В повседневной жизни мы сталкиваемся с вероятностью, когда видим, что в результате есть несколько возможных вариантов, но по той или иной причине не можем понять, какой из них на самом деле произойдёт. Иногда у нас имеется достаточно информации, чтобы понять, какой из результатов скорее всего произойдёт, и тогда вероятность является тем инструментом, который позволяет дать этому количественную оценку. Наша уверенность в вероятностном подходе возрастает, когда мы обнаруживаем, что результаты, которые считают вероятными, происходят часто, а маловероятные происходят редко. Проблема, стоящая перед многомировым подходом, состоит в том, что необходимо придать смысл вероятности — квантово-механическим вероятностным предсказаниям — в совершенно другом контексте, когда считается, что могут произойти все возможные результаты. Эту дилемму легко сформулировать: как можно говорить о том, что какие-то результаты вероятны, а другие маловероятны, если они все имеют место?
В последующих разделах я остановлюсь на этом более подробно и рассмотрю различные попытки решения. Хочу предупредить: мы сейчас обсуждаем вопросы, которые находятся на самом переднем крае науки, поэтому мнения о том, где мы сейчас находимся, сильно расходятся.
Вероятная проблема
Критика многомирового подхода часто сводится к тому, что этот подход слишком причудлив, чтобы быть правильным. История физики учит нас, что успешные теории просты и элегантны; они объясняют экспериментальные данные на основе минимального количества допущений и приводят к точному пониманию. Теория, в которой вселенные сыплются как из рога изобилия, далека от этого идеала.
Сторонники многомирового подхода справедливо говорят, что при оценке сложности научной теории не следует сосредотачиваться на её следствиях. Значение имеют лишь её фундаментальные свойства. В многомировом подходе считается, что всего одно уравнение — уравнение Шрёдингера — управляет распространением всех волн вероятности, так что по простоте формулировки и экономности допущений с этим подходом трудно соревноваться. Копенгагенский подход никак не проще. Он тоже основан на уравнении Шрёдингера, но при этом содержит туманное, плохо определённое предписание, когда уравнение Шрёдингера не следует применять, и ещё менее понятное описание, касающееся процесса схлопывания волны вероятности, который, как предполагается, имеет место быть. То, что многомировой подход приводит к исключительно богатой картине реальности, говорит о неблагонадёжности теории не более, чем разнообразие жизни на Земле говорит против дарвиновского естественного отбора. Механизмы, фундаментально простые по своей сути, могут привести к сложным заключениям.
Тем не менее, хотя отсюда следует, что бритва Оккама недостаточно остра, чтобы отсечь многомировой подход, переизбыток вселенных действительно приводит к потенциальному затруднению. Ранее я говорил, что физики, применяя какую-нибудь теорию, должны излагать её в двух ипостасях — описывать эволюцию мира с математической стороны, а затем интерпретировать полученные математические результаты с позиции нашего опыта. Но на самом деле есть ещё и третья сторона, связанная с первыми двумя, и физики должны её рассмотреть. Для квантовой механики эта третья сторона выглядит следующим образом: наша уверенность в квантовой механике идёт от её феноменального успеха в объяснении экспериментальных данных. Если физик-теоретик, используя квантовую механику, вычисляет, что при повторении некоторого эксперимента один результат будет возникать, скажем, в 9,62 раза чаще, чем другой, то именно это физик-экспериментатор будет устойчиво наблюдать в своих экспериментах. Перевернув эту фразу, можно сказать, что если эксперимент разойдётся с квантово-механическими предсказаниями, то экспериментаторы придут к выводу, что теория не верна. На самом деле, будучи аккуратными исследователями, они сделают более осторожное заключение. Экспериментаторы скажут, что сомневаются в правильности квантовой механики, но при этом отметят, что их результаты не отвергают эту теорию полностью. Даже для монетки идеальной формы, если её подбросить 1000 раз, может не получиться ожидаемой 50-процентной вероятности выпадения орла или решки. Но чем больше отклонение, тем больше оснований подозревать, что форма монетки отнюдь не идеальна; чем больше экспериментальные отклонения от предсказаний квантовой механикой, тем сильнее экспериментаторы будут подозревать, что теория ошибочна.
То, что уверенность в квантовой механике можно поколебать на основе полученных результатов, является важным моментом. Для любой предложенной научной теории, которая была подходящим образом развита и понята, мы должны быть в состоянии сказать, хотя бы в принципе, что если при осуществлении такого и такого эксперимента мы не получаем такого и такого результата, наша вера в эту теорию должна ослабнуть. И чем сильнее наблюдения отклоняются от предсказаний, тем меньше должно быть доверия такой теории.
Одно из затруднений с многомировым подходом и причина, по которой он остаётся спорным, состоят в том, что он способен лишить нас этих способов оценки уровня доверия к квантовой механике. И вот почему. При подбрасывании монетки я знаю, что с вероятностью 50 процентов выпадет решка и с вероятностью 50 процентов выпадет орёл. Но это заключение основывается на привычном допущении, что подбрасывание монетки даёт единственный результат. Если в одном мире выпадает орёл, а в другом решка, и более того, если есть копия меня в каждом мире, смотрящая на тот или иной результат, то какой тогда смысл у обычной вероятности? В одном мире будет некто, кто выглядит точно как я, обладает всей моей памятью и искренне утверждает, что он — это я, который видит, что выпала решка; а также будет другой, также уверенный что он — это я, который видит, что выпал орёл. Так как выпадают оба результата — есть Брайан Грин, видящий решку, и Брайан Грин, видящий орла, — то привычной вероятности того, что Брайан Грин с равным успехом увидит орла или решку, теперь, по-видимому, не останется.