Юрий Лебедев - Реально ли многомирие?

Суть решающего эксперимента состоит в том, что в интерферометр Маха-Цандера в качестве одного из зеркал помещается «испытуемая бомба» (рис. 1б). По предсказанию Элицура и Вайдмана, в 25 % случаев, когда бомба «исправна», срабатывает детектор В и «взрыва» не происходит.

Сам по себе факт срабатывания детектора В без взрыва служит достаточным основанием для того, чтобы утверждать: бомба исправна.

Чтобы убедиться в этом, рассмотрим многомировую трактовку работы интерферометра без бомбы и при решении задачи Элицура — Вайдмана.

На рис. 2 представлена схема ветвлений альтерверса при прохождении единичным квантом интерферометра без бомбы.

В результате прохождения кванта через равноплечный интерферометр всегда срабатывает детектор А . С многомировой точки зрения это объясняется следующим образом.

С равной вероятностью 50 % после впуска кванта в интерферометр образуются апьтерверсы 1 и 2. Они различаются направлением движения кванта после его взаимодействия с первым полупрозрачным зеркалом. В альтерверсе 1 квант идёт вправо, а в альтерверсе 2 — вверх.

Далее отражение происходит на непрозрачных зеркалах, и альтерверс 1 трансформируется в альтерверс 3, а альтерверс 2 — в альтерверс 4.

Альтерверс 3 с вероятностью 50 % порождает альтерверсы 5 и 6, различающиеся тем, какой детектор (В или А соответственно) фиксирует квант на выходе из интерферометра.

Альтерверс 4 (также с вероятностью 50 %) порождает альтерверсы 7 и 8, различающиеся тем, какой детектор ( В или А соответственно) фиксирует квант на выходе из интерферометра.

Особый интерес представляют альтерверсы 6 и 7. Они образуют склейку, в которой физические конфигурации обоих альтерверсов абсолютно идентичны. Различие между ними состоит в истории их возникновения, то есть в различии путей, по которым пришёл квант.

Традиционный квантово-механический формализм описывает в данном случае квант как волну и предсказывает возникновение «деструктивной интерференции» расщеплённых волновых функций кванта с равенством нулю вероятности обнаружить его в этом состоянии.

Смысл описания таков. Фотон (единичный!) в форме волны расщепляется на первом зеркале и далее проходит интерферометр в виде двух полуволн («расщеплённых волновых функций»), оставаясь при том единственной частицей! О том, как ему это удаётся и что такое «фотонная полуволна», копенгагенская интерпретация умалчивает. На выходе полуволны интерферируют и объединяются снова в «полноценный фотон», причём оказывается, что он может двигаться только вправо.

Многомировая трактовка исходит из корпускулярного описания кванта и показывает, что в данной склейке вследствие закона сохранения импульса суммарный импульс, передаваемый зеркалу альтерверсами 6 и 7, должен равняться нулю. В этом случае и импульс кванта должен стать нулевым, что в нашей ветви мультиверса невозможно, а потому такая склейка не может реализоваться ни в какой ветви КРФМ. Ведь согласно оксфордской интерпретации реализуются не все, а только физически возможные результаты взаимодействия.

Отсюда следует, что в данной схеме при прохождении фотона возможна реализация только альтерверсов 5 и 8. Какой бы из них ни стал «нашим» альтерверсом, мы обнаружим, что сработал детектор А с вероятностью 100 %.

Рассмотрим теперь многомировую трактовку задачи Элицура-Вайдмана.

На рис. 3 представлена схема ветвлений альтерверсов при осуществлении эксперимента, демонстрирующего возможность решения задачи Элицура-Вайдмана.

Конфигурация элементов, составляющих альтерверсы на рис. 3, отличается от конфигурации элементов рис. 2 тем, что к непрозрачному зеркалу в правом нижнем углу рисунка присоединена бомба со сверхчувствительным взрывателем, срабатывающим от единственного контакта с квантом света.

Так же, как и в классическом квантовом интерферометре, с равной вероятностью 50 % после впуска кванта в модифицированный интерферометр образуются альтерверсы 1 и 2. Они различаются направлением движения кванта после его взаимодействия с первым полупрозрачным зеркалом. В альтерверсе 1 квант идёт вправо, а в альтерверсе 2 — вверх.

В результате в альтерверсе 1 происходит взрыв бомбы. Это, однако, не означает завершения эксперимента в альтерверсе 1. Квант движется со скоростью света, и вторичные кванты, порождённые взрывом (а тем более взрывная волна), всегда отстают от него. Следовательно, мы можем продолжать следить за судьбой кванта в этом альтерверсе и после взрыва бомбы, не обращая внимания на те катастрофические последствия, которые разрушат установку в альтерверсе 1 через мгновение после завершения нашего мысленного эксперимента.

Далее отражение происходит на непрозрачных зеркалах, и альтерверс 1 трансформируется в альтерверс 3, а альтерверс 2 — в альтерверс 4.

Альтерверс 3 с вероятностью 50 % порождает альтерверсы 5 и 6, различающиеся тем, какой детектор ( В или А соответственно) фиксирует квант на выходе из интерферометра. Впрочем, результаты этой фиксации совершенно бесполезны — установка в обоих этих альтерверсах оказывается уничтоженной взрывом.

Альтерверс 4 (также с вероятностью 50 %) порождает альтерверсы 7 и 8, также различающиеся тем, какой детектор ( В или А соответственно) фиксирует квант на выходе из интерферометра.

Альтерверс 8 не представляет интереса, поскольку срабатывание в нём детектора А ничем не отличается от срабатывания детектора в рассмотренном ранее случае интерференции без взрывателя бомбы и потому не может дать информации о том, исправен ли взрыватель.

Особый интерес представляет альтерверс 7. В нём сработал детектор В, чего не могло случиться, если бы в интерферометре не было исправной бомбы. При этом квант не коснулся зеркала взрывателя и бомба не взорвалась! Такой результат стал возможен потому, что между альтерверсами 6 и 7 склейка невозможна — их физические конфигурации совершенно различны. (В «параллельном мире», который мог бы обеспечить «деструктивную интерференцию», взрыв бомбы уничтожил необходимое для склейки зеркало.)