акта наблюдения, австрийский физик Эрвин Шрёдингер придумал свой знаменитый мысленный эксперимент с котом.
«КОТ В МЕШКЕ»
Шрёдингер предложил нам представить, что в коробке без отверстий заперт кот. Помимо кота в коробке находится колба со смертоносным газом. На стенке коробки установлен молоточек, удерживаемый защелкой. Защелка, в свою очередь, подсоединена к детектору. Этот детектор служит для регистрации распада одного атома радиоактивного вещества. Вероятность такого события, как известно, 50/50: либо оно случается, либо нет. В случае распада атома детектор посылает сигнал на защелку, которая должна освободить молоточек. Молоточек падает на колбу и разбивает ее, высвобождая ядовитый газ. Очевидно, что это приведет к немедленной смерти несчастного кота. И наоборот, если распада не происходит, то молоточек не падает и кот остается жив. Мы можем проверить состояние кота, только когда откроем коробку и заглянем внутрь. Согласно копенгагенской интерпретации, только в присутствии наблюдателей может произойти коллапс волновой функции, что, в свою очередь, приведет или не приведет к распаду рассматриваемого атома. Таким образом, при отсутствии наблюдения кот находится в любопытной ситуации, когда он ни жив, ни мертв!
Конечно, Шрёдингер считал, что его мысленный эксперимент демонстрирует серьезные недостатки копенгагенской интерпретации. Но дело в том, что именно эта теория наиболее точно объясняет результаты всех исследований, проведенных после «кота Шрёдингера». Один из сторонников копенгагенской интерпретации Джон фон Нейман предположил, что раздвоенное состояние передается на измерительный прибор, когда он обнаруживает (или не обнаруживает) распад. И только после этого оно передается коту, от которого, в свою очередь, передается наблюдателю при открытии коробки. Это «цепочка фон Неймана», получившая впоследствии такое название: просто все передается от наблюдателя к наблюдателю. А что тогда может разрушить эту цепочку? По мнению физика Юджина Вигнера, ответ очень прост: цепочку прерывает человеческое сознание.
Все вроде бы замечательно, но Шрёдингер рассматривал гипотетический эксперимент, который никогда не проводился на практике. А ведь давно известно, что существует некоторый невидимый барьер между тем, что происходит на уровне квантовой механики, и «реальным миром», в котором идут дожди, цветут розы и мурлычат коты. В «микрокосмическом» и «макрокосмическом» мирах действуют разные законы. В 2000 году в журнале Nature вышла статья о том, что группа исследователей из университета штата Нью-Йорк4 провела, казалось бы, невозможный эксперимент с котом Шрёдингера с макрокосмической стороны барьера5. Для этого они использовали сверхпроводящие квантовые интерференционные датчики. Они представляют собой кольцевые устройства, в которых незатухающие токи из миллиардов электронов могут циркулировать по часовой стрелке или в обратную сторону. Экспериментаторы начали работать с током, движущимся по часовой стрелке. Затем они облучили датчики микроволнами, которые увеличили энергию системы. Теперь система могла периодически менять направление тока. Вопрос состоял в следующем: запоминает ли система свое квантовое состояние при переходе? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые измерили вероятность нахождения тока, движущегося против часовой стрелки, в момент изменения формы двухъямного потенциала. Результаты в точности оправдали ожидания: система пребывала в суперпозиции состояний (этим термином называют способность квантовой системы находиться одновременно в нескольких альтернативных состояниях).
Вывод из этого эксперимента просто ошеломляет: Шрёдингер был прав и не прав одновременно. Он верно продемонстрировал, что кот одновременно будет пребывать в двух состояниях, теперь называемых физиками суперпозицией, но ошибся, утверждая, что логическая невозможность такого состояния опровергает копенгагенскую интерпретацию! Существование суперпозиции как реального явления уже не вызывает никаких сомнений.
Какими бы ни были выводы, во всем этом есть что-то очень странное — то, что имеет огромное значение для всех нас и для наших отношений с окружающим миром. Все это означает, что человеческое сознание действительно создает реальность. Разум порождает материю, а не наоборот. Вы порождаете реальность, которая вас окружает. Того, чего вы не наблюдаете, просто не существует. Простой вопрос, горит ли лампочка в холодильнике, когда вы закрываете дверцу, приобретает теперь совершенно новый смысл.
Эксперимент американских ученых привел к настоящему переполоху в научном мире. Даже после новаторского доказательства большинство ученых продолжали считать суперпозицию немыслимой. С тех пор как Коперник предположил, что Земля вращается вокруг Солнца, человек постепенно переставал считать себя центром всего сущего. Открытия в астрономии все чаще давали человеку понять, что он песчинка в огромной постоянно разрастающейся Вселенной. Снова отводить человеку важнейшую роль в этом мире? Это казалось шагом назад.
Споры продолжались более 25 лет. Эйнштейн, чьи работы сдвинули это дело с мертвой точки, просто не мог принять копенгагенскую интерпретацию. Знаменитые слова «Бог не играет в кости» были его ответом на идею, что вся физическая Вселенная состоит из волн вероятности. Многие другие пытались, подобно Шрёдингеру, продемонстрировать логические нелепости суперпозиции, но никто не смог предложить правдоподобную альтернативу. Возможно, копенгагенская интерпретация бессмысленна в «реальном мире», но она чрезвычайно успешно предсказывала поведение субатомных частиц. Необходимо было общее объяснение и интерпретация того, что происходит в начале цепи фон Неймана. И в 1957 году свое слово произнес молодой аспирант по имени Хью Эверетт.
ИНТУИТИВНЫЙ ПРЫЖОК
Согласно идее Эверетта, бессмысленно полагать, что волновая функция возникает при наблюдении сознательного существа. Волна существует как до наблюдения, так и после — просто она изменяется. Как же его новое, рациональное и не сверхъестественное предположение объясняет, что происходит на самом деле? А вот как: сама волновая функция распадается на две реальности — одну, где она разрушается после атомного распада, и вторую, где этого не происходит. В результате две реальности существуют одновременно! Когда коробка открывается, наблюдатель распадается на две идентичных версии самого себя, одна из которых находит мертвого кота, а вторая — живого. Так Эверетт опроверг «страшную» идею, что разум в некотором роде отличается от материи.
Таким образом, вместо нефизического разума мы имеем научно-фантастический сценарий о параллельных мирах. Следовательно, если принять предложение Эверетта, одна версия ученого уходит и пишет один доклад о смерти подопытного животного, в то время как в другой Вселенной вторая его версия пишет доклад с противоположными результатами эксперимента. Очень быстро пульсация причин и следствий изменяет каждую Вселенную: сначала незначительно, но по мере того как каждый новый сценарий порождает свои собственные результаты, две зеркально отраженные Вселенные расходятся в потенциально очень разные локации.
Теория Эверетта, известная теперь под названием «многомировая интерпретация», этим не ограничивается. На самом деле разветвление Вселенной происходит не в момент наблюдения, а в момент квантового события — «решения» атома о том, распадаться ему или нет. Это событие вызовет альтернативные сценарии на квантовом уровне, что вызовет, в свою очередь, новые разветвления. Эверетт и его последователь Брайс Девитт предположили, что Вселенная разветвляется при каждом квантовом
