Багатосвітова́ інтерпрета́ція () або інтерпретація Еверетта — це квантової механіки, яка передбачає існування, в деякому сенсі, «паралельних всесвітів», у кожному з яких діють одні й ті ж закони природи і яким властиві одні й ті ж світові сталі, але які перебувають у різних станах. Початкове формулювання належить Г'ю Еверетту (1957 рік).

Багатосвітова інтерпретація відмовляється від недетермінованого колапсу хвильової функції, який в копенгагенській інтерпретації супроводжує будь-яке вимірювання. Багатосвітова інтерпретація у своїх поясненнях використовує тільки явище квантової зчепленості і цілком оборотну еволюцію станів.

Багатосвітова інтерпретація є однією з багатьох багатосвітових гіпотез у фізиці та філософії. Наразі вона є однією з провідних інтерпретації, поряд із копенгагенською інтерпретацією та .

Опис Як і інші інтерпретації, багатосвітова повинна пояснити традиційний двохщілинний експеримент. Коли кванти світла (або інші частинки) проходять через дві щілини, то, щоб розрахувати, куди вони попадуть, потрібно припустити, що світло має хвильові властивості. З іншого боку, якщо кванти реєструються, то вони завжди реєструються у вигляді точкових частинок, а не у вигляді розмитих хвиль. Щоб пояснити перехід від хвильової поведінки до корпускулярної, копенгагенська інтерпретація вводить процес так званого колапсу.

Хоча з часу виходу оригінальної роботи Еверетта вже було запропоновано кілька нових версій багатосвітової інтерпретації, їм всім властиві два основних моменти. Перший полягає в існуванні функції стану для усього Всесвіту, яка увесь час задовольняє рівнянню Шредінгера і ніколи не зазнає недетермінованого колапсу. Другий момент полягає в припущенні, що цей всесвітній стан є квантовою суперпозицією декількох (а можливо, і нескінченної кількості) станів однакових паралельних всесвітів, які не взаємодіють між собою.

На думку деяких авторів, термін «багатосвітова» тільки вводить в оману; багатосвітова інтерпретація не передбачає реальної наявності саме інших світів, вона пропонує лише один реальний світ, який описується єдиною хвильовою функцією, яку, однак, для завершення процесу вимірювання якої-небудь квантової події, необхідно розділити на спостерігача (який виконує вимірювання) та об'єкт, які описуються кожен своєю хвильовою функцією. Однак зробити це можна по різному, а тому в результаті отримуються різні значення вимірюваної величини й, що характерно, різні спостерігачі. Тому вважається, що при кожному акті вимірювання квантового об'єкта, спостерігач ніби розщеплюється на декілька (ймовірно, нескінченно багато) версій. Кожна з цих версій бачить свій результат вимірювання і, діючи відповідно до нього, формує власну історію, що передувала вимірюванню, та версію Всесвіту. Із врахуванням цього цю інтерпретацію, як правило, і називають багатосвітовою, а сам багатоваріантний Всесвіт — МультиверсомВеер параллельных вселенных | Журнал | Вокруг Света .

Однак не можна представляти «розщеплення» спостерігача як розділення одного Всесвіту на багато окремих світів. Квантовий світ, згідно з багатосвітовою інтерпретацією — рівно один, але величезна кількість частинок у ньому замінена дуже складною світовою функцією, і зсередини цей світ може бути описаний нескінченною кількістю різних способів, при чому це не призводить до невизначеностей, оскільки Всесвіт ніхто не може спостерігати (описувати) ззовні.

Історія Ідеї багатосвітової інтерпретації беруть початок в дисертації Г'ю Еверетта з Принстона, написаної під керівництвом Джона Вілера, а сам термін «багатосвітова» завдячує своїм існуванням Брайсу Девітту, який розвинув тему оригінальної роботи Еверетта. Формулювання Девітта стало настільки популярним, що його часто плутають з вихідною роботою Еверетта.

