Сознающий ум. В поисках фундаментальной теории - Чалмерс Дэвид (читать хорошую книгу полностью txt) 📗
Все предложения указанного типа сталкиваются с проблемами. Как ЖРВ — интерпретация, так и интерпретация Бома подчеркивают определенность положения, нарушая тем самым симметрию между положением и импульсом в квантово-механическом исчислении. Это оправдано в целях предсказания, так как можно попробовать показать, что наши суждения о макроскопической определенности всегда предполагают отсылку к каким-то определенным положениям (примером может быть положение стрелки), но делает теорию менее элегантной. По сходным причинам очень непросто согласовать эти подходы и с теорий относительности.
ЖРВ — теория сталкивается и с дополнительными трудностями, наиболее серьезной из которых, возможно, является то, что из нее, строго говоря, не следует, что макроскопический мир вообще дискретен. Макроскопическое состояние по-прежнему репрезентируется волновой функцией с суперпозицией: хотя ее амплитуда по большей части концентрируется в одном месте, она не равна нулю везде, где не равна нулю амплитуда неколлапсированной волновой функции. И это возобновляет проблемы, связанные с суперпозицией. Стрелка по-прежнему показывает на множество мест, даже после измерения. Конечно, амплитуда, связанная с большинством этих мест, очень невелика, но трудно понять, почему низкоамплитудная суперпозиция хоть в чем-то более приемлема, чем высокоамплитудная.
Теория Бома имеет меньше технических проблем в сравнении с ЖРВ — интерпретацией, но из нее вытекает ряд странных следствий. Наиболее поразительным из них является ее крайняя нелокалъностъ. (Любая теория, говорящая о скрытых параметрах и сообразная с предсказаниями данного исчисления, должна быть нелокальной по причинам, указанным Беллом, — см. Bell 1964 [194].) Дело не сводится к тому, что свойства одной частицы могут мгновенно влиять на свойства другой частицы, находящейся на расстоянии от нее. Оказывается, что при определении траектории частицы мы, возможно, должны принимать во внимание волновые функции частиц, существующих в других галактиках! Все они содействуют формированию глобальной волновой функции, и эта волновая функция одновременно управляет траекториями частиц во всей вселенной.
Но, возможно, наиболее фундаментальным основанием с подозрением относиться к этим интерпретациям является то, что они постулируют наличие чего-то сложного за чем-то простым. Невзирая на проблемы квантово-механического исчисления, оно исключительно просто и элегантно. Эти же интерпретации вводят сложные дополнительные принципы, имеющие к тому же характер допущений, сделанных сравнительно ad hoc, для замены и объяснения этого простого каркаса. Сказанное несколько в меньшей степени применимо к ЖРВ-интерпретации, дополнительное усложнение которой состоит только во введении двух новых фундаментальных констант и нарушении симметрии между положением и импульсом; но остается удивительной «удачей» то, что значения констант оказываются именно такими, что они могут почти воспроизводить предсказания стандартной модели. Дополнительные усложнения, связанные с интерпретацией Бома, хуже тех; она постулирует определенность положений и волновую функцию, сложный новый фундаментальный принцип, посредством которого волновая функция определяет положение частиц, а также нарушает симметрию изначальной модели.
Мы могли бы сказать, что эти интерпретации создают такое впечатление, будто мир был создан Декартовым злым демоном, так как они заставляют нас верить, что мир устроен не так, как в действительности. Как выражаются Алберт и Левер (Albert and Loewer 1989), Бог у Бома не играет в кости, но наделен извращенным чувством юмора. Сценарий, в котором сложная бомовская интерпретация воспроизводит предсказания простой модели лишь по своей степени отличается от того случая, когда данные, поступающие в мозг в бочке, выстраиваются таким образом, чтобы создавать видимость непосредственно данного внешнего мира. Она напоминает «интерпретацию» эволюционной теории, согласно которой Бог в готовом виде создал окаменелости несколько тысяч лет назад, обеспечив тем самым воспроизведение предсказаний эволюционной теории. Простота объяснительной модели была принесена в жертву ради сложной гипотезы, которой удается воспроизвести результаты изначальной теории.
