Оригинал материала
Почему нет консенсуса? В Тель-Авиве прошла конференция по многомировой интерпретации квантовой механики
18–24 октября в Тель-Авивском университете прошла первая международная конференция «Многомировая интерпретация квантовой механики. Современное состояние и отношение к другим интерпретациям». Конференция была организована Центром квантовой науки и технологии Тель-Авивского университета.
В Тель-Авив приехало около пятидесяти ученых из тринадцати стран — от Канады до Австралии. Было прочитано более тридцати докладов. Ученые, не сумевшие прибыть по тем или иным причинам, прислали свои видеосообщения, которые были показаны в ходе заседаний. Состоялись очень интересные дискуссии. Каждый из шести дней работы конференции был посвящен одной из проблем, связанных с многомировой интерпретацией (ММИ).
В первый день обсуждались онтологические проблемы многомирия. Во второй день доклады были посвящены поискам ответов на вопрос: «Что такое „мир“ в ММИ?». Доклады третьего дня были связаны с проблемой вероятности в ММИ. На четвертый день ученые обсуждали многомировую космологию и связанные с космологией проблемы. Пятый день — проблемы декогеренции в ММИ. И, наконец, шестой, заключительный день был отдан докладам об интерпретациях квантовой механики, не связанных с ММИ.
Первым (после приветственного слова от руководства Тель-Авивского университета) выступил Лев Вайдман, председатель оргкомитета и организатор конференции. В 1993 году в статье в журнале Review of the Modern Physics Вайдман (совместно с Авшаломом Элицуром) предложил мысленный эксперимент, вызвавший большой интерес физиков. Год спустя нидерландская группа физиков во главе с Полом Квятом этот эксперимент осуществила, после чего в физике многомирия начался исследовательский бум, продолжающийся до сих пор. Многомировая интерпретация, предложенная американским физиком Хью Эвереттом в 1957 году, оставалась маргинальной областью физики почти до конца ХХ века, но постепенно получает всё большее признание и становится в наши дни физическим мейнстримом.
Однако, несмотря на многочисленные исследования (пока только теоретические), консенсуса относительно ММИ среди физиков нет, и о том, почему это происходит, говорил не только Вайдман, но и другие докладчики. Гай Хертцони (Израиль) в своем сообщении привел результаты недавнего опроса физиков: кто какой интерпретации квантовой механики придерживается. К моему удивлению, оказалось, что сейчас существует более двадцати (!) различных интерпретаций, начиная, естественно, с копенгагенской. Бо́льшую часть интерпретаций поддерживают всего несколько человек, а некоторые интерпретации не поддерживает никто, кроме самих авторов. Естественно, самой популярной оказалась копенгагенская интерпретация, предложенная еще Нильсом Бором. Этой интерпретации придерживается 48% опрошенных физиков из разных стран. Интерпретацию Дэвида Бома (со скрытыми параметрами) разделяют 24%, а ММИ — на третьем месте с 18%.
Почему половина физиков всё еще придерживается копенгагенской интерпретации, несмотря на то, что она внутренне противоречива? Вайдман полагает, что виной этому не недостатки ММИ, а психология физиков, не желающих расставаться с проверенной временем концепцией. Идея Коперника о том, что не Солнце обращается вокруг Земли, а Земля — вокруг Солнца, стала общепризнанной лишь полтора столетия спустя, хотя преимущества коперниковской интерпретации были очевидны.
Главный посыл доклада Вайдмана: в природе существует только волновая функция и ничего более. В отличие от Бора, считавшего волновую функцию математической абстракцией, с помощью которой можно получать реальные и точные физические результаты, Эверетт и его последователи полагают, что волновая функция — не математика, а самая реальная физика. Существование многих миров позволяет изгнать случайность и дальнодействие из квантовой теории и вообще из физики. ММИ — сугубо детерминистская теория. Лишается смысла вопрос: с какой вероятностью осуществится некоторое событие? Оно осуществится обязательно: если не в мире А, то в мире Б или ином другом из огромного их числа. Квантовая механика перестает быть вероятностной.
Во время дискуссии Вайдману задали вопрос: сколько миров-ветвей существует в Мультивселенной? Огромное, но конечное число, как утверждал Вайдман, или миров бесконечное количество? Большинство участвовавших в дискуссии физиков утверждало, что миров должно быть бесконечно много, Вайдман же отстаивал точку зрения, что число очень велико (huge), но не бесконечно — по той простой причине, что в физике вообще нет бесконечных величин. В математике — да, бесконечные величины существуют, но не в физической реальности. К консенсусу в этом вопросе стороны не пришли.
Не было консенсуса и во многих других обсуждениях — интересных и жарких.
Среди сорока докладов были очень разные — от сугубо физических, рассматривавших различные, еще не исследованные, аспекты ММИ1, до вопросов философских — об онтологии волновых функций (Пер Арве, Норвегия) и даже о том, какова справедливость в Мультивселенной (Давид Папинеу, Англия). Ведь вы можете быть разочарованы тем, что вытянули короткую «квантовую соломинку» и оказались в ветви, где стать фаворитом вам не удалось, вы хотите поступить иначе, но, если любой ваш выбор одинаково реален, вы не можете выбрать между более вероятной ветвью и менее вероятной. Обе одинаковы.
Иначе подошел к аналогичной теме Адриан Кент (Англия) в докладе «Многомирие и пределы науки». Многомирие, считает Кент, предполагает наличие несчастливых ветвей, и личность находится в неопределенности относительно мира, в который попала. Будет ли личность знать, что попала в «несчастливую ветвь»?
