Волновая функция вселенной

В погоне за квантовой гравитацией Мизнер и Уилер вскоре поняли, что ассортимент измеряемых переменных (базовых физических величин, которые будут определяться – эквиваленты позиции, импульса, энергии и т. д. для описания простых частиц) не столь очевиден. Общая теория относительности в исходной форме, предложенной Эйнштейном, поместила пространство и время на общую основу. Одно с легкостью могло быть превращено в другое, как вода и лед.

Тем не менее при любой разновидности реалистического наблюдения мы замечаем, как нечто изменяется пространственно на протяжении определенных временных интервалов – так вселенная расширяется на протяжении долгих эонов. Следовательно, процесс измерений естественным образом разделяет пространство и время, требуя, чтобы четырехмерный блок пространства-времени нарезался на трехмерные ломти с течением времени. Такое «нарезание» не может быть произвольным, оно осуществляется в соответствии с динамикой Эйнштейна.

Физики Ричард Арновитт и Стэнли Десер вместе с тем же Мизнером найдут решение этой внушительной проблемы через несколько лет, и оно получит название «АДМ-формализм».

Более философской оказалась задача отделения наблюдателя от наблюдаемого. Если вся вселенная представляет собой некоторую систему под наблюдением, как может иметь место независимое наблюдение, ведь никто не имеет возможности покинуть вселенную, чтобы осмотреть ее и измерить снаружи?

С другой стороны, все, находящиеся внутри вселенной, являются частью системы.

Задача увидеть, как может работать концепт волновой функции, не ссылаясь при этом на внешнего наблюдателя, представлялась сложной и интересной. Попытка развить способ проведения квантовых измерений без подобного коллапса выглядела равным образом устрашающей.

Эверетт постоянно думал об альтернативах Копенгагенской интерпретации, и однажды он явился к Уилеру с революционной новой гипотезой: предположим, что нет коллапса, предположим, что волновые функции каждой квантовой системы и вселенной как целого продолжают беспрепятственно развиваться в соответствии с уравнением Шредингера, уравнением Дирака и всеми непрерывными способами описания квантовых систем. Если нет коллапса, то нет нужды и во внешнем наблюдателе, следовательно, волновая функция вселенной может быть определена однозначным образом.

Это приносит нам единственное следствие, но очень необычное.

Вообразим, что у нас есть простая квантовая система, такая как атом, и ученый измеряет в ней некий параметр. Такие измерения происходят все время, и если проводятся корректно, то обычно получается один, а не несколько результатов. В таких случаях факт наблюдения в тот момент, когда оно происходит, не инициирует коллапс функции, а побуждает саму вселенную разветвляться на многочисленные возможности. Каждая ветвь будет представлять отличающийся результат, иными словами, альтернативную реальность.

Мизнера заинтриговала такая концепция, но у него возникли и сомнения в гипотезе Эверетта, которая очевидно нуждалась в доработке. Как он вспоминал: «Поначалу я отреагировал так, что мне не нравятся заключения Хью, но я уважаю его способность логически отстаивать свою точку зрения. Меня откровенно не устраивала теория Бора»⁹¹.

Уилер же был искренне воодушевлен, он побудил своих аспирантов искать путь определения волновой функции вселенной, и Эверетту оказалось некуда деваться. После некоторых дискуссий он решил писать диссертацию по теме, а Уилер стал его научным руководителем.