Этот результат выглядит довольно странно, и все-таки он подтверждается реальными экспериментами. Все происходит именно так. Но как же может фотон «решить» отправиться только по одному пути уже после того, как он прошел через первый светоделитель? Этот очевидный парадокс можно усилить, увеличив расстояние, проходимое фотоном. В принципе нет ничего, что помешало бы выполнить этот эксперимент на установке размером со световой год или даже миллиарды световых лет. Все выглядит так, как будто фотон вдобавок к способности иногда находиться в двух местах сразу может еще и изменять свое прошлое – или будто это мы можем влиять на отдаленное прошлое своим выбором конфигурации экспериментальной установки. Уилер решительно присоединился к такой трактовке опыта. «Мы должны заключить, – написал он – что сам акт нашего измерения не только объяснил историю фотона на его пути к нам, но в некотором смысле и определил эту историю. Степень обоснованности прошлой истории Вселенной определяется измерениями, которые мы выполняем – сейчас!»[719]
Но это лишь одна из точек зрения на наш эксперимент, вытекающая из уилеровской версии копенгагенской интерпретации. Что в конечном счете представляет собой измерение? И как оно происходит? Уилер никогда не входил в эти объяснения, он только настаивал, что измерение не имеет никакого отношения к сознанию или жизни. Вне этих пределов он только констатирует, что измерение «есть необратимый акт, в процессе которого неопределенность коллапсирует в определенность»[720]. «Измерение», «коллапс» – мы здесь на знакомой территории, и Уилер снова оказывается перед всегдашней необходимостью определить, что есть измерение и как оно происходит. Но именно этого-то он и не хочет делать. (Уилер также утверждает, что «сутью» квантовой физики, «как показывает эксперимент с отложенным выбором, является измерение»[721]. Правда, это высказывание не очень-то помогает определить, что именно является измерением.) Так вот, есть, конечно, и другие способы взглянуть на этот эксперимент – способы, значительно отличающиеся от расплывчатых и плохо согласующихся друг с другом идей Уилера. Рассмотрим три таких подхода.
Интерпретация с волной-пилотом: фотон попадает на светоделитель. Его волна-пилот расщепляется и следует по обоим путям, тогда как фотон выбирает только один из них (хотя мы не знаем, какой именно). Если второго светоделителя нет, волна-пилот достигает обоих приемников, приводя частицу с собой на один из них.
Если второй светоделитель на месте, то, пройдя через него, волна-пилот интерферирует с собой и не достигает детектора 2. Это не позволяет достичь детектора 2 и фотону, какой бы из путей он ни выбрал.
Не имеет значения, установлен второй светоделитель до или после того, как фотон проходит через первый, – важно только, находится ли второй светоделитель на месте в момент прихода волны-пилота.
Многомировая интерпретация: волновая функция фотона попадает на первый светоделитель, расщепляется и идет по обоим путям. Если второго светоделителя нет, волновая функция фотона попадает на оба приемника и запутывается с их волновыми функциями. Поскольку количество частиц, вовлеченных в эту гигантскую запутанную волновую функцию, огромно, декогеренция происходит очень быстро и волновая функция ветвится. В одной из ветвей фотон приходит на приемник 1, в другой – на приемник 2.
Если в установку введен второй светоделитель, пройдя через него, волновая функция фотона деструктивно интерферирует с собой; таким образом, она не достигает детектора 2. Следовательно, фотон попадает только на детектор 1, и мир не разветвляется[722].
Не имеет значения, установлен второй светоделитель до или после того, как фотон проходит через первый, – важно только, находится ли второй светоделитель на месте в момент прихода волновой функции.
Теория спонтанного коллапса: волновая функция фотона попадает на первый светоделитель, расщепляется и идет по обоим путям. Если второго светоделителя нет, волновая функция фотона попадает на оба приемника и запутывается с их волновыми функциями. Поскольку количество частиц, вовлеченных в эту гигантскую запутанную волновую функцию, огромно, одна из них наверняка почти мгновенно «сорвет джекпот» и вызовет коллапс, заставив фотон полностью случайно попасть на один или другой приемник.
Если в установку введен второй светоделитель, то, пройдя через него, волновая функция фотона деструктивно интерферирует с собой; поэтому фотон никогда не попадет на правый детектор.
Не имеет значения, установлен второй светоделитель до или после того, как фотон проходит через первый, – важно только, находится ли второй светоделитель на месте в момент прихода волновой функции.
Короче говоря, выводы, сделанные Уилером, в лучшем случае не являются обязательными. (В худшем же случае они логически противоречивы.) С приведенных точек зрения нельзя также считать этот эксперимент особенно странным – уж во всяком случае он не более странен, чем опыты Белла. Существуют варианты этого эксперимента, в некотором смысле объединяющие его с экспериментами Белла, но и эти опыты можно подобным же образом объяснить в рамках всех этих интерпретаций (правда, объяснения получаются довольно сложные).
