Тем же летом 1957 года, когда в Скандинавии скоропостижно и практически синхронно скончались Россби и Свердруп, а в Швейцарии Паули и Юнг обменялись последними письмами своей многолетней переписки, в мире физики произошло еще кое-что весьма знаменательное. В июльском номере научного журнала «Обзоры современной физики» был опубликован сокращенный вариант диссертации Хью Эверетта III (1930-1982), никому в ту пору неизвестного аспиранта Принстонского университета, предложившего собственную, абсолютно новаторскую формулировку квантовой механики.[1]

Много лет спустя эта знаменитая ныне работа получит название «многомировая интерпретация» или, иначе, «концепция мультиверса», однако в период первой публикации очень мало кто сумел оценить важность открытия Эверетта. Среди этих немногих был, прежде всего, научный руководитель диссертации Джон Арчибальд Уилер (1911-2008) – один их ведущих физиков-теоретиков США, приложивший немало личных усилий для распространения среди коллег необычной теории своего аспиранта.

Идеи молодого, но уже тогда весьма амбициозного Эверетта выглядели действительно фантастическими, однако с точки зрения чистой математики и логики они были достаточно просты и позволяли существенно прояснить фундамент квантовой физики, избавляя конструкцию от искусственных постулатов и особо мутных мест. Более того, новая интерпретация, по мнению ее автора, в перспективе обещала путь к «великому объединению» двух главных, но никак не стыкующихся достижений в физике XX века – квантовой теории для частиц и общей теории относительности для гравитации.

Намек на эти большие надежды содержался уже в самом названии эвереттовой работы, «Формулировка квантовой механики в терминах ‘относительных состояний’». Но поскольку ни сам автор, ни его нынешние последователи так и не продемонстрировали, каким образом тут может быть пристегнута гравитация, имеет смысл сосредоточиться лишь на том, что реально сделала диссертация Эверетта для концепции множества миров – идеи, стабильно набирающей ныне популярность не только среди физиков, но и в широких народных массах.

*

Одним из главных достоинств эвереттовой работы было то, что она ни в малейшей степени не посягала на уже выстроенный математический формализм квантовой механики – науки, которая к середине 1950-х годов продемонстрировала всем потрясающие успехи в объяснении микромира атомов. Другим же, идейно еще более важным преимуществом открытия Эверетта стало то, что головоломные парадоксы формул можно, оказывается, объяснить применительно к наблюдаемому макромиру не только с помощью неуклюжих постулатов копенгагенской интерпретации, но гораздо проще – полностью принимая ту конструкцию вселенной, на которую указывает математика.

Как заложено в основах квантовой механики, состояния объектов вселенной задаются не в интуитивно понятных для человека параметрах типа местоположения и скорости частиц, а в терминах особого математического объекта, именуемого волновой функцией. При этом существенно, что хотя квантовую механику и принято обычно описывать как «случайную и неопределенную по природе своей», на самом деле в том, как ведет себя волновая функция, нет совершенно ничего случайного или неопределенного.

Составленное Эрвином Шредингером уравнение, описывающее эволюцию волновой функции с течением времени, ведет себя вполне детерминированным образом, но при этом оперирует комплексными числами с мнимой единицей (потому что сконструировать такое уравнение в более понятных для человека действительных числах у Шредингера не получилось). В окружающей жизни человек наблюдает лишь действительные компоненты в значениях параметров, и, соответственно, очень неприятным моментом для физиков стало то, как именно соединить эту неоднозначную волновую функцию с наблюдаемым миром – ведь многие вполне верные волновые функции ведут к парадоксальным и труднопостижимым ситуациям вроде знаменитого «кота Шредингера», который оказывается мертвым и живым одновременно вследствие квантовой суперпозиции разных состояний.

Представители доминирующей копенгагенской школы как бы объяснили эту странность теории вводом постулата, согласно которому комплексная (т.е. неоднозначная) волновая функция «коллапсирует» или схлопывается в какой-либо случайный, но однозначный классический исход всякий раз, когда кто-то делает измерение. Такое дополнение более-менее объяснило наблюдения и их случайность, однако теория при этом стала явно неполной: наблюдатель оказался по сути дела вырванным из цельной системы; что именно представляет собой физика наблюдения так и осталось неясным; а математика ничего не говорила о том, когда именно волновой функции положено коллапсировать.

