М.Г. Иванов - Как понимать квантовую механику, страница 59

Ну а если после полупрозрачного зеркала стоят датчики, как в мысленном эксперименте с Котом Шрёдингера, тоМиры расходятся уже практически необратимо.Процесс разделения альтернатив описывается в исследованиях явлениядекогеренции (8.5 «Декогеренция (фф)») — зацепления состояний измерительного прибора и окружения, в результате которого для наблюдателя, неконтролирующего окружение полностью, различные альтернативы становятся как бы взаимоисключающими17 .Чем (не)удобна многомировая интерпретация (фф)Многомировая интерпретация может показаться абсурдной. Бесконечное количество параллельных Миров вводится для того, чтобы отказаться от проекционного постулата, который всё равно приходится применятьдля того, чтобы делать предсказания результатов каких-либо эксперимен17 Многие авторы, исследующие процессы декогеренции, не согласны с многомировой интерпретацией и считают, что декогеренция сама по себе является самостоятельной интерпретацией квантовой механики. Подробнее см.

раздел 8.5 «Декогеренция (фф)».308ГЛАВА 9тов. Эта необходимость всё равно обращаться к проекционному постулатусводит существенные различия между традиционной квантовой теориейи многомировой интерпретацией на нет. Некоторые физики вообще не верят, что кто бы то ни было (включая самого Эверетта) всерьёз способенпринять такую «глупость», как многомировая интерпретация.Тем не менее многомировая интерпретация в последние годы приобрела популярность среди ряда физиков, занимающихся основами квантовоймеханики и квантовой теорией информации.Многомировая интерпретация позволяет развить некоторую формуспецифически квантовой интуиции. Обсуждавшийся ранее тезис «возможно всё, что может произойти» усиливается и превращается в «происходитвсё, что может произойти».

Утверждение, что квантовые процессы происходят одновременно всеми возможными способами (в частности, что частица пролетает одновременно через оба отверстия в двухщелевом эксперименте), становится банальностью.Удобную метафору (метафору ли?) даёт многомировая интерпретацияи для квантового компьютера: квантовый компьютер выполняет параллельные вычисления одновременно во многих параллельных Мирах, благодарячему достигается выигрыш в производительности, однако в конце возникает проблема собирания результатов вычислений в одном Мире.Многомировой интерпретации придерживается один из создателейтеории квантовых вычислений Дэвид Дойч. Дойч пропагандирует многомировую интерпретацию в книге «Структура реальности»18 , где утверждает, что многомировая интерпретация является естественной для физика, исследующего квантовые вычисления.Многомировая интерпретация даёт удобную интуицию и для понятиявероятности: вероятность события — доля Миров, в которых это событиепроисходит.Эвереттом был также получен «вывод» квантовомеханической формулы для вероятностей, как единственно возможной при некоторых условиях(см.

8.4.1 «Эвереттовский “вывод” теории измерений (фф*)»).Многомировая интерпретация и антропный принцип (фф)Ещё одним преимуществом, а может быть недостатком многомировойинтерпретации квантовой теории является необычайная лёгкость применения антропного принципа.18 ДойчД. Структура реальности. — М.–Ижевск: РХД, 2001.9.3. И НТЕРПРЕТАЦИИКВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ ( Ф )309Антропный принцип — это объяснение наблюдаемых свойств какойлибо системы тем фактом, что для наблюдения нужен наблюдатель, который должен иметь возможность возникнуть, жить и наблюдать эту систему.Например, тот факт, что наше Солнце представляет собой сравнительно небольшую, зато очень долгоживущую звезду (с общим временем жизни около 10 млрд лет), легко объясняется тем, что массивные звёзды живуточень мало (миллионы лет), а потому жизнь, а тем более разумная жизньпросто не успевает возникнуть на планетах, обращающихся вокруг этихзвёзд.

В связи с этим мы (т. е. живые и разумные существа) обречены быливозникнуть рядом со сравнительно лёгкой звездой. Аналогичным образомобъясняется то, что нам повезло жить в системе одиночной звезды, притом, что большинство звёзд входит в двойные и более сложные кратныесистемы: в кратной системе орбиты планет менее устойчивы и меньше вероятность возникновения на них разумной жизни.Как видно на этих примерах, для применения антропного принципанам нужен достаточно большой ансамбль систем, в которых может или неможет возникать/обитать разумная жизнь. Если ансамбль достаточно велик,то сколь угодно малая вероятность успеха (возникновения разумной жизни) в каждом конкретном случае даст нам для всего ансамбля практическидостоверное возникновение разумной жизни.В многомировой интерпретации у нас есть бесконечный ансамбль параллельных Миров.

