ил, что такой способ есть. Его модель волны-пилота была математически эквивалентна копенгагенской интерпретации и давала те же ответы на квантовые вопросы. В основном это была та же модель, что у де Бройля, но Бом продвинулся чуть дальше в описании взаимодействия между квантовым и классическим миром. Однако его теория основывалась на скрытых переменных, а ведь фон Нейман сказал, что это невозможно. Не в последнюю очередь именно по этой причине (а также, по крайней мере в США, потому, что во время маккартистской «охоты на ведьм» Бома заклеймили как сочувствующего коммунистам) многие физики не принимали Бома всерьез. Если фон Нейман сказал, что это невозможно, значит, где-то в модели Бома непременно должна быть ошибка. Имелось, однако, одно очень существенное исключение.
В 1952 г. Джон Белл работал в британском Исследовательском центре атомной энергии в Малверне, в Вустершире. Как одному из лучших молодых ученых, ему предоставили годовой творческий отпуск для проведения исследований. Белл отправился в Бирмингемский университет, где занялся исследованиями квантовой теории и узнал об идее волны-пилота Бома. У Белла сразу же сложилось мнение, отличное от мнения большинства физиков. Если идея Бома работает, а фон Нейман утверждал, что такие идеи невозможны, из этого должно следовать, что ошибся именно фон Нейман. К сожалению, в то время книга фон Неймана была опубликована только на немецком языке, которым Белл не владел. Он вернулся к основной работе по проектированию ускорителей частиц, а в 1960 г. перешел в ЦЕРН. В 1963 г., когда книга фон Неймана была издана на английском, Белл нашел у автора ошибку и изложил свои выводы во время творческого отпуска в США.
Дэвид Бом.
Legion-Media.
Белл предложил также собственный вариант теории со скрытыми переменными в качестве дополнительного доказательства ошибки фон Неймана. Но, как я уже упоминал, он показал, что все теории скрытых переменных, включая теорию волны-пилота, нелокальны. В одной из статей, вышедших во время его поездки в США, Белл писал: «Именно требование локальности или, точнее, требование того, чтобы результат измерений одной системы не зависел от операций над некой другой отдаленной системой, с которой первая система взаимодействовала в прошлом, порождает главную трудность» в таких вопросах, как загадка ЭПР (или, скажем, мой пример с котятами в космосе, где, согласно теории де Бройля — Бома, электрон всегда находится в одной половине ящичка и никакой суперпозиции нет). В интерпретации с волной-пилотом явно требуется, чтобы в любой момент такие свойства, как скорость одной частицы или то, как она меняет направление движения, зависели от свойств в этот же самый момент всех остальных частиц, с которыми эта частица взаимодействовала ранее.
Я никогда не встречал такое сравнение у других, но мне лично это напоминает так называемый принцип Маха. Физик Эрнст Мах, оказавший немалое влияние на Эйнштейна, привлек общее внимание к загадке, которая беспокоила ученых по крайней мере со времен Ньютона. Эта загадка связана с инерцией. Если толкнуть что-нибудь, это что-нибудь сопротивляется попытке привести его в движение. Я говорю не о трении, поскольку речь идет о воображаемой ситуации, когда объект свободно плавает в пространстве. Он будет оставаться в покое или продолжит двигаться по прямой (первым на такую возможность указал Роберт Гук), пока его не толкнут. При толчке объект изменит свою скорость, направление движения или то и другое вместе. Но откуда он знает, что меняет направление движения или скорость? По отношению к чему измеряется изменение? Не нужно слишком много наблюдать и размышлять, чтобы заметить, что инерция представляет собой сопротивление изменению движения по отношению ко Вселенной в целом.
Чтобы увидеть эту загадку во всей красе, не нужно в мыслях переноситься в космос. Еще Исаак Ньютон в своей великой книге «Начала…»[10] описал эксперимент с ведром, который вы можете проделать у себя дома. Ньютон подвесил за ручку ведро с водой на длинной веревке, хорошенько закрутил веревку и отпустил. Ведро начало раскручиваться, но поначалу уровень воды в нем остался прежним. То, что ведро двигалось по отношению к воде, никак не сказывалось на ее поведении. Затем, когда вода «подхватила» вращение, ее уровень немного понизился в центре ведра, образовав вогнутую поверхность. Ньютон схватил ведро за бока, оно перестало раскручиваться, но вода внутри еще некоторое время продолжала двигаться, и ее поверхность оставалась вогнутой, постепенно уплощаясь по мере замедления вращения. Форма поверхности воды зависела от того, как она двигалась относительно некоторой загадочной неподвижной системы отсчета, и не имела никакого отношения к тому, как вода двигалась относительно ведра. В наши дни эта система отсчета определяется как среднее распределение масс во Вселенной. Чтобы увидеть влияние Вселенной на локальные объекты, не нужно даже ведро — достаточно понаблюдать за поверхностью чая или кофе в чашке, когда вы размешиваете в ней сахар!