О персональной идентификации в Мультивселенной говорил Зонгао Лю (Китай). Реально ли вообще ветвление, задал он вопрос, или мы имеем только расхождение начально идентичных ветвей? По его мнению, отношения персональной идентичности в возможной вселенной w1 такие же, как отношения персональной идентичности в возможной вселенной w, если w и w1 физически идентичны.
Проблеме локальности в метафизике многомирия был посвящен доклад Алиссы Ней (США). Она рассматривала известный ЭПР-парадокс на примере, который на первый взгляд выглядит простым и даже тривиальным. Сократу дали чашу с цикутой, он выпил яд и умер. Его жена Ксантиппа в тот же момент стала вдовой. Но она находилась на другом краю города, узнала о смерти мужа через некоторое время — и стала вдовой. Так когда же она стала вдовой? По мнению Алиссы Ней, вопрос вовсе не так тривиален, как кажется…
Николас Гисин (Швейцария) выступил с утверждением, что ММИ может быть использована не только в квантовой, но и в недетерминистической классической механике. С использованием детерминистской математики классическая механика тоже детерминистична. Но в интуиционистской математике классическая механика недетерминистична. Интуиционистские числа могут быть случайными, полуслучайными (типа числа π) и пр. Классические действительные числа — это своего рода скрытые переменные классической механики.
Эрик Куриэль (Германия) с группой физиков поставил эксперимент, пытаясь ответить на вопрос: является ли «наше» пространство-время таким же, каким становятся множественные копии пространств-времен после ветвления? Или остается лишь одно пространство-время? Что можно сказать о пространстве-времени после ветвления? Были проделаны два эксперимента с микрочастицами (10–11 г) в интерферометре Штерна — Герлаха. Разделение частиц составляло 10–4 см. Куриэль считает, что на декогерентной ветвящейся картине расщепляющиеся пространственно-временные геометрии предположительно являются эффективными описаниями, возникающими из некоторых лежащих в основе структур мира квантовой гравитации.
Дэвид Валлас (США) утверждает, что есть три класса реальных решений проблемы наблюдений: скрытые параметры (Бом), динамический коллапс и эвереттовские ветвления. Эмпирически они эквивалентны. Какая теория верна, зависит от неопровержимости доказательств. Бо́льшая часть даже нерелятивистской физики не может быть репродуцирована какой-либо модификацией квантовой механики. Все физики знают изречение, обращенное к теоретикам квантовой механики: «закрой рот и считай». Иными словами, не нужно задумываться о глубинной сути квантовой физики. Квантовая механика прекрасно «работает», вот и занимайся расчетами, не вникая в философию. По мнению Валласа, сейчас этот афоризм должен звучать иначе: «Закрой рот и используй для вычислений эвереттовскую интерпретацию».
В последний, шестой день конференции выступали физики, рассматривавшие другие интерпретации квантовой механики, кроме ММИ. И первым выступил израильский физик Якир Ааронов, в 1959 году предсказавший совместно с Дэвидом Бомом физический эффект, получивший название эффекта Ааронова — Бома. Ааронов, которому в нынешнем году исполнилось 90 лет, продолжает активно заниматься физикой. На конференции он рассказал, в частности, о своей беседе с Нильсом Бором, но выступление посвятил описанию эксперимента, который сторонники ММИ объясняют наличием ветвлений. По мнению Ааронова, этот и аналогичные эксперименты объясняются интерпретацией, которую называют не many worlds (много миров), а many minds (много разумов).
Невозможно в коротком обзоре рассказать обо всех выступлениях, перечислю лишь несколько названий, из которых можно понять, о чем говорили докладчики:
- Дон Пейдж (Канада), «Возможности для вероятностей»;
- Авшалом Элицур (Израиль — США): «Оставляют ли параллельные миры причинные треки один в другом? (Я не думаю, что это конец физики)»,
- Томаш Бигаж (Польша), «Согласованные истории и многомирие»;
- Самюэль Койперс (Англия), «Соотнесенные состояния Эверетта в картине Гейзенберга»;
- Эндрю Джордан (Англия), «Квантовое стирание памяти друга Вигнера».
Закончилась конференция видеовыступлением Дэвида Дойча (Англия), автора известных книг «Структура реальности», «Начало бесконечности» и др. Дойч — один из основателей квантовых вычислений и криптографии и активный сторонник ММИ. Дойч говорил именно о том, о чем говорил в начале конференции Вайдман: почему относительно ММИ у физиков всё еще нет консенсуса?
«Лев Вайдман задал этот вопрос, — сказал Дойч, — и я согласен с его ответом: причина в человеческой психологии. Нет консенсуса, потому что консенсуса у физиков и человечества вообще нет ни в чем. Даже теорию относительности довольно много физиков продолжают опровергать, несмотря на множество доказательств ее правильности. Исторический опыт говорит о постоянных противоречиях — так наука и развивается…»
«Покоя нет, покой нам только снится», — писал Александр Блок. То же самое можно сказать о консенсусах в науке. И, в частности, об интерпретациях квантовой механики…
Павел Амнуэль
Фото автора
Полную видеозапись конференции можно найти на YouTube по адресу youtube.com/playlist?list=PLNiWLB_wsOg4TVkzPLNZx6uwlQzZVTinl
1 Например, о том, как преобразовывать волновую функцию, определенную в конфигурационном пространстве, чтобы она описывала наше трехмерное пространство (Мордехай Вегель, США).