До того часу, як Джон фон Нейман написав у 1932 р. свій знаменитий трактат «Математичні основи квантової механіки», явище «колапсу хвильової функції» було вбудоване в у вигляді постулату, що існує два процеси, при яких хвильова функція змінюється: Стрибкоподібна випадкова зміна, викликана спостереженням і вимірюванням. Детермінована еволюція з часом, яка підпорядковується рівнянню Шредінгера.

Багато хто визнавав, що явище колапсу хвильової функції, запропонованого копенгагенською інтерпретацією, є штучним трюком і, отже, необхідно шукати іншу інтерпретацію, в якій поведінка при вимірюванні трактується з допомогою більш основоположних фізичних принципів.

Докторська робота Еверетта якраз і пропонувала подібну альтернативу. Еверетт запропонував вважати, що для складеної системи (якою є частинка, що взаємодіє з вимірювальним приладом) твердження про те, що яка-небудь підсистема перебуває у визначеному стані, є безглуздим. Це привело Еверетта до висновку про відносний характер стану однієї системи відносно іншої.

Формулювання Еверетта, яке приводить до розуміння процесу колапсу хвильової функції, що відбувається при вимірюванні, математично еквівалентне квантовій суперпозиції хвильових функцій. Оскільки Еверетт припинив займатися теоретичною фізикою невдовзі після здобуття ступеня, подальший розвиток його ідей виконували інші дослідники, з яких можна виділити Брайса Девітта і Михайла Менського.М. Б. Менский Сознание и квантовая механика: Жизнь в параллельных мирах, 2011

Короткий огляд У формулюванні Еверетта, вимірювальний прилад M та об'єкт вимірювання S утворюють складену систему, кожна з підсистем якої до вимірювання існує у певних станах (які залежать від часу). Вимірювання розглядається як процес взаємодії між M та S. Після того, як між M та S відбулася взаємодія, більше немає можливості описувати кожну з підсистем з допомогою незалежних станів. За Евереттом, будь-які можливі описи повинні бути відносними станами: наприклад, стан M відносно заданого стану S або стан S відносно заданого стану M.

У формулюванні Девітта, стан S після вимірювання є квантовою суперпозицією альтернативних історій S.

Науковість інтерпретації У випадку представлення багатосвітової інтерпретації як хаотичної інфляції Всесвіту (який при вимірюванні ділиться на багато світів, які не взаємодіють між собою, і гіпотетично частина з них може сильно відрізнятися від інших), таку багатосвітову інтерпретацію не можна цілком вважати науковою, оскільки вона не відповідає критерію Поппера.

При цьому користь у такій інтерпретації безперечно є, але може обговорюватися лише крізь призму її прагматичного використання. Так, наприклад, аналіз деяких питань в інтерпретації хаотичної інфляції світів, хоча і призводить до тих самих результатів, що і в будь-якій іншій інтерпретації квантової механіки, але є простішим з логічної точки зору — що і пояснює її популярність в деяких галузях науки (наприклад, у квантовій космології).

Щоб не плутати таку інтерпретацію мультивсесвіту з багатоваріантним Всесвітом, який складається з єдиного світу, але описуваного різними способами, деякі фізики пропонують називати останній «альтерверсом» (на противагу «мультиверсу» — множині незалежних світів, які утворюються в моделях хаотичної інфляції).

