Вопрос только в том, кто определяет степень простоты и красоты. С одной точки зрения эвереттовская квантовая механика совершенно проста и красива. Гладко эволюционирующая волновая функция – и все. Но в результате этих изящных постулатов получается бурно ветвящееся древо из множества вселенных – явно не образец простоты.
С другой стороны, бомовская механика сконструирована довольно бессистемно. В ней есть как частицы, так и волновые функции, и они взаимодействуют посредством нелокального уравнения, которое далеко не кажется красивым. Но включение в теорию в качестве фундаментальных составляющих как частиц, так и волновых функций является естественной стратегией, как только мы сталкиваемся с базовыми экспериментальными требованиями квантовой механики. Иногда материя ведет себя как волна, а иногда как частица, поэтому мы включаем в теорию и то и другое. Теория ГРВ, в свою очередь, привносит в уравнение Шрёдингера внезапную стохастическую модификацию. Но, пожалуй, это наиболее простой и лобовой подход к физическому объяснению коллапса волновых функций.
Полезно различать, насколько проста сама физическая теория и насколько просто спроецировать эту теорию на наблюдаемую реальность. В том, что касается базовых составляющих, многомировая интерпретация, безусловно, настолько проста, насколько это возможно. Но разница между тем, что фактически сообщает сама теория (волновые функции, уравнение Шрёдингера), и тем, что мы наблюдаем в мире (частицы, поля, пространство-время, люди, стулья, звезды, планеты), кажется колоссальной. Другие подходы, возможно, вычурнее в своих основополагающих принципах, но их описание наблюдаемого мира гораздо понятнее.
Как базовая простота, так и близость к наблюдаемым феноменам по праву считаются достоинствами теории, но сложно понять, как уравновесить их друг с другом. Вот тут и вступает в игру личный стиль. Все подходы к квантовой механике, которые мы рассмотрели, сталкиваются с серьезными вызовами, когда мы пытаемся преобразовать эти теории в прочные основания, которые помогли бы понять физический мир. Поэтому каждому приходится самому судить о том, какие из этих проблем будут в итоге решены, а какие окажутся фатальными для того или иного подхода. Это нормально. Действительно, очень важно, что разные люди по-разному представляют, как продвигаться в решении проблем. Это позволяет поддерживать жизнь множества идей и максимизировать вероятность того, что картинка в конце концов сложится.
Взгляд на квантовую механику, предлагаемый в многомировой интерпретации, не только прост и красив по сути, но и, кажется, готов для объяснения квантовой теории поля и природы пространства-времени. Для меня этого достаточно, чтобы смириться с тем раздражающим фактором, что каждую секунду меня воспроизводят во множестве копий. Но если окажется, что какой-то альтернативный подход позволяет более качественно ответить на самые важные наши вопросы, я с готовностью изменю свою точку зрения.
10Человеческий взглядКак жить и мыслить в квантовой Вселенной
В течение жизни каждому из нас рано или поздно приходится принимать сложные решения. Остаться одному или вступить в брак? Сходить на пробежку или позволить себе еще пончик? Пойти в аспирантуру или в реальный мир?
Как было бы здорово, если бы можно было выбрать оба варианта, а не один. Квантовая механика предлагает такой подход: всякий раз, принимая решение, можно свериться с квантовым генератором случайных чисел. Для этой цели уже существует приложение для iPhone под названием Universe Splitter, серьезно!
Допустим, перед вами стоит выбор: чего бы добавить в пиццу – перчика или колбаски? (Также предположим, что вы слишком стесняетесь и это не позволяет вам дать очевидный ответ: и того и другого.) В таком случае можно открыть Universe Splitter, где вам предложат два текстовых поля – в одном вы вводите «перчик», в другом «колбаска». Нажимаете кнопку, и ваш телефон отправляет по интернету сигнал в лабораторию, расположенную в Швейцарии, где фотон пропускается через светоделитель (в сущности, это частично посеребренное зеркало, которое отражает одни фотоны и пропускает другие). Согласно уравнению Шрёдингера, светоделитель расщепляет волновую функцию фотона на две компоненты, направленные влево и вправо, и каждая из компонент летит к своему детектору. Когда любой из детекторов зафиксирует фотон, он выдает соответствующие показания, которые запутываются с окружающей средой и быстро приводят к декогеренции и разделению волновой функции на две части. Тот из ваших двойников, который оказался в ветке, где фотон пошел влево, видит, как на экране вспыхивает «перчик», а тот, в чьей ветке фотон пошел вправо, – «колбаска». Если оба двойника последуют первоначальному плану и воспользуются подсказкой смартфона, то в одном мире в заказе окажется перчик, а в другом – колбаска. К сожалению, два этих субъекта никак не могут связаться друг с другом и рассказать, что оказалось вкуснее.