И последнее замечание: хотя волны-пилоты нелокальны, в этом случае в рамках интерпретации на основе волны-пилота все полностью локально. Так что Уилер был отчасти прав – этот эксперимент действительно передает самую суть споров между Эйнштейном и Бором. Теоретически его можно объяснить с позиций локальности, но приверженцы копенгагенского подхода настаивают на его нелокальном объяснении!
Благодарности
Более сорока физиков, философов и историков любезно согласились уделить время для записи интервью, послуживших материалом для этой книги. Я не могу здесь перечислить их всех (полный список интервью дан в разделе «Источники»), но некоторых не могу не упомянуть. Дэвид Альберт, Шелли Голдстайн, Тим Модлин, Родерих Тумулка и Нино Занги нашли время для записи своих бесед со мной, когда идея этой книги еще только возникла и никто из нас не знал, увидит ли книга когда-нибудь свет. Дитер Зех пригласил меня к себе домой на обед, за которым мы замечательно побеседовали. Мэри Белл не только уделила мне продолжительное время для разговора, но позволила прийти и на следующий день. А Сэм Швебер, щедро даривший мне свое время, к сожалению, не дожил до дня, когда эта книга была сдана в печать.
Путь, который привел меня к написанию этой книги, начался почти пятнадцать лет назад с разговоров с Дэвидом Мермином и Диком Бойдом в Корнеллском университете. Они не несут ответственности за ее содержание – и я, разумеется, знаю, что они не согласились бы с некоторыми ее мыслями, – но несомненно, если в ней есть что-то действительно содержательное, то часть заслуги в этом принадлежит им. А во время пребывания в Мичигане я постоянно чувствовал неослабевающую поддержку Драгана Хатерера – хотя подозреваю, что он тоже не согласился бы со многим из того, что я в этой книге написал.
Если бы Питер Элдхаус не рискнул поставить на желторотого писателя, эта книга никогда не появилась бы. Питер, кроме всего прочего, представил меня Энил Анантасвами, которая помогла мне найти агента и на каждом шагу подбадривала меня.
Питер Тэллок, агент, приглашенный Энил, позаботился о том, чтобы эта книга попала в хорошие руки: моими издателями стали Т. Дж. Келлехер и издательство Basic Books. Редактура Келлехера, его энтузиазм и терпение сделали книгу гораздо лучше, чем я имел право надеяться. Работавшая тогда в Basic Books Элен Бартелеми подсказала много полезного в отношении структуры первой части. Она умела одним ударом решить сразу несколько трудных вопросов. А Мелисса Веронези и Кэрри Уоттерсон терпеливо сопровождали книгу в процессе корректуры, стараясь не замечать моих постоянных попыток в последний момент вносить совершенно ненужные изменения.
Дэвид Бейкер, Питер Бэрн, Оливал Фрейре, Бендж Хелли, Никки Хан, Дэвид Кайзер, Колин Николс и Элизабет Сайвер – все они прочли большие куски рукописи и дали мне бесценные советы. Они сделали все, что смогли, и не их вина, если в книге после этого еще остались погрешности и ошибки. Эндрю Мак-Нейр взял на себя огромную работу внимательно вычитать всю рукопись перед самой сдачей в печать – и он не подвел. Дорон Вебер, Элиза Френч и Джош Гринберг из Фонда Альфреда П. Слоуна помогли мне получить полноценную оплату времени, потраченного мной на работу над книгой, благодаря им эта работа стала моим основным заработком. Чип Себенс позволил мне воспользоваться его программой Mathematica, направил меня в Летнюю школу UCSC, да еще и щедро тратил на меня свое время. А книга Оливала Фрейре «Квантовые диссиденты» вдвое сэкономила время, необходимое для анализа вошедших в мою книгу материалов; да и сам Оливал предоставил мне много полезной информации; я многое обсуждал с ним перед тем, как включить в текст.
Джон Клаузер предоставил мне свою частную переписку, а Роберт Криз – оригинальные аудиозаписи своих интервью с Джоном Беллом. Дэвид Вик и Эндрю Уитэкер тоже любезно открыли мне доступ к личным архивам. Джереми Бернстайн, Трэлс Петерсен, Джеральд Холтон и Дэвид Кэссиди с готовностью отвечали на мои вопросы и очень помогли своими ответами. А Крис Фукс предоставил мне второй шанс получить ответы по электронной почте.
Ник Джеймс превратил мои почеркушки в прекрасные иллюстрации. Адриенна Грант транскрибировала большую часть аудиозаписей интервью, которые я провел для этой книги, да еще и привлекла к этой работе своих друзей. Лайпа Лонг взяла на себя оставшуюся часть этой работы. Энди Шварцкопф в течение пятнадцати лет не ленился отвечать на мои в последнюю минуту приходящие в голову вопросы по оптике и всегда был снисходителен к моим безумным идеям. Дэниел Иордан понимает, как и я, что «Копенгаген должен быть разрушен». И Лайза Гроссман всегда была тут как тут, хоть Бостон так зверски далеко.