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

Вместе с геонами Уилер представил на GR1 целый «мешок» разных странностей, связанных с геометродинамикой, идею червоточин и пенистости пространства-времени в его мельчайшем масштабе. Он предложил хитрую метафору о том, что человек воспринимает пространство-время как вид на океан с самолета, гладкий и спокойный. Только если спуститься на уровень земной поверхности, то море может оказаться беспокойным и пенящимся. Схожим образом и пространство-время в планковском масштабе может бурлить от громадного количества эфемерных объектов вроде неустойчивых мини-червоточин.

Одним из важнейших вопросов, обсуждавшихся на конференции, был такой: может ли пустое пространство переносить энергию в форме гравитационных волн? Участники предложили массу отличных аргументов против такой возможности, например, утверждение Розена о том, что у волн энергия вообще отсутствует. Но после комментариев Фейнмана по поводу того, что гравитацию необходимо квантовать, Леон Розенфельд указал, что приложение квантовых методов к гравитации потребует исчерпывающего описания гравитационного излучения, аналогичного тому, какое существует для электромагнетизма. Если его не создать, то совершенно непонятно, с чего начать. Следовательно, гравитационным волнам лучше бы существовать, иначе квантовая гравитация имеет шансы никогда не появиться на свет.

Глубоко обдумав проблему, Фейнман мысленно вернулся к простому опровержению негативного заключения Розена. Представим два массивных объекта, находящихся рядом, но не соприкасающихся, нечто вроде громадных костяшек на счетах. Они присоединены к одной и той же проволоке, первая жестко, вторая свободно и может скользить. Теперь вообразим гравитационную волну, проходящую через эту часть пространства и сотрясающую объекты. Вторая костяшка начнет скользить по проволоке, создавая тепловую энергию в процессе трения. Учитывая это и закон сохранения энергии, мы должны признать, что энергия откуда-то явилась, и очевидно, что ее принесла гравитационная волна. Отсюда вывод – гравитационные волны могут переносить энергию.

Если бы Фейнман был жив в 2015 году, то, безо всяких сомнений, он обрадовался бы, узнав, что его догадка подтвердилась открытием гравитационных волн, сделанным с помощью LIGO. Но его жизнь всего на несколько лет пересеклась с программой, начатой в 1984 году, когда Торн при участии Райнера Вайсса и Рональда Древера затеял проект. Когда успех после десятилетий работы оказался достигнут, Кип Торн носил звание Фейнмановского профессора теоретической физики в отставке в Калтехе.

Многомировая интерпретация

После завершения конференции Девитт взял на себя задачу отредактировать выпуск Reviews of Modern Physics, посвященный статьям и дискуссиям в Чапел-Хилл. Поскольку Эверетт не присутствовал, и его работа не обсуждалась, то включение его материала – представленного Уилером наряду с анализом, – выглядело слегка таинственно. Название вроде бы соответствовало квантовой части конференции, но почти не соотносилось с темой гравитации, за исключением общей идеи универсальной волновой функции (квантовое описание без коллапса).

Но поскольку материал предложил Уилер, то Девитт прочитал его внимательно. Поначалу он едва не смеялся, видя, что некто пытается принести нечто новое в проблему квантовых измерений, но потом стал тревожиться все сильнее и сильнее из-за смелых отсылок к участию наблюдателя в ветвлении квантовых состояний.

«Я был так потрясен, что сел и написал… (длинное) письмо Эверетту, поочередно восхваляя и осуждая его, – вспоминал Девитт. – Мое осуждение большей частью состояло из цитат из Гейзенберга, относящихся к “переходу от возможного к реальному” и упирало на тот факт, что “я не чувствую, что разделяюсь”»¹⁰⁰.

Эверетт прислал краткий ответ.

Он воспользовался случаем, чтобы заново представить в форме сноски часть объяснения процесса раскалывания, которую Уилер вырезал из статьи. Он объяснил, как именно после квантового измерения каждая копия наблюдателя думает, что его версия реальности является исходной. Также он упомянул, что если ты чего-то не ощущаешь, то это вовсе не значит, что этого не происходит. Он напомнил читателям (и Девитту) о противниках Коперника, в дни Галилея истово доказывавших, что Земля не может вращаться вокруг Солнца, поскольку никто не ощущает ее движения. Пораженный таким остроумным контрдоводом, Девитт только и смог, что воскликнуть: «Туше!»

Гипотеза Эверетта практически пребывала в забвении до 1970 года, когда Девитт сделал ее популярное описание для Physics Today. Он дал ей имя «многомировая интерпретация» (ММИ), куда более красноречивое, чем «относительное состояние». Статья вызвала многочисленные дискуссии, и концепция стала более известной.

Девитт также решил с позволения Эверетта выпустить книгу для школьников, посвященную ММИ. Сам автор гипотезы внес свой вклад, прислав ему помятую копию ранней версии диссертации, ту самую, до которой не добрался Уилер. Из этого прототипа Девитт извлек куда более ясное понимание теории.