Кто-то скажет нет, ведь она не помогает в решении второго вопроса, а именно каким образом после измерения выбирается один из возможных вариантов, каждый из которых представляет собой вероятный исход. Декогеренция объясняет, почему мы никогда не видим одновременно живого и мертвого кота, но не говорит, как выбирается одна из двух альтернатив. Квантовая механика остается вероятностной, а эта непредсказуемость отдельных измерений никуда не пропадает.

Другие физики полагают, что декогеренция вообще не особенно проясняет проблему измерений, даже на уровне избавления от суперпозиций. Они утверждают, что суперпозиции просто оказываются похороненными в сложности запутанной волновой функции квантовой системы и макроскопического измерительного устройства, однако в принципе никуда не исчезают. Мы просто не можем их восстановить. Именно поэтому мы и не видим квантовую странность в действии.

Те же, кто с большим оптимизмом смотрит на объяснение проблемы измерений посредством понимания декогеренции, придерживаются несколько иного взгляда. Они говорят, что, хотя вероятностная природа квантовой механики и означает, что мы даже теоретически не можем с уверенностью сказать, обнаружим мы кота живым или мертвым, это является эквивалентом знакомой нам статистической вероятности. Проблема заключается лишь в том, что мы не знаем, какой вариант выбран, поскольку у нас в распоряжении есть только волновая функция. Но кот уже либо жив, либо мертв!

Способ, которым процесс декогеренции заставляет квантовую странность исчезнуть, можно представить в качестве SD-диаграммы под названием распределение Вигнера. Две горизонтальные оси означают положение и величину импульса, так что каждый из пиков на неровной поверхности соответствует конкретному положению и величине импульса квантовой частицы. Два широких пика обозначают два возможных положения частицы при установленном наблюдении. Очевидно, вероятность ее обнаружения справа вдвое больше вероятности ее обнаружения слева, так как правый пик вдвое выше. Колебания в центре соответствуют условиям интерференции. Они не соответствуют возможным результатам измерения, а представляют собой те самые состояния, в которых кот одновременно и жив, и мертв.

На верхней диаграмме эти колебания интерференции значительно выше, поскольку декогеренция еще не произошла. Но очень скоро (нижняя диаграмма) декогеренция заставляет их исчезнуть. В то же время два физически реализуемых варианта остаются незатронутыми.

Таким образом, установление связи с окружающей квантовую систему средой, которое неизбежно происходит, когда систему больше нельзя считать изолированной, приводит к запутанности, а следовательно, и декогеренции. Означает ли это, что случилось измерение? Если в дополнение к декогеренции выбирается один из оставшихся возможных вариантов, то да, измерение произошло. Наблюдателю нет нужды приводить волновую функцию к коллапсу, поскольку единственный исход уже ожидает, когда мы решим его проверить.

Мне кажется, что это еще не все. Я полагаю, что однажды будет объяснен даже процесс выбора, происходящий после декогеренции. Ряд физиков, включая Роджера Пенроуза, считает это возможным. Многие другие, работающие в сфере космологии и квантовой гравитации, верят, что проблема уже решена.

Итак, следующая остановка: различные интерпретации квантовой механики.

Понимание многих квантовых идей, включая волновую функцию и ее странные свойства, и квантовых постулатов, которые говорят нам, как извлекать из них информацию о субатомном мире, жизненно необходимо для успеха и понимания всей квантовой теории. И все же в первой половине этой книги мы увидели, как трудно перевести сложную математику на язык слов, которые были бы понятны как физикам, так и нефизикам. Иными словами, хотя формализм квантовой механики не вызывает сомнений, никто пока не нашел такого объяснения, или интерпретации, этой теории, которое удовлетворило бы всех без исключения.

В эксперименте с двумя прорезями мы можем очень точно предсказать форму картины интерференции, которая появляется на экране (хотя и не можем предсказать, куда ударит каждый конкретный атом). Гораздо более удивительно, что квантовая механика очень точно предсказывает параметры атомов и молекул и тех частиц, из которых они состоят, а также природу сил, сдерживающих их вместе для формирования окружающих нас богатых и многообразных структур. Способность к таким предсказаниям есть не что иное, как признак успешной научной теории. Особенно поразителен тот факт, что мы можем сделать все эти выводы, не зная, почему мы получаем конкретные результаты. Похоже, мы вполне справляемся и без представления о том, как именно атом проходит сквозь две прорези.

Большинство практикующих физиков научились использовать теорию без понимания, почему она работает. На самом деле многие ведущие физики нашего времени открыто признавали, что никто до конца не понимает квантовую механику! Разве это не должно никого волновать? В этой главе мы изучим различные подходы к интерпретации теории и познакомимся с точками зрения, которые разделяли – и до сих пор разделяют – физики.

Уверен, многим физикам не понравится то, что я изложу в этой главе, так как я собираюсь описывать различные взгляды непредвзято. В конце концов, основная цель этой книги – объяснить, что такое квантовая механика и почему она так необычна. Но с моей стороны было бы нечестно и самонадеянно делать вид, что в квантовом саду благоухают розы. Многие физики, включая целый ряд моих коллег и партнеров-исследователей, считают, что здесь нет никакой проблемы. Они утверждают, что нет никакого смысла заострять внимание на конфликтах между различными интерпретациями того, что, в общем-то, представляет собой полностью понятную, логически последовательную и успешную математическую теорию.

Но было бы столь же нечестно – а эта книга, вероятно, стала бы не такой интересной, – если бы я в определенных случаях не показывал, какой именно позиции придерживаюсь.

Позвольте мне начать с серьезного, но при этом точного утверждения: ни одна интерпретация квантового формализма не может считаться лучше остальных и выбор между ними – лишь вопрос эстетики и вкуса каждого. В связи с этим многие считают бесполезным обсуждение плюсов и минусов различных интерпретаций. Хуже того, многие полагают, что истинной интерпретации нет и вовсе, а существующие представляют собой лишь в равной степени обоснованные способы толкования происходящего.

Эта точка зрения нашла отражения в часто цитируемой интерпретации «заткнись и считай», которая гласит, что, раз уж доказано (по крайней мере, пока), что верную интерпретацию найти невозможно, разговаривать о ней – пустая трата времени. Пускай этими вопросами занимаются философы, а физики пока продолжат использовать квантовомеханический формализм для изучения природы.

Более полувека ведущие физики ломали головы над проблемами интерпретации. Они утверждали, что квантовая механика уникальна среди научных теорий, потому что, обладая огромной предсказательной силой, толковать она по определению может лишь результаты измерений. Только это и должно нас волновать – переживать о необходимости для продвижения вперед единственной интерпретации нам не стоит. Такой прагматичный, или «инструменталистский», подход основан на философии «логического позитивизма», которая была популярна в Европе в период зарождения квантовой механики. Само собой, мне не хочется отклоняться от физики и уходить в философию, но все же я вкратце опишу суть этого подхода: если два человека придерживаются разных мнений, но при этом не могут разрешить свой спор при помощи эмпирических фактов, то в их противоречивых заявлениях нет никакого смысла – лучше им пойти и выпить пива.