» (не как описание реальности, а в качестве запоминающейся аналогии): умирая, любое существо превращается в призрак. Эти призраки могут видеть друг друга и общаться друг с другом, но не могут видеть нас и говорить с нами – то же касается и нас. Они живут на отдельной Призрачной Земле, где могут строить себе призрачные дома и ходить на свою призрачную работу. Но ни они, ни их окружение не могут взаимодействовать с нами и окружающей нас материей каким-либо образом. В данном случае разумно говорить, что призраки населяют по-настоящему отдельный призрачный мир, по той фундаментальной причине, что любые события призрачного мира абсолютно никак не влияют на события, происходящие в нашем мире.

Теперь применим такой же критерий к квантовой механике. Нас не интересует, могут ли спин и прибор, его измеряющий, влиять друг на друга, – очевидно, могут. Нас волнует, может ли один компонент, скажем, волновой функции аппарата (например, элемент функции, где стрелка на циферблате указывает вверх) влиять на другой компонент – скажем, на тот, где стрелка указывает вниз. Ранее мы уже сталкивались ровно с такой ситуацией – той, в которой волновая функция влияет сама на себя, – когда рассматривали феномен интерференции в эксперименте с двумя щелями. Когда мы пропускали электроны через две щели, не фиксируя, через которую из щелей они прошли, на экране за щелями мы наблюдали интерференционные полосы – и приписывали такой эффект взаимному гашению и усилению тех вероятностных вкладов, которые поступают от обеих щелей. Критически важно следующее: в данном случае подразумевалось, что электрон по пути к экрану не взаимодействовал и не запутывался с чем бы то ни было, то есть декогеренция не происходила.

Если же, напротив, мы фиксировали, через какую из щелей прошел электрон, интерференционные полосы исчезали. На тот момент мы связывали это с самим фактом измерения, в результате которого волновая функция электрона коллапсировала, и он проходил ровно через одну из двух щелей. Но Эверетт рассказывает нам гораздо более убедительную историю.

На самом деле электрон запутывался с детектором, проходя через щель, а детектор после этого быстро запутывался с окружающей средой. Этот процесс аналогичен вышеописанному процессу со спином, с той лишь разницей, что на этот раз мы измеряли, через какую из щелей прошел электрон – левую (L) или правую (R):

Никаких таинственных коллапсов: волновая функция осталась на своем месте, она успешно продолжает эволюционировать согласно уравнению Шрёдингера, оставляя нас в суперпозиции с двумя запутанными состояниями. Однако обратите внимание, что происходит, когда электрон продолжает путь к экрану. Как и ранее, состояние любого электрона, оказавшегося в определенной точке экрана, складывается из двух составляющих: одна от левой щели L, а другая от правой R. Но теперь эти составляющие не интерферируют друг с другом. Чтобы получить интерференцию, мы должны сложить две равные по модулю противоположные величины:

1 + (–1) = 0.

Но на экране нет такой точки, где нашлись бы равные по модулю и при этом противоположные слагаемые волновой функции электрона от щелей L и R, так как, проходя через эти щели, электрон запутывается с разными состояниями остальной части мира. Говоря «равные и противоположные», мы имеем в виду именно «равные и противоположные», а не «равные и противоположные, не считая той штуки, с которой возникла запутанность». Попадание в запутанность с различными состояниями детектора и среды – иными словами, наступление декогерентности – означает, что две части волновой функции электрона больше не могут интерферировать друг с другом. Таким образом, они вообще не могут взаимодействовать. Поэтому, во всех смыслах, они относятся к отдельным мирам[13]13
  Множество всех ветвей волновой функции отличается от феномена Мультивселенной, рассматриваемого в космологии. Космологическая Мультивселенная – это просто совокупность областей пространства, как правило сильно удаленных друг от друга, где локальные условия сильно различаются.


[Закрыть]. Для всех объектов, запутанных с одной ветвью волновой функции, остальные ветви волновой функции будут просто «пристанищем призраков».