Так что именно среднее распределение масс во Вселенной образует систему отсчета, по которой измеряются подобные изменения. Каким-то образом «локальный» объект испытывает на себе влияние всего, что находится «вовне» его. Принцип Маха гласит, что инерция частицы обусловлена некоторым взаимодействием этой частицы со всеми остальными объектами во Вселенной. Но что это за взаимодействие, долгое время оставалось загадкой. Не исключено, что ее решение — это интерпретация с волной-пилотом плюс нелокальность.
Это приводит к интересному выводу, который появляется еще в одной интерпретации (Утешение 3). Интерпретация с волной-пилотом де Бройля — Бома относится ко всей Вселенной. Поведение единичной частицы здесь и сейчас зависит от позиций всех остальных частиц во Вселенной в этот момент. Следствия из этого вывода, однако, лучше обсуждать в контексте нашего третьего Утешения — многомировой интерпретации. Но прежде чем перейти к ней, нужно упомянуть один удивительный комментарий к теории Бома, сделанный человеком, от которого, скорее, можно было ожидать поддержки. Эйнштейн, по сути инициировавший попытку Бома найти альтернативу КИ, писал 12 мая 1952 г. Максу Борну:
Видел ли ты, как Бом (а впрочем, и де Бройль 25 лет тому назад) верит в то, что квантовую теорию можно детерминистски истолковать по-другому? Это, по-моему, дешевые рассуждения[11].
Никто не может точно сказать, что Эйнштейн имел в виду, но его комментарий лишний раз подчеркивает замешательство, вызываемое всеми без исключения интерпретациями квантовой механики.
Утешение 3Сверхнормативный багаж многомировой интерпретации
Если вы слышали о многомировой интерпретации (ММИ), то, вероятно, полагаете, что ее выдвинул американец Хью Эверетт в середине 1950-х гг. В определенном смысле это правда. Эверетт действительно выдвинул эту идею совершенно самостоятельно. Но он не знал, что лет за пять до него та же, по существу, идея приходила в голову Эрвину Шрёдингеру. Версия Эверетта в большей степени математическая, Шрёдингера — более философская, но главное, что оба автора хотели избавиться от идеи «схлопывания волновой функции» и обоим это удалось.
Каждому, кто готов был слушать, Шрёдингер охотно рассказывал, что в уравнениях (включая его знаменитое волновое уравнение) ничего не говорится о схлопывании. Эту штуку Бор прикрутил к теории, чтобы объяснить, почему мы видим только один результат эксперимента — мертвого или живого кота, а не смесь, не суперпозицию этих состояний. Но из того, что мы регистрируем только один исход — одно решение волновой функции, не обязательно следует, что альтернативных решений не существует. В статье, опубликованной в 1952 г., Шрёдингер указал на нелепость ожидания, что какая-то квантовая суперпозиция схлопнется только потому, что мы на нее посмотрим. «Очевидно нелепо», писал он, что волновая функция должна «управляться двумя совершенно разными способами — временами волновым уравнением, но иногда прямым вмешательством наблюдателя, не зависящего от волнового уравнения».
Хотя сам Шрёдингер не применял эту идею к своему знаменитому коту, она легко разрешает эту загадку. Доработав терминологию Шрёдингера, можно сказать, что существуют две параллельные вселенные, два мира, и в одной из них кот остается жить, а в другой — умирает. Когда ящик открывают в одной вселенной, в нем обнаруживается мертвый кот. В другой вселенной кот в ящике оказывается живым. Вселенных всегда было две, просто они были идентичны до того момента, когда адская машина решила судьбу кота(—ов). Никакого схлопывания волновой функции не происходит. В 1952 г. в Дублине Шрёдингер, предвидя реакцию коллег, подчеркнул, что, хотя его уравнение описывает, как кажется, разные возможные варианты, эти варианты «не альтернативны, на самом деле все они происходят одновременно». Он добавил:
Почти любой результат, объявляемый квантовым теоретиком, связан с вероятностью того, этого или вон того… события — причем обычно альтернатив великое множество. Идея о том, что это, возможно, не альтернативные варианты и все это на самом деле происходит одновременно, представляется бредовой и просто невозможной. Теоретик считает, что если бы законы природы приняли такой вид ну, скажем, на четверть часа, то мы увидели бы, как окружающий нас мир стремительно превращается в трясину, в бесформенное желе или плазму, все очертания расплываются, а сами мы, вероятно, превращаемся в медуз. Странно, что он в это верит. Насколько я понимаю, он уверен, что ненаблюдаемая природа ведет себя именно таким образом — согласно волновому уравнению. Вышеупомянутые альтернативы вступают в игру, только когда мы производим наблюдение — ион, разумеется, не обязательно должно быть научным. Тем не менее создается впечатление, что, по мнению квантового теоретика, природу удерживает от стремительного «превращения в желе» только наше восприятие или наблюдение ее… Очень странная мысль.