Пол Халперн - Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность [litres]

Возьмем, для примера, известное противоречие, описанное Эрвином Шредингером, когда кота помещают в коробку, где находится сосуд с ядом и счетчик Гейгера, а также радиоактивный образец, вероятность распада которого за данное время 50 процентов. Система настроена так, что если счетчик Гейгера фиксирует распад, то сосуд разбивается, яд высвобождается, и кот умирает. С другой стороны, если радиация не возникнет, сосуд останется нетронутым, и животное не пострадает.

Чтобы указать на всю абсурдность Копенгагенской интерпретации, Шредингер утверждал, что она подразумевает – кот находится в зомбиобразной суперпозиции мертвого и живого до тех пор, пока ящик не откроют и наблюдатель не проведет «измерение» системы.

Интерпретация Эверетта обеспечивала совершенное иное предсказание.

Как только система сформировалась, и судьба кота оказалась связана с судьбой куска радиоактивного материала, реальность расходится на две ветви. В одной из них образец распадается, счетчик начинает щелкать, кот получает дозу яда, а наблюдатель рыдает. Другая характеризуется тем, что кот жив и наблюдатель может перевести дух.

Веселая и печальная копии ученого, идентичные – за исключением настроения, вызванного результатом эксперимента – возникают в момент измерения, но они никогда не узнают друг о друге и не получат возможности сверить записи. Они окажутся в двух немного отличающихся альтернативных ветвях реальности, покоящихся в абстрактной реальности, состоящей из всех возможностей.

Не будет никакого «бабах» в момент разделения, так что они не заметят ничего необычного. Без коллапса волновой функции все потечет дальше столь же мягко, как река, разделившаяся на два потока.

Уилеру нравилась идея универсальной функции и общее желание Эверетта убрать коллапс, его смущало все, относящееся к ссылкам на восприятие наблюдателем реальности. Сознание не относилось к области физики, как он думал тогда (его взгляды на этот предмет станут более гибкими несколько позже), и Джон не хотел, чтобы работа его аспиранта раздражала других членов диссертационного совета, поэтому он придирался ко всем ссылкам на раскалывание, восприятие и т. п.

Еще Уилер вовсе не желал тревожить Бора, который, как надеялся научный руководитель Эверетта, высоко оценит работу. А чтобы датчанин понял концепцию последнего и воспринял ее как шаг вперед, нужно было изложить все с особой осторожностью. Например, блестящая аналогия Эверетта с амебами, которые делятся надвое. Он представлял разумное одноклеточное создание, разделяющееся так, что каждая из копий думает о себе как об оригинале. Нечто подобное могло происходить при квантовых измерениях все время и, подобно амебам, каждая версия верила бы в свою уникальность. Уилер нашел, что метафора уводит в неправильном направлении (экспериментаторы – не амебы), и удалил ее.

И все же, несмотря на суровую редактуру со стороны Уилера, Бора работа Эверетта не заинтересовала. И он, и Петерсен не видели проблемы в существующей интерпретации квантовых измерений. Они утверждали, что все известное нам базируется на собственных методах каждого ученого, таких, как выбор аппаратуры и программы экспериментов, после чего получаются определенные результаты. Исходя из этого, можно сделать вывод, что с измерениями в области квантовых состояний все должно обстоять так же.

Идея, что мы знаем достаточно о квантовом состоянии, чтобы выводить заключения о тех воздействиях, которые оно оказывает на наблюдателя, выглядела опрометчивой, ненадежной и излишней.

С января по сентябрь 1956 года Уилер ушел в творческий отпуск из Принстона, в это время он занимал пост приглашенного Лоренцевского профессора в Лейдене (Голландия). Из членов семьи его сопровождали только Джанет и Элисон, а Летиция и Джейми уже начали учиться в колледже. Зато к Джону присоединились три его магистранта: Мизнер, Путнам и еще один молодой американец по имени Джозеф Вебер.

Вебер интересовался изучением свойств гравитационных волн: ряби на материи пространства-времени, испускаемой флуктуирующими массивными телами (такими как сжимающиеся звезды), подобно тому, как звуковые волны исходят от вибрирующих диафрагм ораторов.

Эверетт, так пока и не защитивший диссертацию, решил не ехать.

В мае Уилер направился в Копенгаген, где встретился с Бором и Петерсеном и попытался убедить их в достоинствах теории своего ученика. Ему самому нужен был концепт универсальной волновой функции, чтобы устранить потребность во внешних наблюдателях и получить возможность описать вселенную целиком на квантовом языке.

Других разумных альтернатив он не видел.

Понятно, что ни один смертный ученый не в состоянии вскочить на звездолет, умчаться за пределы вселенной, понаблюдать ее и вызвать коллапс ее волновой функции просто для того, чтобы сделать измерения.

Уилер побуждал Эверетта присоединиться к ним в Копенгагене, принять участие в дискуссии. Но тот как раз ждал приглашения на вовсе не академическую летнюю работу для Пентагона.

Бор и Петерсен не дали так легко сдвинуть себя со своей позиции, они постарались убедить Уилера, что его ученику стоит еще раз отредактировать диссертацию перед получением степени. Они указали, что работа настолько сырая и невнятная, что мало кто из людей, не понимающих досконально точки зрения Эверетта, сможет догадаться, что он пытается сказать.

Разочарованный, Эверетт оставил чистую науку ради карьеры военного ученого. В 1959 году, взяв отпуск, он все-таки приехал в Копенгаген, но Бор снова не позволил себя убедить.

Джозеф Вебер был другим мечтателем, кого восхищала открытость Уилера к необычным идеям. Его интерес к гравитационным волнам заставил Джона обратиться к совершенно иному направлению физики. Эйнштейн предсказал существование подобных складок на ткани реальности в одной из ранних статей по общей теории относительности, но не вкладывался в эту концепцию до 1936 года, когда вышла их совместная статья с Натаном Розеном.

Вебер рассчитал силу столкновения таких волн с Землей и вывел, что воздействие будет слабым. Тем не менее оставался шанс, что достаточно чувствительный детектор сможет уловить колебания, вызванные звездной катастрофой, такой как взрыв огромной суперновой, отмечающей конец жизни массивной звезды. Если начальный взрыв энергии окажется достаточно велик, то вызванные им волны удастся ощутить за тысячи миллиардов миль.

Перспектива экспериментально «поймать» гравитационные волны зачаровала Вебера и определила его карьеру на многие десятилетия. В университете Мэриленда он сконструировал устройство размером с комнату, названное «гравитационной антенной», чтобы поймать эти слабые сигналы. Он сам отчитался, что сумел их зафиксировать, но другие ученые не смогли повторить его результаты.