, – вспоминал позже Мермин. «Что именно отличает некоторые физические системы, которые играют роль “измерителя”? – спрашивал Белл голосом, полным сарказма. – Неужели волновой функции мира пришлось дожидаться скачка на протяжении тысяч миллионов лет, пока не появилось одноклеточное живое существо? Или ей пришлось подождать еще немного, пока не появится чуть более квалифицированная система <…> с докторской степенью?»[635] Затем Белл указал на недостатки в обычной системе преподавания квантовой физики (приведя для примера несколько ляпсусов из конкретных учебников) и, наконец, изложил два, по его мнению, наиболее многообещающих подхода к интерпретации квантовой физики: теории волны-пилота и спонтанного коллапса. А закончил постановкой амбициозной задачи: «Главный вопрос, по моему мнению, таков: какая из этих двух картин может (и может ли вообще какая-нибудь из них) быть преобразована [так, чтобы обеспечивать совместимость со специальной теорией]?[636]»
Но самому Беллу, хотя в своем выступлении в Эриче он об этом и не упомянул, помимо волны-пилота и спонтанного коллапса нравилась еще одна возможность. «“Многомировая интерпретация” кажется мне слишком экстравагантной, а главное, экстравагантно расплывчатой гипотезой, – говорил Белл в 1986 году. – Я бы даже мог отбросить ее как несерьезную. И все-таки <…>, возможно, в ней есть что-то, особенно в свете парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена. Она могла бы пригодиться, мне кажется, для того, чтобы сформулировать некоторую точную версию этого парадокса, чтобы затем проверить, действительно ли он существует. А существование множества возможных миров может примирить нас с существованием нашего собственного <…>, которое в каких-то смыслах иногда кажется в высшей степени невероятным»[637]. Хотя со времени смерти Белла количество физиков, интересующихся волнами-пилотами и спонтанным коллапсом, выросло, многомировая интерпретация в последние десятилетия XX века приобрела намного большую популярность и даже несколько скандальную славу. Причиной этому были в основном вовсе не работы Белла и не какие-либо другие исследования в области квантовой физики. Нет, концепция множества миров с шумом вернулась в науку благодаря исследованиям в совершенно иной области физики, области, изучающей не смехотворно малое, но немыслимо огромное – Вселенную в целом.
11Копенгаген против Вселенной
«Если бы среди физиков проводился опрос, – писал в 1970 году Брюс Девитт, – то большинство объявило бы себя членами копенгагенского лагеря, точно так же как большинство американцев заявили бы, что верят в “Билль о правах”, независимо от того, читали они его или нет»[638]. Девитту удалось убедить редактора Physics Today, ежемесячного журнала для членов Американского физического общества, опубликовать его статью об основаниях квантовой физики. Знаком изменившегося времени было то, что уговорить редактора, Хобарта Эллиса – мл., оказалось совсем не так уж трудно. «Лично мне уже давно очень не по душе явные противоречия в квантовой механике и ее интерпретации, которые физики, похоже, готовы терпеть, – писал он Девитту. – Думаю, общий обзор различных интерпретаций квантовой механики без специального акцента на какой-то одной из них был бы интересен»[639].
Статья Девитта «Квантовая механика и реальность» действительно содержала обзор нескольких таких интерпретаций. Но Девитт вполне ясно выразил и собственные взгляды. «Копенгагенская точка зрения создает впечатление, что коллапс [волновой функции], и даже сама волновая функция – плод воображения, – писал он. – Но если это впечатление верно, то что же такое реальность? Как можем мы настолько бесцеремонно обращаться с объективно существующим миром, который с такой несомненностью нас окружает?»[640] По словам Девитта, рассматривая систему в состоянии квантовой суперпозиции типа «кота Шрёдингера», большинство физиков «воображают, что [измерительное устройство] впадает во что-то вроде состояния шизофрении, в котором оно неспособно решить, какое значение оно находит для этой системы», живого кота или мертвого. Эта проблема, заключает он, не решена в рамках копенгагенской интерпретации. А другие интерпретации, например предложенная Бомом, добавляли в квантовую физику скрытые переменные – в чем, по мнению Девитта, никакой необходимости не было. «Что, если мы провозгласим, что уравнение Шрёдингера – это все и, кроме него, мы ни в чем не нуждаемся? – спрашивал он в своей статье в Physics Today. – Сможем ли мы тогда выйти из этого тупика? На этот вопрос ответ утвердительный»[641].
Остаток своей статьи Девитт использовал для защиты принадлежащей Хью Эверетту интерпретации квантовой физики с позиций «относительного состояния». Девитт был сторонником этого подхода со времен своей переписки с Эвереттом в 1957 году. Сам Эверетт никогда в явном виде не говорил о множественности миров, но Девитт храбро двинулся туда, куда Эверетт ступить так и не решился. Заодно он заново окрестил эту идею «многомировой интерпретацией». «Вселенная постоянно расщепляется на ошеломляющее количество ветвей, каждая из которых образуется в результате подобных измерению взаимодействий между мириадами ее компонент, – писал Девитт. – Больше того, каждый квантовый переход, происходящий в каждой из звезд, в каждой галактике, в каждом отдаленном уголке Вселенной, расщепляет наш локальный мир здесь, на Земле, на мириады копий»[642]. Девитт понимал ослепительную странность этой идеи:
Я до сих пор живо помню шок, который испытал, когда впервые столкнулся с концепцией множественных миров. Идею существования 10100+ чуть-чуть отличающихся друг от друга копий самого себя, постоянно расщепляющихся на все новые и новые копии, которые в конце концов становятся неразличимыми, нелегко примирить со здравым смыслом. Это почище шизофрении[643].