Таким образом, применение антропного принципа поповоду и без повода становится лёгким и естественным. Например, согласно мнению многих физиков фундаментальные постоянные «подогнаны»очень точно с тем, чтобы в нашей Вселенной могла возникнуть жизнь: причуть-чуть изменённых константах не могут возникнуть звёзды, или планеты, или тяжёлые атомные ядра, или что-либо ещё, совершенно необходимоедля разумной жизни, в том единственном виде, в котором мы её знаем.Если предположить, что фундаментальные постоянные являются на самомделе динамическими переменными, то легко вообразить себе модель, в которой в разных параллельных Мирах будут реализованы все возможныеих комбинации.

С этой точки зрения попытки объяснения точной подгонки фундаментальных констант оказались бы бессмысленными. Однако возможно между фундаментальными константами существуют какие-то поканам неизвестные соотношения. В поисках этих соотношений антропныйпринцип может сбить нас с толку, выдав слишком лёгкое (и бесплодное)объяснение.310ГЛАВА 9Антропный принцип в комбинации с многомировой интерпретациейспособен, например, объяснить происхождение жизни, сославшись на случайную сборку первого одноклеточного организма при броуновском движении атомов.

Конечно, количество планет в наблюдаемой части Вселенной(радиусом порядка 10 млрд световых лет) для подобной сборки за времяжизни Вселенной практически наверняка недостаточно, но параллельныеМиры предоставят нам ансамбль землеподобных планет любой нужнойнам мощности. Это же рассуждение предсказывает, что мы (земная жизнь)практически наверняка одиноки во Вселенной (точнее в нашем Мире), поскольку одна планета с разумной жизнью (Земля) в нашем Мире уже точноесть, то все ничтожно-малые оценки вероятности возникновения жизни надо относить уже к другой подобной планете.Однако объяснение возникновения жизни через комбинацию броуновского движения, многомировой интерпретации и антропного принципа бесплодно в том смысле, что оно ничего не говорит о той химической эволюции, которая должна была предшествовать возникновению органическойжизни и не могла не увеличить вероятность её возникновения (уже не через броуновское движение, а через самоорганизацию) на много порядков.Как мы видим на приведённых примерах, антропный принцип в комбинации с бесконечным множеством Миров многомировой интерпретацииспособен объяснить практически что угодно, примерно как неиспользованная Лапласом «гипотеза Бога», однако его предсказательная сила почтистоль же низка19 .9.3.8.

Сознание и квантовая теория (фф)Квантовая теория измерений не формулируется без ссылки на наблюдателя, причём граница между наблюдателем и измеряемой системой может быть проведена различными способами. И если кто-то делает вывод,что измерение в конечном итоге производится сознанием наблюдателя, илиего абстрактным Я, то возникают естественные вопросы:• Что же такое сознание?• Может ли сознание изучаться в рамках физики?• Может ли сознание быть сведено к физическим явлениям, описываемым в рамках стандартной квантовой теории?19 Рассказывают, что после изложения Лапласом Наполеону космологической теории происхождения Солнечной системы, Наполеон спросил о месте Бога в этой теории и получил ответ:«Государь, я не нуждаюсь в этой гипотезе».9.3.

И НТЕРПРЕТАЦИИКВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ ( Ф )311• Является ли сознание явлением принципиально отличным от «обычных» квантовых (унитарных) физических явлений?• В каких ещё явлениях, помимо человеческого сознания, проявляютсяте же неунитарные эффекты?• Как согласуется существование многих наблюдателей с тем, что онинаблюдают один и тот же физический мир?• Почему разные наблюдатели наблюдают один и тот же мир?• Следует ли считать сознание каждого человека отдельным объектом?• Следует ли считать, что в мире существует только одно Сознание?• Если измерение производится именно сознанием, то может ли оно влиять на исход измерения? (Возможно ли «активное сознание»?)• Если сознание одного наблюдателя может влиять на исход измерения,то как это будет восприниматься другими наблюдателями?• Можно ли связать квантовые чудеса с чудесами человеческого сознания?• Могут ли методы математического описания и физической интерпретации квантовых явлений (когда влиянием наблюдателя нельзя пренебречь) быть применены при изучении сознания (которое также реагирует на наблюдение)?Многие вопросы сводятся к обсуждению и интерпретации парадокса Друга Вигнера.

Также для некоторых вопросов можно предложитьфизические эксперименты, призванные на эти вопросы ответить. Такие вопросы можно обсуждать содержательно.Роджер Пенроуз в своих книгах «Новый умкороля», «Тени разума» и др. приводит интересные аргументы в пользу своей гипотезы о связи сознания, неунитарных обобщений квантовой теории и квантовой гравитации. Пенроуз изнеопределимости понятия доказательства и теоремы Гёделя о неполноте арифметики делает вывод,что сознание описывается невычислимым процессом. А поскольку уравнения квантовой (каки классической) физики в принципе допускают(на конечном временном интервале) численноеРис. 9.15. Роджер Пенрорешение с любой степенью точности, то квантоуз.