Интерпретация Эверетта: о чем она и почему вокруг нее столько споров
Введение:
Интерпретация Эверетта, также известная как интерпретация многих миров, — это способ понимать квантовую механику без постулата коллапса волновой функции. Идея предложена Хью Эвереттом III в 1957 году как «формулировка относительных состояний» и популяризована Брайсом ДеВиттом в 1970-х. В ней предполагается, что квантовая эволюция всегда унитарна и детерминистична, а то, что мы воспринимаем как «случайный исход измерения», — это возникновение ветвлений, в которых каждый возможный исход реализуется в своей ветви.
Ключевые принципы:
• Единственная динамика: состояние описывается волновой функцией, которая всегда эволюционирует по уравнению Шрёдингера; коллапса нет.
• Относительные состояния: состояние системы и наблюдателя рассматривается совместно; после взаимодействия наблюдатель оказывается в состоянии, «относительном» к конкретному исходу системы.
• Ветвление через декогеренцию: взаимодействие с окружающей средой быстро подавляет интерференцию между альтернативами и эффективно раздельно эволюционирующие «ветви» становятся классически устойчивыми.
• Нет выделенной роли наблюдателя: измерение — это обычное физическое взаимодействие, а не особый процесс.
Как интерпретация Эверетта переосмысляет измерение:
В стандартном учебном подходе измерение сопровождается коллапсом: волновая функция «прыгает» к одному исходу. Эверетт утверждает, что никакого прыжка нет: система + прибор + наблюдатель переходят в перепутанное состояние, где каждой записи прибора соответствует своя компонентa. Декогеренция делает эти компоненты практически несмешивающимися, поэтому субъективно наблюдатель видит один определенный результат и не может взаимодействовать с альтернативами.
Роль декогеренции:
• Источник: неконтролируемые связи с макроскопической средой (фононы, фотоны, воздух).
• Эффект: экспоненциально быстрое подавление интерференционных членов между макроскопически различимыми альтернативами.
• Следствие: в практических масштабах ветви не «сходятся» обратно; определяются устойчивые «указательные» (pointer) состояния, близкие к классическим.
• Важное уточнение: декогеренция не выбирает единственный исход; она объясняет, почему ветви не мешают друг другу и почему мир выглядит классическим в каждой ветви.
Вероятности и правило Борна:
Главный концептуальный вызов MWI: если все исходы реализуются, откуда берутся вероятности и почему веса исходов пропорциональны квадрату модуля амплитуды?
• Подход теории решений (Дойч–Уоллес): рациональные предпочтения агента под унитарной динамикой вынуждают считать «вес ветви» равным квадрату амплитуды, если агент последователен в ставках.
• Энвариантность (Зурек): симметрии перепутывания приводят к естественному весу исходов, совпадающему с правилом Борна.
• Неопределенность саморасположения (self-locating uncertainty): до «наблюдения» агент не знает, в какой ветви он окажется; вероятности отражают эту неопределенность при заданных весах ветвей.
Согласие с правилом Борна достигается, но дискуссии о строгости и убедительности этих выводов продолжаются.
Что считать «миром» и когда происходит ветвление:
• Ветвь — не фундаментальный объект, а удобная, эмерджентная структура, выделяемая декогеренцией и грубым усреднением.
• Ветвление постепенно растет по мере взаимодействия со средой; нет единственного «момента раздвоения».
• Число «миров» не конечное и не дискретно заданное; корректнее говорить о разложении состояния на квазиклассические компоненты с разными весами.
Возражения и обсуждение:
• Проблема основы (preferred basis): почему выделяются именно классические переменные? Ответ опирается на декогеренцию и указательные состояния, но формально «абсолютного» выбора базиса нет — он определяется динамикой и взаимодействием со средой.
• Вероятностный статус: скептики считают, что MWI вводит вероятности «сверху»; сторонники утверждают, что они выводимы из рациональности и симметрий.• Экстравагантная онтология: «слишком много миров». Сторонники отвечают, что это не добавление динамических постулатов, а принятие всерьез уже существующей математической структуры.
• Тестируемость: MWI не дает иных численных предсказаний, чем стандартная квантовая механика без коллапса. Эмпирически ее можно косвенно поддержать лишь тем, что теории объективного коллапса будут опровергаться по мере роста масштаба наблюдаемых суперпозиций.
• Идентичность личности и «ветвящееся Я»: философская, а не физическая проблема; формализм описывает распределение амплитуд, а не метафизику личности.
Связь с другими интерпретациями:
• Копенгагенская: вводит коллапс и привилегирует измерение; операционально эквивалентна, но концептуально иная.
• Де Бройль — Бом: добавляет траектории частиц и неголономную «пилот-волну»; сохраняет коллапс как эффективный, но онтология и неинвариантности иные.
• Объективный коллапс (GRW, CSL): модифицируют динамику, предсказывают слабые отклонения; поддаются экспериментальной проверке.
• Истории (consistent histories): трактует измерение как выбор согласованных семейств историй; близка к MWI по духу, но с другим формализмом вероятностей.
• Информационные подходы (QBism и др.): переносят акцент на субъективные вероятности и агентность, избегая онтологических заявлений о «мире».
Импликации и области применения:
• Космология: в ранней Вселенной нет внешнего наблюдателя, поэтому интерпретации без коллапса удобно применять к инфляционным флуктуациям и структурам.
• Квантовые вычисления: вычислительное ускорение объясняется интерференцией амплитуд в одной волновой функции; говорить о «параллельных компьютерах» — образ, а не необходимость формализма.
• Философия науки: MWI поднимает вопросы о реализме теоретических сущностей, экономии постулатов и критериях научного объяснения.
Распространенные заблуждения:
• «Миры создаются сознанием»: в MWI наблюдатель не привилегирован; ветвление определяется физическими взаимодействиями и декогеренцией.
• «Ветви мгновенно и абсолютно разделены»: разделение эффективно для макроскопических состояний, но фундаментально это одна непрерывная квантовая эволюция.
• «Энергия размножается при ветвлении»: закон сохранения энергии выполняется для полной волновой функции; разговаривать о «добавочной» энергии в каждой ветви некорректно.
Эмпирический статус:
На сегодняшний день MWI не делает предсказаний, отличных от стандартной квантовой механики без коллапса. Эксперименты, расширяющие масштабы наблюдаемых суперпозиций и тестирующие модели коллапса, опосредованно влияют на предпочтения в пользу или против интерпретаций, но не дают прямого «доказательства» MWI.
Краткий вывод
Интерпретация Эверетта предлагает взять унитарную квантовую динамику всерьез и объяснить ощутимую «классичность» мира через декогеренцию и эмерджентное ветвление. Она элегантна минимализмом постулатов, но требует принять необычную онтологию и переосмыслить роль вероятности. При отсутствии различимых эмпирических предсказаний выбор между интерпретациями остается вопросом концептуальных предпочтений и философских допущений.