Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

<…> Он чувствовал, что физическое сообщество не в полной мере понимает значение этого открытия или недостаточно высоко его оценивает[631]. Это очень хорошо было заметно в ЦЕРНе: Белла высоко ценили как специалиста по физике частиц, но его работам в области квантовой физики особого значения не придавали». Белл так и не узнал, что за год до его смерти он оказался в «коротком списке» Нобелевского комитета[632] и вполне мог бы получить премию, проживи он немного дольше. Но Нобелевскую премию посмертно не присуждают – таково еще одно условие, поставленное Альфредом Нобелем в его завещании.

И все же наследие Белла не пропало зря, хоть он этого и не увидел. «В 90-х разразился квантово-информационный бум, – рассказывает Бертлман. – Сложилось новое физическое сообщество, совсем не похожее на то, что было в 80-х <…> и из-за которого Джон не смог увидеть плодов своей работы»[633]. Белл, благодаря своим глубоким физическим прозрениям и кристально ясной, энергичной манере изложения сумел изменить все физическое мировоззрение. В то же время его работы невзначай породили как бы из ничего целую новую область знания: обработку квантовой информации. Первостепенное значение имеет и его вклад в «квантовую инженерию» – работы по физике частиц и проектирование ускорителей в ЦЕРНе.

Еще Белл оставил после себя целую программу исследований по основам квантовых принципов. Выступление Белла на конференции в горной деревушке Эриче на западной оконечности Сицилии, за год до его кончины, «хотелось бы назвать самой гипнотической лекцией из всех, что мне доводилось слышать»[634], – вспоминал позже Мермин. «Что именно отличает некоторые физические системы, которые играют роль “измерителя”? – спрашивал Белл голосом, полным сарказма. – Неужели волновой функции мира пришлось дожидаться скачка на протяжении тысяч миллионов лет, пока не появилось одноклеточное живое существо? Или ей пришлось подождать еще немного, пока не появится чуть более квалифицированная система <…> с докторской степенью?»[635] Затем Белл указал на недостатки в обычной системе преподавания квантовой физики (приведя для примера несколько ляпсусов из конкретных учебников) и, наконец, изложил два, по его мнению, наиболее многообещающих подхода к интерпретации квантовой физики: теории волны-пилота и спонтанного коллапса. А закончил постановкой амбициозной задачи: «Главный вопрос, по моему мнению, таков: какая из этих двух картин может (и может ли вообще какая-нибудь из них) быть преобразована [так, чтобы обеспечивать совместимость со специальной теорией]?[636]»

Но самому Беллу, хотя в своем выступлении в Эриче он об этом и не упомянул, помимо волны-пилота и спонтанного коллапса нравилась еще одна возможность. «“Многомировая интерпретация” кажется мне слишком экстравагантной, а главное, экстравагантно расплывчатой гипотезой, – говорил Белл в 1986 году. – Я бы даже мог отбросить ее как несерьезную. И все-таки <…>, возможно, в ней есть что-то, особенно в свете парадокса Эйнштейна – Подольского – Розена. Она могла бы пригодиться, мне кажется, для того, чтобы сформулировать некоторую точную версию этого парадокса, чтобы затем проверить, действительно ли он существует. А существование множества возможных миров может примирить нас с существованием нашего собственного <…>, которое в каких-то смыслах иногда кажется в высшей степени невероятным»[637]. Хотя со времени смерти Белла количество физиков, интересующихся волнами-пилотами и спонтанным коллапсом, выросло, многомировая интерпретация в последние десятилетия XX века приобрела намного большую популярность и даже несколько скандальную славу. Причиной этому были в основном вовсе не работы Белла и не какие-либо другие исследования в области квантовой физики. Нет, концепция множества миров с шумом вернулась в науку благодаря исследованиям в совершенно иной области физики, области, изучающей не смехотворно малое, но немыслимо огромное – Вселенную в целом.

11

Копенгаген против Вселенной

«Если бы среди физиков проводился опрос, – писал в 1970 году Брюс Девитт, – то большинство объявило бы себя членами копенгагенского лагеря, точно так же как большинство американцев заявили бы, что верят в “Билль о правах”, независимо от того, читали они его или нет»[638]. Девитту удалось убедить редактора Physics Today, ежемесячного журнала для членов Американского физического общества, опубликовать его статью об основаниях квантовой физики. Знаком изменившегося времени было то, что уговорить редактора, Хобарта Эллиса – мл., оказалось совсем не так уж трудно. «Лично мне уже давно очень не по душе явные противоречия в квантовой механике и ее интерпретации, которые физики, похоже, готовы терпеть, – писал он Девитту. – Думаю, общий обзор различных интерпретаций квантовой механики без специального акцента на какой-то одной из них был бы интересен»[639].

Статья Девитта «Квантовая механика и реальность» действительно содержала обзор нескольких таких интерпретаций. Но Девитт вполне ясно выразил и собственные взгляды. «Копенгагенская точка зрения создает впечатление, что коллапс [волновой функции], и даже сама волновая функция – плод воображения, – писал он. – Но если это впечатление верно, то что же такое реальность? Как можем мы настолько бесцеремонно обращаться с объективно существующим миром, который с такой несомненностью нас окружает?»[640] По словам Девитта, рассматривая систему в состоянии квантовой суперпозиции типа «кота Шрёдингера», большинство физиков «воображают, что [измерительное устройство] впадает во что-то вроде состояния шизофрении, в котором оно неспособно решить, какое значение оно находит для этой системы», живого кота или мертвого. Эта проблема, заключает он, не решена в рамках копенгагенской интерпретации. А другие интерпретации, например предложенная Бомом, добавляли в квантовую физику скрытые переменные – в чем, по мнению Девитта, никакой необходимости не было. «Что, если мы провозгласим, что уравнение Шрёдингера – это все и, кроме него, мы ни в чем не нуждаемся? – спрашивал он в своей статье в Physics Today. – Сможем ли мы тогда выйти из этого тупика? На этот вопрос ответ утвердительный»[641].

Остаток своей статьи Девитт использовал для защиты принадлежащей Хью Эверетту интерпретации квантовой физики с позиций «относительного состояния». Девитт был сторонником этого подхода со времен своей переписки с Эвереттом в 1957 году. Сам Эверетт никогда в явном виде не говорил о множественности миров, но Девитт храбро двинулся туда, куда Эверетт ступить так и не решился. Заодно он заново окрестил эту идею «многомировой интерпретацией». «Вселенная постоянно расщепляется на ошеломляющее количество ветвей, каждая из которых образуется в результате подобных измерению взаимодействий между мириадами ее компонент, – писал Девитт. – Больше того, каждый квантовый переход, происходящий в каждой из звезд, в каждой галактике, в каждом отдаленном уголке Вселенной, расщепляет наш локальный мир здесь, на Земле, на мириады копий»[642]. Девитт понимал ослепительную странность этой идеи:

Я до сих пор живо помню шок, который испытал, когда впервые столкнулся с концепцией множественных миров. Идею существования 10100+ чуть-чуть отличающихся друг от друга копий самого себя, постоянно расщепляющихся на все новые и новые копии, которые в конце концов становятся неразличимыми, нелегко примирить со здравым смыслом.