Это все хорошо, однако же возникает другой, причем гораздо более сложный вопрос: Как четыре возможные комбинации системы Муненори-фотоны превращаются в одного Муненори, который либо жив, либо мертв? Иначе говоря, как суперпозиция потенциальных исходов связана с единственным реальным исходом? Считается, что квантовое состояние дает полное и законченное описание реальности, содержащее всю необходимую для описания системы информацию. Однако похоже, что после декогеренции в две возможности, образующие-суперпозицию-но-не-интерферирующие-друг-с-другом, возникает серьезное противоречие между состоянием с этими двумя возможностями и «реальностью», при которой имеется только одна возможность: Муненори либо жив, либо мертв. Вы услышали звук или нет. Это главное несоответствие большинство ученых называет проблемой квантовых измерений.
К проблеме квантовых измерений существует примерно столько же подходов, сколько в мире людей, которые серьезно ею занимались. Это на редкость тонкий вопрос. Мы можем для пользы дела нарочито огрубить его, разделив большую часть подходов[50] на две группы, которые можно было бы назвать эпистемическим и онтическим подходами.
Эпистемический (гносеологический) подход рассматривает квантовое состояние как математическое описание (или волновую функцию) всего, что наблюдатель может узнать о системе. Это напоминает вероятность P того, что при бросании кости грань с шестеркой окажется сверху: разные наблюдатели (например, вы или симулятор) могут приписать разные вероятности выпадению граней с разными цифрами, но после броска все согласятся, что вероятность того, что наверху окажется та грань, которая оказалась, составит P = 100 %, а тех, которые оказались в остальных позициях, P = 0 %. Подобно этому, в эпистемической интерпретации в волновой функции содержится вся информация о системе с точки зрения наблюдателя, имеющего к ней доступ. До измерения волновая функция приписывает разные вероятности различным исходам. После измерения вся вероятность превращается в стопроцентную вероятность того исхода, который в действительности наблюдается наблюдателем. С этой точки зрения, если мы рассмотрим цепь событий (начиная от попадающего на сетчатку глаза фотона и следуя дальше, через нервные волокна, к мозгу), приводящих к появлению суперпозиции конфигураций нейронов в мозгу Муненори, мы вправе описать любую из них в виде суперпозиции. Но в голове Муненори будет реально воспринята только одна из конфигураций, и на основании именно этой конфигурации и будет предпринято действие. Замену этой волновой функции новой, в которой отразится новая информация, полученная наблюдателем, часто называют коллапсом волновой функции. Однако для вероятностей этот термин обычно не используется, про них мы бы просто сказали, что они изменились «при получении дополнительной информации». Но с эпистемической точки зрения это одно и то же.
Онтический подход по духу довольно сильно отличается от эпистемического. При этом подходе утверждается, что волновая функция это реальность, или, по крайней мере, что она взаимно-однозначно связана с реальностью. Поэтому когда волновая функция распадается на два декогерентных мира, находящихся в суперпозиции, мы должны воспринимать это буквально и считать, что мир распался на два различных мира. Ни одна часть волновой функции никогда не умирает, вместо этого мы должны говорить о соотношении между частями волновой функции. Например, мы можем сказать: «Состояние с отметкой много фотонов коррелирует с состоянием, помеченным значком видно. А состояние с отметкой меньше фотонов коррелирует с состоянием, помеченным значком не видно». Поэтому один Муненори, который увидел блик света, может сделать вывод, что он увидел его потому, что прилетело много фотонов, а другой Муненори, который не увидел блика, заключает, что фотонов было недостаточно, чтобы их увидеть. С этой точки зрения, если мы подумаем о цепи событий, начиная с прилета фотонов к сетчатке, и далее к нервным волокнам и к нейронам в мозгу, приводящим к суперпозиции конфигураций в мозгу Муненори, мы должны продолжить эту цепочку, признав, что мозг взаимодействует с остальной частью мозга, телом, воздухом вокруг него, травой на поле, на котором стоит Муненори, городом Киото, и так далее. Суперпозиция просто растет, в нее включаются все новые и новые члены.
Таким образом, этот мир распадается на мир, который распадается на множество миров, и тот мир, который известен нам как этот мир.
15. Чего узнать нельзя
(Монастырь Зуйо-дзи, Япония, 1627 год)
«Как ты думаешь, спросил ты Умпо Дзеньё, когда вы сидели в саду, Будда действительно знает всё, как это написано в сутрах?»
«О, ответил мастер, сутры кладезь мудрости, но рассказанные в них истории древние и их не нужно воспринимать буквально. Я думаю, что Будда знал достаточно, а ты так разве не думаешь?»
«Да, но, ты полагаешь, это возможно знать всё? А для просветленного существа? Или для Бога? (Или джинна, подумал ты про себя.) Как ты все это отыщешь и измеришь? Где ты будешь хранить всю эту информацию? Что»
«Я думаю, что ты знаешь слишком много! засмеялся Дзеньё. Налить тебе чашку чаю?»