Даже для самого закаленного в боях квантового физика это звучит нелепо. Но это самое простое прочтение нашего лучшего понимания квантовой механики. Естественно, возникает вопрос: что с этим делать? Если реальный мир действительно столь радикально отличается от мира нашего повседневного опыта, то должно ли это как-то влиять на нашу жизнь?
В основном – нет. Для каждого индивида в любой из веток волновой функции жизнь течет так, как если бы он жил в единственном мире с истинно стохастическими квантовыми событиями. Но эти проблемы стоят того, чтобы их исследовать.
Вы вправе делегировать все ваши сложные решения квантовому генератору случайных чисел и таким образом гарантировать, что в волновой функции окажется как минимум одна ветка, в которой будет выбрана наилучшая альтернатива. Но допустим, мы решили этого не делать. Должно ли ветвление нашего «нынешнего я» на всё новых «будущих я» как-то влиять на наш выбор? С академической точки зрения, существует вероятность, что мы получим тот или иной результат при наблюдении квантовой системы, тогда как в многомировой интерпретации реализуются все исходы с весами, равными квадрату амплитуды волновой функции. Влияет ли существование всех этих дополнительных миров на то, как мы должны действовать, с личностной или этической точки зрения?
Несложно представить, что такое возможно, но если хорошенько подумать, значение этого фактора гораздо меньше, чем может показаться. Рассмотрим злосчастный эксперимент с квантовым самоубийством или смежную идею о квантовом бессмертии. Эта идея обдумывается с тех самых пор, как была сформулирована многомировая интерпретация, – говорят, что сам Хью Эверетт верил в один из вариантов квантового бессмертия, – но популяризовал ее физик Макс Тегмарк.
Вот ситуация: вообразите, что некое огнестрельное оружие срабатывает в результате квантового измерения, как в случае отправки запроса через приложение Universe Splitter. Допустим, что при квантовом измерении существует 50 %-ная вероятность, что оружие выстрелит мне прямо в голову, и 50 %-ная вероятность, что ничего не случится. Согласно многомировой интерпретации, в таком случае подразумевается существование двух веток волновой функции, в одной из которых я жив, а в другой мертв.
Далее в рамках этого мысленного эксперимента предположим, что сама жизнь – это чисто физический феномен, поэтому можно не учитывать соображений, касающихся загробного мира. С моей точки зрения, та ветка, в которой оружие выстрелило, не войдет в опыт ни одного из моих будущих двойников, так как двойник из этой версии погибнет. Но в той ветке, где оружие не выстрелило, мой двойник останется невредим и будет жить дальше. Тогда, в некотором смысле, «я буду жить вечно», если эта леденящая кровь процедура будет повторяться снова и снова. Кто-то даже может заявить, что я не должен противиться участию в таком эксперименте (по-видимому, совсем не беспокоясь о том, что обо мне подумает весь остальной мир), – в тех ветках, где оружие выстрелило, «я» в принципе не существую, тогда как в единственной ветке, где оно раз за разом не стреляет, я остаюсь совершенно невредим. (Исходная формулировка Тегмарка была не столь масштабной: он просто отметил, что экспериментатор, выживший много раз подряд, будет иметь серьезные основания согласиться с эвереттовской картиной мира.) Такое заключение резко контрастирует с традиционной стохастической формулировкой квантовой механики, где мир всего один, и мои шансы выжить в таком эксперименте будут стремительно уменьшаться.
Крайне не рекомендую проводить подобный эксперимент в домашних условиях. На самом деле логика, рекомендующая не волноваться о тех ветках, где вы убиты, довольно сомнительна.
Рассмотрим старую добрую картину мира, где Вселенная всего одна. Если бы вы думали, что живете в такой Вселенной, стали бы вы возражать, если бы кто-то подкрался к вам сзади и выстрелил в голову? (Опять же, абстрагируемся от мысли, что других людей это может расстроить.) Большинству из нас такое развитие событий совсем не придется по душе. Но, согласно вышеизложенной логике, вы не должны «возражать» – в конце концов, если ты умер, то больше нет того «тебя», который мог бы переживать по этому поводу.
В этом анализе упускается из виду тот факт, что сейчас – когда мы вполне себе живы и восприимчивы – нас огорчает перспектива смерти, тем более скорой. И такой взгляд оправдан: то, как мы воспринимаем нашу жизнь сейчас, во многом зависит от наших ожиданий о том, как она сложится. И мы вправе возражать перспективе скорой смерти, даже если после нее нас совсем не будет это волновать. Учитывая все вышесказанное, квантовое самоубийство будет таким же безрадостным и непереносимым исходом, как подсказывает наша обычная интуиция. Для меня совершенно нормально стремиться к счастливой и долгой жизни для всех моих будущих версий, которые окажутся в разных ветках волновой функции, – столь же нормально, как надеяться на долгую жизнь, если бы я думал, что мир всего один.