На лужайке Эйнштейна. Что такое НИЧТО, и где начинается ВСЕ - Аманда Гефтер

«То, что мы привыкли называть „физической реальностью“, оказывается, в основном, конструкцией из папье-маше, которую возводит наше воображение, заполняя пространство между надежными железными столбами наших наблюдений, – писал Уилер в одном из дневников. – А сами наблюдения представляют собой настоящую реальность». Но были и вопросы, на которые, казалось, он не мог ответить: кто играет роль наблюдателя? И, самое главное, существует всего один наблюдатель, или их много?

«Всего несколько раз за всю жизнь у меня бывало больше сомнений, чем есть сейчас по вопросу об относительном вкладе индивидуального и коллективного в сам смысл существования, – писал Уилер. – Вчера вечером, прежде чем уснуть, я не мог еще представить, как кто-то может сомневаться в том, что существование индивидуально: где еще, кроме как в моей голове, существует мир, которому я ищу объяснение?» Но вскоре после этого, в поезде из Род-Айленда в Бостон, Уилер напишет: «Как нелепо было думать, будто каждый создает заново свою вселенную. Более того, смысл возникает при взаимодействии с другими, а не из „сознания одинокого индивидуума“, что бы это ни означало».

Я недоумевала: зачем притягивать сюда сознание вообще? Уилеру было известно, что была сплошная мистическая топь и что этот пробел в нашем понимании не мог быть восполнен ничем другим. Наблюдатели – да, конечно, но почему не остановиться на эйнштейновском понимании наблюдателя, включающем просто тело отсчета и систему координат, состоящую из жестких стержней и часов? Ведь первое, к чему приводит самонастраивающийся контур, – во Вселенной возникает наблюдатель. Это значит, что наблюдатель, наделен он сознанием или нет, должен быть обычным физическим телом, а не золотой пыльцой.

Но по мере того как я читала дальше, причины обращения Уилера к сознанию становились все яснее. По-другому ему не удавалось решить проблему второго наблюдателя.

«Что происходит, когда несколько наблюдателей создают одну и ту же Вселенную?» – спрашивает Уилер в своем дневнике. Это был немаловажный вопрос. Здесь было фундаментальное препятствие к пониманию значения кванта, а потому – и существования вообще. Уилер был уверен, что самонастраивающийся контур был единственной жизнеспособной структурой, объясняющей существование – этого не давали ни башня из черепах, ни исходная субстанция, но он не мог понять, как втиснуть в этот контур более одного наблюдателя. Этот вопрос мучил его.

Уилер был не первым, кто указал, что квантовая механика скатывается к парадоксу в момент, когда вы вводите второго наблюдателя. Лауреат Нобелевской премии физик Эйген (Юджин) Вигнер однажды уже продемонстрировал это в мысленном эксперименте типа шрёдингеровского кота, ставшем известным как парадокс друга Вигнера. Он заключается в следующем: в лаборатории друг Вигнера ставит эксперимент, в котором атом случайно испускает фотон, производя вспышку света, оставляющую след на фотографической пластинке. Квантовая механика утверждает, что атом находится в состоянии, представляющем собой суперпозицию двух состояний: с излученным фотоном и без. После того как друг Вигнера проверит фотопластинку, он зафиксирует один результат – излучил атом фотон или нет. Таким образом, проверка состояния фотопластинки редуцирует волновую функцию атома, преобразуя две возможности в единственную реальность.

Вигнер тем временем находится вне лаборатории. С его точки зрения, квантовая механика утверждает, что до тех пор, пока его друг не сообщит ему результат эксперимента, атом остается в суперпозиции двух состояний: с излученным фотоном и без. Более того, его друг сейчас находится в суперпозиции двух состояний: когда он зафиксировал след фотона на фотопластинке и когда следа фотона на фотопластинке не оказалось. Только Вигнер, как утверждает квантовая теория, может редуцировать волновую функцию, спросив своего друга, что произошло в лаборатории.

Две эти истории противоречат друг другу. По мнению друга Вигнера, волновая функция атома перешла в одно из двух состояний в тот момент, когда он посмотрел на фотопластинку. А по мнению Вигнера, его друг представлял собой суперпозицию состояний, которая коррелировала с суперпозицией состояний атома; редукция этих состояний произошла только тогда, когда Вигнер поговорил со своим другом. Какой из двух рассказов истинный? Кто является истинным творцом реальности – Вигнер или его друг?

«Теория измерений, – писал Вигнер, – логически самосогласованна до тех пор, пока я сохраняю свое выделенное положение в качестве привилегированного наблюдателя». С точки зрения Вигнера, квантовая механика «выглядит абсурдной, так как подразумевает, что мой друг находился в состоянии анабиоза, прежде чем ответил на мой вопрос». Выход есть – признать, что он сам был единственным наблюдателем во Вселенной. Но такое решение Вигнера не устраивало: «Отрицать существование сознания у друга, безусловно, не приемлемо и граничит с солипсизмом, только очень немногие примут такую точку зрения», – писал он. Вместо этого Вигнер использовал описанный парадокс, чтобы продемонстрировать особую роль сознания в физике: если атомы, фотопластинки и с болезненным педантизмом ведущиеся дневники могут находиться в состоянии суперпозиции, то сознание не может.

Хью Эверетт, студент Уилера из Принстона, также принимал проблему второго наблюдателя за основную загадку квантовой механики. В 1955 году в своей диссертационной работе, выполненной под научным руководством Уилера, Эверетт писал: «Интерпретация квантовой механики… неосуществима, если мы рассматриваем Вселенную, в которой более одного наблюдателя». В качестве возможного выхода из создавшегося положения Эверетт предложил «постулировать существование только одного наблюдателя во Вселенной. Это позиция последовательного солипсиста, исходя из которой каждый из нас должен принять, что только он является единственным наблюдателем, при этом волновая функция остальной Вселенной и ее обитателей эволюционирует линейно, за исключением тех случаев, когда они попадают в поле его наблюдения. Это представление вполне самосогласованно, но вы должны чувствовать себя неловко, когда, например, пишете учебник по квантовой механике, в котором описывается редукция волновой функции посредством наблюдения. При этом учебник предназначается для лиц, к которым все сказанное не относится».

Но Эверетт предложил решение, которое было полной противоположностью решению Вигнера: вместо предпочтения сознательных наблюдателей, Эверетт отказался от понятия редукции волновой функции полностью. Вместо этого, сказал он, нам следует предположить, что Вселенная вместе со всеми содержащимися в ней наблюдателями описывается одной волновой функцией, которая никогда не редуцируется. В этом случае целесообразно рассматривать друга Вигнера, находящегося в состоянии суперпозиции. А также и самого Вигнера. А также и всех нас. С каждым незначительным выбором, который мы делаем, выключая будильник или просыпаясь, разбалтывая на завтрак яйца или доставая вафли, выезжая на 76-й хайвей или предпочитая ему Ореховую улицу, мы эволюционируем во все более сложные суперпозиции, соединяющие в себе состояния сделанности и несделанности всего того, что мы когда-либо сделали или не сделали. Если бы мы могли оказаться за пределами Вселенной и за пределами себя самих, мы бы увидели этот запутанный клубок, все эти бесчисленные повторения каждой возможной вариации, но так как мы не можем этого сделать, то мы неизбежно видим только ограниченную перспективу, в которой нам кажется, будто квантовые волновые функции претерпевают редукцию, и в которой нам кажется, будто мы живем в единой реальности.