Уродливая Вселенная - читать онлайн книгу. Автор: Сабина Хоссенфельдер cтр.№ 38

Однако декогеренция не объясняет, как после измерения распределение вероятностей обновляется до варианта, при котором измеренное состояние обретает вероятность, равную 1. Так что декогеренция разгадывает только часть загадки.

Я все еще в кабинете Стивена Вайнберга в Остине. Он только что уведомил меня, что у него садится голос, и спросил, не можем ли мы прерваться. Проигнорировав его вопрос, я говорю: «Хотела спросить, что вы думаете об основаниях квантовой механики. В своей книге вы написали: трудно изменить хоть что-то в квантовой механике, не исковеркав ее всю».

«Да, это так, – соглашается Вайнберг. – Но у нас нет ни одной по-настоящему удовлетворительной теории квантовой механики».

Он бросает на меня усталый взгляд и берет со стола книгу.

«Могу прочитать вам один абзац из второго издания моего учебника по квантовой механике. В разделе 3.7 первого издания я написал в этом абзаце довольно негативные вещи, а затем, по дальнейшем размышлении, высказался еще негативнее и резче. Вот как я написал:

И я действительно так думаю. Я очень старался разработать эту более удовлетворительную, другую теорию – абсолютно безуспешно… Квантовую механику крайне трудно переплюнуть. Но, хотя она и не противоречива, у нее есть ряд особенностей, которые мы находим отталкивающими. И противен не тот факт, что в ней есть вероятности. А то, какого рода эти вероятности».

Он продолжает объяснять: «Будь у нас теория, которая гласила бы, скажем, что частицы двигаются с места на место и есть некая вероятность, что частица окажется тут, или там, или в другом каком-то месте, я бы с этим смирился. Что мне не нравится в квантовой механике, так это то, что она является способом вычислить вероятности, которые получает человек, когда осуществляет определенные вмешательства в природу, называемые им экспериментами. А теория не должна ссылаться на человека в своих постулатах. Хочется понять макроскопические вещи вроде экспериментального инструментария и человеческих существ с помощью стоящей за ними теории, а не обнаруживать их на уровне ее аксиом».

* * *

Чтобы сделать квантовую механику попривлекательнее, физики придумали различные способы переосмысления ее математики. Две широкие категории предлагают либо принять волновую функцию (обычно обозначаемую буквой ψ, «пси») как нечто реальное (пси-онтический подход), либо же считать ее неким элементом, в котором просто зашифровано знание о мире (пси-эпистемологический подход).

Пси-эпистемологический подход не столько отвечает на вопросы, сколько провозглашает их бессмысленными. Наиболее известный представитель этого класса – копенгагенская интерпретация. Это толкование квантовой механики, которое чаще всего преподают (и выше я тоже использовала именно его). Согласно копенгагенской интерпретации, квантовая механика – это черный ящик: мы залезаем в экспериментальную установку, нажимаем на «математическую» кнопку – и выскакивает вероятность. Что делала частица до измерения – вопрос, который задавать не полагается. Иными словами, «заткнись и считай», как выразился Дэвид Мермин ¹⁰¹. Прагматичная позиция, но коллапс волновой функции многими воспринимается как «уродливый шрам» (Лев Вайдман), из-за которого теория выглядит «нелепой» (Макс Тегмарк)¹⁰².

Более современная пси-эпистемологическая интерпретация – это квантовый байесонизм (QBism, где Q означает quantum, «квантовый», а B – Bayesian inference, «байесовский вывод»), метод для вычисления вероятностей. В квантовом байесонизме волновая функция служит устройством, собирающим информацию наблюдателя о реальном мире, и обновляется, когда он или она производит измерение. В этой интерпретации подчеркивается, что может быть несколько наблюдателей (людей или приборов), обладающих разной информацией. Ящик все еще черный, но теперь у каждого свой. Дэвид Мермин называет это «однозначно интереснейшим вариантом», а вот Шон Кэрролл – «стратегией “отрицания”»¹⁰³.

Что же касается пси-онтических интерпретаций, то они обладают тем преимуществом, что идейно они ближе к полюбившимся нам доквантовым теориям. Зато недостаток пси-онтических интерпретаций в том, что они вынуждают нас сопротивляться другим аспектам квантовой механики.

В теории волны-пилота (теории де Бройля – Бома) нелокальное ведущее поле разводит в остальном классические частицы по траекториям. Звучит совершенно непохоже на квантовую механику, но на самом деле это та же теория, только сформулированная и истолкованная иначе ^[73]. Сейчас теория волны-пилота непопулярна, поскольку не была так тщательно разработана, как копенгагенская интерпретация, и не так гибка в применении. Однако же теория волны-пилота интуитивно понятна, поэтому Джон Белл считал ее «естественной и простой»¹⁰⁴. Джон Полкинхорн, напротив, убежден, что ей присущ «непривлекательно оппортунистический душок»¹⁰⁵.

Многомировая интерпретация (или интерпретация множественных историй) постулирует, что волновая функция никогда не коллапсирует. Вместо этого она расщепляется, или «разветвляется», на параллельные вселенные – по одной на каждый возможный результат измерения. В многомировой интерпретации проблемы измерения нет, а есть только вопрос, почему мы живем в этой конкретной вселенной. Стивен Вайнберг считает все эти вселенные «отвратительными», тогда как Макс Тегмарк находит логику «красивой» и верит, что «самая простая и, пожалуй, самая элегантная теория по умолчанию задействует параллельные вселенные»¹⁰⁶.

Кроме того, есть еще модели спонтанного коллапса. В них волновая функция не сначала расширяется, а затем резко коллапсирует, а непрерывно понемножечку сжимается, так что она вообще никогда сильно и не расширяется. Это не столько новая интерпретация квантовой механики, сколько поправка к ней, добавляющая явный процесс для коллапса. Эдриану Кенту, считающему, что в квантовой механике «элегантность служит на удивление сильным индикатором физической пригодности», модели коллапса кажутся «несколько специальными и утилитарными», но все же «гораздо менее уродливыми, чем теория де Бройля – Бома»¹⁰⁷.

И это лишь главные интерпретации квантовой механики. Есть и другие, и каждая из них может пребывать в нескольких различных состояниях одновременно.