Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность

Во-первых, она замещала точечные частицы, такие как кварки и электроны, вибрирующими нитями энергии планковской длины. Поскольку они обладали конечными размерами, то бесконечные величины в полевой теории становились конечными, тем самым отпадала необходимость в перенормировке. Концепция опиралась на новую симметрию между фермионами, компонентами материи, и бозонами, переносчиками взаимодействий, при которой одни могли трансформироваться в другие. Возможно, более удивительным выглядело то, что она имела математический смысл только при наличии десяти и более измерений. Поскольку в доступном нам пространстве-времени их четыре, остальные шесть должны быть свернуты крайне плотно в масштабах той же планковской длины и нам недоступны.

Множество выдающихся теоретиков, недовольных отсутствием прогресса в квантовании гравитации с помощью стандартных методов (обобщение квантовой электродинамики) обратились к теории струн, сочли ее перспективной. Но и Уилер, и Фейнман остались скептиками, хотя и по разным причинам: первому она казалась слишком маломасштабной, второму не хватало доказательств.

«Мы должны смотреть на вещи шире, – говорил Уилер. – Как возникает бытие? Откуда берется квант? Я помню одного коллегу, взявшегося прочесть лекцию по теории струн, так он описал мне все, словно пресвитерианский священник, читающий Библию»¹³⁸.

«Я заметил, что когда я был моложе, многие старики в нашей области не могли хорошо понять новые идеи… как Эйнштейн оказался не в состоянии постичь квантовую механику, – говорил Фейнман. – Я сам теперь старик, и вот они, новые идеи, и они выглядят для меня безумием, выглядят так, словно уводят нас не в ту сторону»¹³⁹.

Опубликованная в том же году статья, написанная Дэвидом Дойчем, «Квантовая теория, принцип Черча – Тьюринга и универсальный квантовый компьютер»¹⁴⁰, предложила идеи, куда более близкие Уилеру и Фейнману. Дэвид Дойч показал, как обобщить детерминистические машины Тьюринга в универсальные квантовые компьютеры, базирующиеся на кубитах. Он продемонстрировал, как квантовое параллельное вычисление может быть быстрее стандартных линейных алгоритмов. И в конце концов, он доказывал, что многомировая интерпретация квантовой механики Хью Эверетта является наиболее логичным путем описания того, как функционирует подобное устройство.

Дойч был не одинок в защите теории Эверетта. Немецкий физик Дитер Цее использовал ее положения в версии, именуемой «многоразумовой интерпретацией» (1970 г.). Цее предположил, что наблюдатель сам по себе не расщепляется в процессе наблюдения, а остается в суперпозиции состояний вместе с тем, что измеряется. Вместо коллапса его волновая функция становится запутанной (связанной с тем же квантовым состоянием) с подвергающейся изучению квантовой системой. Почему тогда он воспринимает определенное значение, а не набор возможностей? Потому что, согласно Цее, его ментальное состояние раздваивается, и каждая из альтернатив выносит свое заключение. Поскольку тело может похвастаться только одним умом, его направляющим, то другие выборы существуют, но признаются нерабочими.

Цее помог развить другую идею, связанную с его многоразумовой интерпретацией, именуемую «декогерентностью». Войцех Журек, студент Уилера в университете Техаса, стал вторым автором концепции.

Декогерентность утверждает, что для каждого квантового измерения система становится запутанной с ее окружающей средой. Из-за этого запутывания на краткий период ее суперпозиция разлагается в определенное состояние, подобно тому, как дерево, качаемое сильным ветром, в конечном итоге опрокидывается. Только крохотные системы, изолированные от окружения, могут долгое время оставаться в суперпозиции, а большие, подверженные влиянию среды, постоянны и однозначны. Таким образом, они остаются в конкретных состояниях, а не в суперпозициях, и поэтому именуются «классическими».

Видящее «я» и контур самовозбуждения

Взаимодействие Уилера с его творчески настроенными студентами все более увлекало его в направлении «все есть информация». Он по большому счету отложил в сторону свой интерес к общей теории относительности, чтобы заняться проблемами квантовой информации. Его применение модели отложенного выбора к вселенной целиком все сильнее тянуло его к философским вопросам, а ведь подобное некогда происходило и с Нильсом Бором. «Философия слишком важна, чтобы оставить ее на откуп философам»¹⁴¹, – как-то сказал Уилер. Свою новую философию он называл «коллективным антропным принципом». Подобно дополнительности Бора, эта схема подчеркивала роль наблюдателя, но при наличии отложенного выбора этот наблюдатель имел силу изменять прошлое точно так же, как и будущее. Вспомним астронома, добавляющего полупрозрачное зеркало к телескопу, чтобы воспринять фотоны от древнего квазара как волну, а не как частицу.