**

Вместо этой мутной и невнятной картины Эверетт сумел предложить весьма простую в своей формулировке концепцию, согласно которой волновая функция никогда не коллапсирует. Или, иными словами, призвал полностью довериться математическому формализму теории и считать, что уравнение Шредингера применимо всегда и везде, а не только в промежутках между измерениями.

Такой подход позволял сделать общую картину куда яснее – вся система теперь рассматривалась целиком, включая и измеряемые объекты, и наблюдателей, и их приборы. Благодаря этому уже не требовалось искусственно разделять вселенную на квантовый микромир и классический макромир, живущие по разным законам, потому что – согласно интерпретации Эверетта – каждой из компонент в суперпозиции альтернативных состояний в действительности соответствует свой мир, так что ни одна из компонент не имеет преимущества перед другой.

Математически было показано, что квантовая теория для всякой «классической» реальности предсказывает расщепление на множество отдельных, одновременно существующих миров. И состояние системы, и состояние прибора, и сознание наблюдателя в каждом из этих миров соответствует лишь одному результату измерения, но в разных мирах результаты измерения вполне могут различаться – хотя при этом миры оказываются одного типа тем чаще, чем больше квантовомеханическая вероятность соответствующей альтернативы.

Один из самых красивых результатов Эверетта сводился к тому, что новая формулировка квантовой теории, свободная от коллапсов, фактически согласуется с экспериментальными наблюдениями. И хотя здесь волновая функция, описывающая одну классическую реальность, становится волновой функцией, описывающей суперпозицию множества таких реальностей, наблюдатели субъективно испытывают это расщепление просто как некоторую случайность исходов, происходящих с теми же вероятностями, что вычислены по старому рецепту коллапса волновой функции.

***

Джон Уилер, впечатленный красотой этой концепции, в 1956 году специально ездил в Копенгаген к Нильсу Бору, чтобы привлечь интерес своего учителя и всей его школы к интересным идеям Эверетта. Однако Бор, которому пошел уже восьмой десяток, был совершенно не расположен к восприятию новых революционных идей, а физики из его копенгагенского окружения дружно отвергли многомировую модель – как мистику и новую теологию.

Ни столь обескураживающий результат, ни полное, по сути, игнорирование публикации этой работы научным сообществом в 1957 году, упорного Уилера разубедить не сумели, так что в начале1959 года он настоял и договорился о личной поездке уже защитившегося доктора Эверетта в Копенгаген. Крайне задетый полным безразличием физиков к его открытию, Хью Эверетт все же согласился и поехал на аудиенцию к Бору – однако результат этой встречи оказался для него крайне неприятным и тягостным, поскольку мэтр просто не пожелал обсуждать концепцию многомирия.

После этой поездки Эверетт уже окончательно решил отойти от теоретической физики и сделал весьма успешную карьеру совсем в других областях – сначала в качестве секретного аналитика-математика Пентагона, а затем в индустрии инфотехнологий, прибыльно реализовав свои компьютерные алгоритмы в бизнес-приложениях. Что же касается эвереттовской концепции мультиверса, сильно опередившей свое время, то начиная с 1970-х годов росту ее известности сильно поспособствовали даже не столько новые исследования физиков, сколько книги писателей-фантастов и в целом общая адаптация идеи поп-культурой.

Первым практическим приложением для теории многомирия стала технология квантовых компьютеров, сначала в теории, а затем и на простейших демонстрационных моделях позволивших очень эффективно решать сложные задачи путем одновременных вычислений в параллельных мирах. Однако Хью Эверетту до этих свершений дожить не удалось – летом 1982 года он скоропостижно скончался от сердечного приступа в возрасте неполных 52 лет.[2]

[1] Hugh Everett III, ‘Relative State’ Formulation of Quantum Mechanics, Reviews of Modern Physics, Vol 29, Num 3, July 1957

[2] Евгений Шиховцев, «Очерк биографии Хью Эверетта Третьего». English translation by Eugene B. Shikhovtsev & Kenneth W. Ford: «Biographical Sketch of Hugh Everett, III».