Квантово-механическая модель настолько проста и элегантна, что базовая теория, не воспроизводящая эту простоту и элегантность, никогда не будет удовлетворять нас или не будет абсолютно убедительной.
Если бы в квантовой теории были какие-то аномалии, какие-то экспериментальные результаты, в полной мере не предсказуемые в этой модели, то более правдоподобным мог бы оказаться вывод, что эта простота является всего лишь верхушкой сложного айсберга. В настоящий момент, однако, эта модель кажется настолько надежной, что представление о необходимости постулировать сложный механизм для объяснения простых предсказаний в рамках этой модели кажется чем-то экстраординарным.
Учитывая, что ни одна из интерпретаций квантовой механики не лишена проблем, эти интерпретации заслуживают серьезного отношения. Но естественным будет поискать какую-то более простую картину мира.
Основой квантовой механики является уравнение Шредингера, и оно так или иначе присутствует в любой интерпретации квантовой механики. Все рассмотренные нами интерпретации добавляли что-то к уравнению Шредингера для объяснения макроскопической дискретности мира. Но самой простой из имеющихся интерпретаций является та, которая говорит о верности уравнения Шредингера и заявляет, что больше ничего и не требуется. Иными словами, физическое состояние мира полностью характеризуется волновой функцией, и ее изменение целиком описывается уравнением Шредингера. Это интерпретация Эверетта (Everett 1957, 1973).
Одна из очерченных выше стратегий (вариант 2) также предполагает возможность ограничиться уравнением Шредингера, но при этом утверждает, что это можно совместить с дискретностью на макроскопическом уровне. Мы видели, что это не должно проходить по ясным математическими соображениям. Интерпретация Эверетта гораздо более радикальна. Уравнение Шредингера не подвергается здесь никаким сомнениям, и состояние мира описывается волновой функцией на каждом из его уровней. Из этого следует, что в противоположность имеющейся видимости, мир находится в состоянии суперпозиции даже на макроскопическом уровне.
4. Интерпретация Эверетта
Мотивы, стоящие за этой интерпретацией, очевидны. Ядром квантовой механики является уравнение Шредингера. Постулат измерения и все другие предлагавшиеся принципы кажутся какими-то добавками. Так почему бы не избавиться от них? В равной степени очевидна и проблема, связанная с этой интерпретацией. Если все исчерпывается уравнением Шредингера, то на каждом из своих уровней мир оказывается в состоянии суперпозиции. Но он не выглядит таковым: мы никогда не наблюдаем стрелки, оказывающиеся в суперпозиции двух состояний. Почему же?
Эта интерпретация в самом лучшем случае крайне контринтуитивна. Согласно этому воззрению, суперпозицией лучше всего описывать не только состояние электрона, но и состояние измеряющей его стрелки! Если рассуждать объективно, то, строго говоря, неверно утверждать, что стрелка показывает вверх или вниз. Скорее, она находится в суперпозиции состояний указывания вверх и указывания вниз. Это же верно для макроскопических состояний почти всего, что находится в состоянии, описываемом волновой функцией, которая почти никогда не соответствует единичному «дискретному» состоянию. Согласно этому воззрению, суперпозиция существует повсюду. Но почему же тогда мир кажется дискретным?
Ответ Эверетта состоит в том, чтобы расширить суперпозицию до такой степени, чтобы она затрагивала и сознание. Если мы принимаем уравнение Шредингера всерьез, то если стрелка, измеряющая электрон, находится в суперпозиции состояний, то суперпозиция будет свойственна и мозгу субъекта, наблюдающего эту стрелку. Состояние мозга будет описываться как суперпозиция состояния, в котором он воспринимает стрелку, направленную вверх, и состояния, в котором он воспринимает стрелку, направленную вниз. Ключевой шаг Эверетта состоит в предположении, что каждое из этих двух состояний должно связываться с отдельным наблюдателем. В результате такого измерения порождаются два наблюдателя. Один из них ощущает стрелку-«вверх», другой — стрелку-«вниз». Это значит, что каждый из них будет ощущать дискретное состояние мира.
