Квантовые миры и возникновение пространства-времени (Кэрролл) - страница 68
Отчасти Эверетта вдохновляли поиски квантовой гравитации, которой незадолго до этого заинтересовался Уилер. Остальная часть физики – материя, электромагнетизм, ядерные взаимодействия, – кажется, вполне укладывается в рамки квантовой механики. Но гравитация была (и остается) упрямым исключением. В 1915 году Эйнштейн предложил общую теорию относительности, согласно которой само пространство-время является динамической сущностью, чьи изгибы и искривления мы воспринимаем как силу гравитации. Но общая теория относительности – целиком классическая, в ней есть аналоги координаты и импульса для кривизны пространства-времени, и нет никаких ограничений для их измерения. Оказалось, что взять эту теорию и «проквантовать» ее, то есть создать теорию волновых функций пространства-времени, в противовес классическим представлениям о пространстве-времени, довольно сложно.
Хью Эверетт III (фото публикуется с разрешения архива Хью Эверетта III в Калифорнийском университете, Ирвайн, и Марка Эверетта)
С квантовой гравитацией связаны как технические сложности – вычисления обычно разбухают и приводят к огромным значениям в ответе, – так и концептуальные. Даже в квантовой механике, в которой бывает невозможно указать, где именно находится заданная частица, понятие «точки в пространстве» является совершенно определенным. Можно указать конкретное местоположение и поставить вопрос, какова вероятность найти частицу поблизости. Но если реальность состоит не из материи, распределенной в пространстве, а представляет собой квантовую волновую функцию, описывающую суперпозиции различных возможных пространств-времен, то как мы вообще можем спросить, «где» наблюдается конкретная частица?
Загадки только усложняются, если обратиться к проблеме измерения. К 1950-м годам позиция копенгагенской школы оформилась в доктрину, и физики примирились с идеей о том, что при акте измерения происходит коллапс волновой функции. Они даже согласились рассматривать процесс измерения как фундаментальную составляющую нашего лучшего описания природы. Или по крайней мере, не слишком об этом беспокоиться.
Но что делать, если рассматриваемая квантовая система – это целая Вселенная? В копенгагенском подходе критически важно разграничение между измеряемой квантовой системой и классическим наблюдателем, который выполняет измерение. Если система – это вся Вселенная, то все мы находимся в ней; нет никакого внешнего наблюдателя, к которому можно было бы апеллировать. Годы спустя Стивен Хокинг и другие ученые принялись изучать квантовую космологию, чтобы обсудить, как в самодостаточной Вселенной мог наступить самый первый момент времени, предположительно тот, в который произошел Большой взрыв.