Тибо Дамур - Мир по Эйнштейну. От теории относительности до теории струн

Изложим теперь идею Эверетта. По существу, она состоит в том, чтобы принять всерьез утверждения Эйнштейна: «Теория сама решает, что является наблюдаемым». Давайте сначала разберемся с квантовой теорией и попробуем с ее помощью определить, что является реальным. Каждая конфигурация q будет обладать «большей или меньшей степенью реальности» в зависимости от значения амплитуды A ( q ). Другими словами, мы интерпретируем A как амплитуду существования , а не как амплитуду вероятности (используемую в интерпретации Борна – Гейзенберга – Бора). Действительно, понятие амплитуды вероятности для определенной конфигурации q предполагает с самого начала случайный процесс, в котором реализуется (т. е. переходит из возможной в реальную) только одна конфигурация из совокупности возможных конфигураций. В отличие от этого, понятие амплитуды существования предполагает одновременное существование (в многократно наложенном кадре) всех возможных конфигураций, каждая из которых фактически «существует», но с большей или меньшей интенсивностью (и с цветом, кодирующим «ориентацию» амплитуды A , называемую в физике «фазой»).

Согласно описанной выше кинематографической аналогии, интерпретация Эверетта содержит два основных элемента. Первый заключается в утверждении, что «квантовая реальность» представляет собой цветной фильм с многократным наложением. В каждый момент все наложенные друг на друга отдельные образы «существуют» с интенсивностью, соответствующей длине комплексной амплитуды A . Только те конфигурации q «не существуют», для которых амплитуда A ( q ) равна нулю. На этой стадии читатель может подумать, что фильм, полученный путем последовательного наложения всех этих многочисленных изображений, будет абсолютно непроницаемым, давая лишь бесконечную какофонию образов. Поэтому может показаться, что мы воспроизводим «туманное» или нечеткое описание, недостатки которого отмечали Эйнштейн и Шредингер, тогда как в действительности мы видим вокруг себя реальность, «существующую» в одной строго определенной конфигурации, как единственный фильм с абсолютно четкими изображениями и без каких-либо наложений (рис. 13).

Именно здесь вступает в игру второй элемент интерпретации Эверетта. Чтобы лучше объяснить его, нам потребуются специальные математические характеристики, описывающие тот факт, что некоторые изображения (или последовательности изображений, соответствующие определенным фильмам) настолько отличны друг от друга, что при их наложении они не «интерферируют» между собой, в результате чего мы можем «сосредоточиться» на одном либо на другом изображении. Мы имеем в виду математический феномен, подобный так называемому «эффекту коктейля» {167}, когда два человека могут вести диалог в окружении шумной толпы. Другая аналогия, уместная для слушателей радио, – изменение частоты приема, дающая возможность слушать определенные радиоканалы без «интерференции» с другими каналами.

Другими словами, возвращаясь к нашей кинематографической аналогии, Эверетт говорит нам, что среди шума объединенного фильма со всеми его многочисленными наложениями существуют подфильмы с (более или менее) четкими изображениями, которые развиваются во времени в соответствии с (более или менее) логичными сценариями. Важным моментом здесь является то, что действия персонажей, вокруг которых развивается сюжет подобного подфильма, в каждый момент (почти) исключительно определяются только теми событиями, которые происходили в предыдущих кадрах этого же подфильма.

Дадим кинематографический пример этой идеи. В центре чудесного фильма Фрэнка Капры «Эта замечательная жизнь» герой Джордж Бейли, которого играет Джеймс Стюарт, хочет совершить самоубийство в канун Рождества, поскольку считает себя бесполезным неудачником. Тогда Ангел Кларенс воссоздает перед его (и нашими) глазами с самого начала фильм о том, что было бы, если бы Джорджа никогда не существовало. Этот второй фильм также развивается последовательно и постепенно начинает довольно сильно отличаться от первого, т. е. от первой половины фильма Капры. Идея Эверетта, по существу, состоит в том, что в полной квантовой реальности две половинки фильма (с участием и без участия Джорджа Бейли) накладываются друг на друга и, таким образом, проигрываются одновременно. Тем не менее в каждом подфильме каждый персонаж знает только о том, что произошло и происходит в его собственном слое фильма и «не имеет представления» о «существовании» другого подфильма, проигрываемого в соседнем слое.

Наконец, обратим внимание, что Эверетт не полностью установил необходимость того, что он предложил. Выдвигая гипотезу о существовании подфильмов, которые не перемешиваются друг с другом, он реализовал основное желание Эйнштейна (Probabilitatem esse deducendam), а именно оправдал связь между амплитудой существования A ( q ) и вероятностью для наблюдателя увидеть соответствующую конфигурацию q {168}. Позже другие физики доказали (кажущееся) существование подфильмов, которые не взаимодействуют друг с другом, изучая то, что теперь называется декогеренцией между двумя возможными подфильмами {169}.

Отметим также, что благодаря Брайсу Девитту, который вывел интерпретацию Эверетта из забвения, она получила название «интерпретации множественных миров». Это название отвечает существованию многочисленных неинтерферирующих подфильмов внутри общего, многократно экспонированного фильма. Поэтому можно сказать, что в каждый момент времени мир «расщепляется» на несколько слегка различных версий, которые сами расщепляются в следующий момент времени и т. д. Это приводит к образу мира, который непрерывно «разветвляется» на множество отдельных миров. Такой образ был использован многими выдающимися физиками, хорошо понимающими интерпретацию Эверетта: в частности, Брайсом Девиттом и Дэвидом Дойчем {170}. Я все же нахожу этот образ не совсем подходящим, поскольку он предполагает полное расщепление между отдельными классическими мирами, подобно расщеплению одной клетки на две и их дальнейшему необратимому размножению. Я предпочитаю более строго придерживаться формализма теории и говорить о множественном, но едином мире , т. е. об одном, многократно экспонированном фильме.

Вспомним, наконец, что, классифицируя реальность множественного мира , можно было бы (и фактически необходимо) понимать слово «мир» в смысле Минковского, т. е. как пространство-время. Классическая (в смысле неквантовая) релятивистская реальность отождествляется с единственным пространством-временем, т. е. с четырехмерным миром. В нашей кинематографической аналогии такой мир соответствует одному фильму : последовательности (или «стопке») трехмерных изображений. Квантовая реальность соответствует многократно экспонированному фильму, т. е. стопке наложенных изображений. Заметьте, что в такой стопке можно априори различать очень большое количество подфильмов, гораздо большее, чем число слоев экспозиции в одном мгновенном изображении. Действительно, если рассмотреть мини-фильм из трех последовательных изображений, каждое из которых имеет два слоя экспозиции, можно собрать 2 × 2 × 2 = 2³ подфильмов, где каждое изображение выбирается наугад из двух возможных изображений в предыдущие моменты общего фильма. Эверетт тем не менее говорит о том, что большинство из этих подфильмов «существуют» с амплитудой, слишком слабой для восприятия. Лишь некоторые «квазиклассические подфильмы», чьи амплитуды усилены эффектом позитивной интерференции , будут «существовать» с амплитудой, достаточно сильной, чтобы восприниматься {171}.