Сегодня ты находишь у себя на столе тонкий пыльный томик. Книга озаглавлена «Чего узнать нельзя», и ты почти уверен, что обнаружишь в ней сплошь пустые страницы.
Но нет: оказывается, ты открыл поэтический сборник.
Иногда говорят, что нет ничего невозможного. В каком-то смысле это правда. Даже задачи, которые кажутся чрезвычайно трудными, часто могут быть решены, если в одном человеке сойдутся талант, удача и способность к тяжелой работе. Сложное переплетение событий и причин порождает в мире огромное число неожиданных сюрпризов, и часто бывает, что правила, которые запрещают какое-нибудь событие, не ясны или допускают исключения. Квантовая механика предоставляет много таких исключений особенно на очень мелком масштабе: поведение объектов, невозможное в рамках классической физики, часто возможно, пусть даже с очень малой вероятностью, когда учитываются квантовые эффекты.
Как уже говорилось, есть вещи, которые, согласно существующим (и, нужно сказать, невероятно мощным) законам физики, невозможно сделать, или, в формулировке старинной книги поэм, данной тебе Дзеньё, «нельзя узнать». Вот три страницы из этой книги.
Страница 1
Монах в страшном напряжении ждет, когда в далеком храме зазвонит колокол.
Голубь пролетает над головой.
Момент наступает, решение принято, и монах умирает. Колокол звонит, но слишком поздно.
Первый запрет состоит в том, что сигналы не могут передаваться быстрее, чем свет, или, иначе говоря, мы не можем знать ничего, что случилось за границами области пространства-времени, называемой нашим световым конусом (конусом прошлого), из которого сигналы, идущие со скоростью света или меньшей, еще могли бы достичь нас. Монах, находящийся в определенном месте и в определенный момент скажем, в момент принятия судьбоносного решения, может или не может услышать звон далекого колокола. Звук может достичь его слишком поздно. Если бы у него был телескоп, он сумел бы увидеть звонящий колокол до того, как услышит звук, поскольку свет распространяется быстрее, чем звук, и, следовательно, узнать, что колокол прозвонил, даже еще не услышав звука. Но если и свет не может достаточно быстро дойти до него в данное место и время, чтобы предупредить его, тогда, согласно теории относительности Эйнштейна, он не сможет узнать, что колокол уже известил о событии.
Почему невозможно получить эту информацию? Есть несколько аргументов в рамках специальной теории относительности. Возможно, наиболее убедителен следующий аргумент. Если два наблюдателя А и В, находящиеся в разных системах отсчета, могут посылать сигналы со скоростью больше скорости света, тогда наблюдатель А может послать сигнал наблюдателю В и получить этот сигнал, отправленный обратно В, еще до того, как А послал его! Это парадокс наиболее неприятного типа. Он почти в точности повторяет парадокс, возникающий при воображаемых путешествиях во времени, который разрушает наши надежды на создание машины времени. Такие парадоксы очень наглядны, но в них мало смысла. Это дает веские основания полагать, что если специальная теория относительности правильна, то скорость всех сигналов должна быть ограничена скоростью света. В противном случае что-то ужасно-преужасно неправильно с нашим представлением о том, что нужно делать, чтобы разобраться с происходящим в мире (например, следует ли посылать сигнал), неправильно до такой степени, что, честно говоря, было бы трудно понять смысл вообще чего бы то ни было.
Почему невозможно получить эту информацию? Есть несколько аргументов в рамках специальной теории относительности. Возможно, наиболее убедителен следующий аргумент. Если два наблюдателя А и В, находящиеся в разных системах отсчета, могут посылать сигналы со скоростью больше скорости света, тогда наблюдатель А может послать сигнал наблюдателю В и получить этот сигнал, отправленный обратно В, еще до того, как А послал его! Это парадокс наиболее неприятного типа. Он почти в точности повторяет парадокс, возникающий при воображаемых путешествиях во времени, который разрушает наши надежды на создание машины времени. Такие парадоксы очень наглядны, но в них мало смысла. Это дает веские основания полагать, что если специальная теория относительности правильна, то скорость всех сигналов должна быть ограничена скоростью света. В противном случае что-то ужасно-преужасно неправильно с нашим представлением о том, что нужно делать, чтобы разобраться с происходящим в мире (например, следует ли посылать сигнал), неправильно до такой степени, что, честно говоря, было бы трудно понять смысл вообще чего бы то ни было.
Здесь особенно интересно то, что этот предел скорости приложим к любому виду сигналов, посылаемых с помощью всех видов частиц, всех полей, телепатии короче, всего, что у вас под рукой, до тех пор, пока действуют правила специальной теории относительности. Этот предел, кажется, глубоко встроен в структуру реальности, состоящую в том, что знание локально и что большую часть Вселенной просто нельзя наблюдать напрямую.