Тем не менее, утверждал Девитт, многомировой подход «имеет лучшие, чем большинство других, основания считаться естественным конечным продуктом программы построения квантовой интерпретации, которую начал создавать еще Гейзенберг в 1925 году»[644]. Он подчеркивал, что эта интерпретация не требует, чтобы волновая функция вообще когда-либо коллапсировала, и в каких-либо дополнениях она больше не нуждается.
Многих читателей Physics Today аргументы Девитта не убедили. «Идея бесконечного числа множащихся невзаимодействующих миров выглядит несколько менее серьезно, чем Птолемеева геоцентрическая система эпициклов, – так откликнулся на статью один физик. – Теория Птолемея, по крайней мере, в каком-то смысле “объясняла” наблюдаемый мир, без привлечения бесконечного количества миров ненаблюдаемых». Многомировая интерпретация «означала бы, кроме всего прочего, что (к счастью!) пассажиру самолета, который терпит катастрофу, не о чем беспокоиться, ведь в другом мире тот же самолет… приземлится целым и невредимым, – писал другой читатель. – Спрашивается, действительно ли есть необходимость прибегать к столь натужному нагромождению физических тонкостей (здесь я выражаю только собственное мнение), чтобы разрешить логические трудности квантовой теории?»[645]
Но Девитт оставался твердо убежден в своей правоте. Начали колебаться и некоторые из его читателей. Более десятилетия интерпретация Эверетта провела в глубокой безвестности. И вот теперь «один из наиболее тщательно хранимых секретов этого столетия»[646], как выразился Девитт, наконец увидел свет.
Энтузиазм Девитта в отношении многомировой интерпретации подогревался не только желанием разгадать тайны квантовой физики. Отвечая своим критикам в Physics Today, Девитт писал, что многомировая идея «является единственной концепцией, которая в рамках принятого в настоящее время математического аппарата позволяет квантовой теории играть роль основания космологии»[647]. В то время как Девитт писал эти слова, космология была более установившейся и авторитетной областью исследований, чем основания квантовой физики, – но это еще ни о чем не говорило. Некоторые физики не могли свыкнуться с мыслью, что Вселенная в целом может быть предметом научного исследования. Лежащая в основе космологии общая теория относительности Эйнштейна – теория гравитации и искривленного пространства-времени – была в то время глухой теоретической провинцией, теорией, всеми принятой, тем не менее, по общему мнению, бесполезной. Теория Эйнштейна заметно отличается от ньютоновской теории тяготения, только когда рассматриваются крайне массивные объекты, по крайней мере столь же массивные, как звезды. Но эти объекты слишком далеки от физики ежедневного опыта. Далеко не все физики были уверены, что космологические выводы из теории относительности вообще стоит принимать всерьез. В 1962 году молодой студент-физик по имени Кип Торн, только что получивший первую ученую степень в Калтехе, собирался изучать общую теорию относительности у Джона Уилера в Принстоне. Один из его калтеховских профессоров попробовал отговорить его от этой затеи. «Общая теория относительности имеет слабое отношение к реальному миру, – вспоминал Торн слова профессора. – Поищите более интересные физические задачи»[648].
Общая теория относительности не только применялась в мудреных ситуациях – она к тому же была записана мудреным математическим языком. Математический аппарат теории относительности очень сложен – гораздо сложнее языка квантовой механики. Всем известно, что для того, чтобы сформулировать и самому понять свою новую теорию, Эйнштейну пришлось прибегнуть к помощи друга-математика Марселя Гроссмана, который научил его дифференциальной геометрии. Такое сочетание незнакомого предмета изучения и замысловатой математики для многих физиков оказалось препятствием к пониманию смысла этой теории и заставляло их с подозрением относиться к ее выводам. Даже самому Эйнштейну, уже после того, как он разработал и в 1915 году опубликовал свою теорию, было нелегко принять вытекающие из нее следствия. Как он увидел, из общей теории относительности вытекает, что Вселенная в целом должна либо сжиматься, либо расширяться. Этот вывод смущал его – он противоречил всем имевшимся в то время наблюдательным данным. Чтобы удержать Вселенную в статическом состоянии, Эйнштейн ввел поправочный коэффициент – «космологическую постоянную». Но в 1929 году астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что далекие галактики удаляются от нас со скоростью, пропорциональной расстоянию до них, – в точности так, как следовало ожидать в случае, если Вселенная расширяется. Эйнштейн с радостью убрал из теории свою искусственно придуманную космологическую постоянную – он с самого начала невзлюбил ее,