Многомировая интерпретация квантовой механики раз и навсегда избавляется от всех тайн, связанных с процессом измерения и коллапсом волновой функции. Нам не требуются специальные правила, по которым следовало бы проводить наблюдение: волновая функция постепенно эволюционирует в соответствии с уравнением Шрёдингера. Нет ничего особенного в «измерении» и «наблюдателе». Измерение – это любое взаимодействие с квантовой системой, из-за которого она запутывается с окружающей средой, провоцирующее декогеренцию и ветвление на отдельные миры, а наблюдатель – это любая система, с подачи которой происходит такое взаимодействие. В частности, сознание никак с этим не связано. В качестве «наблюдателя» может выступать дождевой червь, микроскоп или камень. Нет даже ничего особенного в макроскопических системах, за тем исключением, что им никак не уйти от взаимодействий с окружающей средой и, следовательно, запутывания с нею. Цена, которую мы платим за столь простую и мощную унификацию квантовой механики, – признание существования множества отдельных миров.

⚪ ⚪ ⚪

Эверетт не был знаком с декогеренцией, поэтому предложенная им картина не была такой надежной и полной, какой мы ее изобразили. Но его способ переосмысления проблемы измерения и предложенная им унифицированная картина квантовой механики с самого начала располагали к себе. Даже в теоретической физике бывает обычное везение – человек нащупывает важную идею, поскольку оказался в нужном месте в нужное время, а не в силу собственной исключительности. Но не таков был Хью Эверетт: все, кто его знал, в один голос говорят о его невероятной интеллектуальной одаренности. Из его текстов понятно, что он целиком и полностью понимал значение своих идей. Если бы он дожил до наших дней, то с успехом подключился бы к современным дискуссиям об основаниях квантовой механики.

Сложнее было убедить в ценности этих идей других людей – в том числе его научного руководителя. Лично Уилер оказывал Эверетту большую поддержку, но также был предан и своему наставнику Бору и убежден в разумности копенгагенской интерпретации. С одной стороны, он хотел широко объявить об идеях Эверетта, но с другой – желал убедиться, что они не будут восприняты как прямое посягательство на боровскую трактовку квантовой механики.

Но теория Эверетта действительно напрямую атаковала предложенную Бором картину. Сам Эверетт это знал, и ему нравилось излагать суть этой атаки в образных выражениях. Так, в одном из ранних вариантов своей диссертации Эверетт иллюстрировал ветвление волновой функции, проводя аналогию с делением амебы: «Можно представить разумную амебу с хорошей памятью. По мере того как идет время, амеба все время делится, и всякий раз дочерние амебы имеют всю память предка. Следовательно, у амебы будет не линия жизни, а древо жизни». Уилеру претила прямота этой (довольно точной) метафоры, набросанной на полях рукописи. «Делится? Подберите слово получше». Научный руководитель и ученик без конца спорили о том, как лучше выразить новую теорию: Уилер выступал за осторожные и благоразумные формулировки, а Эверетт – за смелость и ясность.

В 1956 году, когда Эверетт заканчивал работу над диссертацией, Уилер побывал в Копенгагене и показал новый сценарий Бору и его коллегам, в том числе Оге Петерсену. По крайней мере, он попытался это сделать. К тому времени учение о квантовой теории, построенной по принципу «волновые-функции-коллапсируют-и-не-докучай-мне-вопросами-как» оформилась в догму, и те, кто ее принимал, не были заинтересованы в пересмотре оснований: ведь предстояло выполнить еще столько интересной прикладной работы. Трансатлантическая переписка между Уилером, Эвереттом и Петерсеном продолжалась, в том числе когда Уилер вернулся в Принстон и помог Эверетту окончательно доработать диссертацию. Борьба, сопутствовавшая этому процессу, отражается в эволюции самой работы: первый черновик Эверетта назывался «Квантовая механика методом универсальной волновой функции», а окончательная версия – «Волновая механика без вероятностного компонента». Этот документ, позже названный «расширенной версией» диссертации, был опубликован только в 1973 году. «Краткую версию» Эверетт в конце концов подал на соискание степени PhD[14]14
  Аналог ученой степени «кандидат наук». – Примеч. науч. ред.


[Закрыть] под названием «Об основаниях квантовой механики», а в 1957 году она была опубликована как «Формулировка квантовой механики через “соотнесенные состояния”». В нее не попали многие из самых сочных изначально подготовленных Эвереттом разделов, включая исследования основ теории вероятности и информации, а также обзор проблемы квантовых измерений. Вместо этого Эверетт сосредоточился на возможностных приложениях его теории в квантовой космологии. (В опубликованной работе не было ни одного упоминания об амебах, но Эверетт ухитрился вставить слово «деление» в сноску, добавленную уже при корректуре, когда Уилер этого уже не видел.)