Аргументи теорії Еверетта Квантові закони універсальні. Усі фізичні системи, мікроскопічні чи макроскопічні, підкоряються тим самим законам. Немає підстав стверджувати, що макроскопічні системи не підкоряються квантовим законам. Об’єднання двох квантових систем завжди є квантовою системою. За допомогою індукції ми робимо висновок, що система завжди є квантовою, якою б великою вона не була. Оскільки вимірювальні прилади є квантовими системами, їх динаміка описується рівнянням Шредінгера, іншими словами, їх еволюція є унітарною. Оскільки колапс хвильового пакета не є єдиною еволюцією, він суперечить фундаментальному рівнянню квантової фізики, рівнянню Шредінгера: . Тому необхідно відмовитися від постулату колапсу хвильового пакета. Інакше квантова теорія була б суперечливою. Коли спостережувана система не є власним станом вимірювання, рівняння Шредінгера передбачає, що вся система (спостережувана система+вимірювальний пристрій) перебуває в суперпозиції результатів вимірювання в кінці спостереження. Це також стосується людей-спостерігачів. Оскільки ми завжди спостерігаємо окремий результат вимірювання, а не суперпозицію, Еверетт робить висновок, що розв’язки рівняння Шредінгера описують безліч доль для вимірювальних пристроїв і людей-спостерігачів. Еверетт висуває свою тезу про те, що колапс хвильового пакету є різновидом ілюзії, яка є результатом постулату унітарної еволюції та заплутування між спостережуваною системою та системою спостерігача. Він також показує, що інтерсуб’єктивність результатів спостереження є результатом квантових принципів і що вона не є несумісною з численними долями. Інтерпретація Еверетта припускає появу безлічі класичних світів, що стосуються спостерігачів, які мають численні долі в одному квантовому всесвіті, описаному єдиним рішенням рівняння Шредінгера: хвильова функція універсальна (це назва тези Еверетта)Joos, Erich, Zeh, Heinz-Dieter, Kiefer, Claus, Giulini, Domenico, Kupsch, Joachim & Stamatescu, Ion-Olimpiu, Decoherence and the appearance of a classical world in quantum theory (2003)Schlosshauer, Maximilian, Decoherence and the quantum-to-classical transition (2007)Wallace, David, The emergent multiverse : quantum theory according to the Everett interpretation (2012)Zurek, Wojciech H., Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical (2003, Rev. Mod. Phys., Vol. 75, No. 3, pp.715-775). Математики кажуть, що ці різні всесвіти містяться в гільбертовому просторі нескінченного розміру. У такому просторі всі можливі всесвіти, визначені гігантською хвильовою функцією, що їх містить, накладаються один на одного.

Класичний світ, що спостерігають у даний час і в даному місці, відповідатиме лише одній із можливих реалізацій хвильової функції, саме тій, яка дає народження своєму конкретному спостерігачу в цей час.

Контекст Х'ю Еверетт, який її розробив, вважав малоймовірним, щоб детерміністична хвильова функція породжувала спостереження, які такими не є, наслідок однак постулату з квантової механіки, колапсу хвильового пакету. Цей постулат також ставить проблему математичної узгодженості з проблемою квантового вимірювання в цій самій теорії.

За його словами, єдиним джерелом можливої анти-випадковості був сам спостерігач, а точніше: його природа спостерігача, яка йому властива (результат він спостерігав характеризуючи його сам як цей спостерігач), і не стосувався всесвіту, який залишався ідеально нейтральним і включав всі можливості, передбачені квантовою теорією. Можливості, які він спостерігає єдині визначали спостерігача, який сприймав лише цей всесвіт, , Oxford University Press, ..

Ця незвичайна інтерпретація, що нагадує принцип дії та реакції, була викладена у його докторській дисертації в 1957 році під керівництвом Джона Уілера, який був з 1957 року захопленим прихильником цієї теорії, порівнюючи Еверетта з найвідомішими, Ньютоном та іншими, у статті, яка вводить статтю Еверетта - єдина, яка пояснює без парадоксу квантову механіку - група фізиків, серед яких Девід Дойч та Колін Брюс вважають її, єдино можливою, що не вимагає певного deus ex machina, постійно впроваджуючи анти-випадковість у всесвіт. Не вказуючи дійсно своєї думки щодо цієї теорії, лауреат Нобелівської премії з фізики 1969 року Мюррей Гелл-Манн показує до неї, у своїй книзі "Кварк та Ягуар", доброзичливу симпатію.

Ми можемо порівняти цю теорію із розрахунками на основі сукупності можливостей, запропонованих системі, наприклад, інтеграл Фейнмана або інтеграл шляху Річарда Фейнмана або принципу віртуальних можливостей.

Текст фізичної дисертації Еверетта був розміщений в інтернеті у 2008 році і все ще доступний (див. у зовнішніх посиланнях).

Заперечення