Hugh Everett’s mange verdener

 

Efter hans nu fejrede teori om mangfoldige universer mødte foragt, forlod Hugh Everett den akademiske fysiks verden. Han vendte sig mod tophemmelig militær forskning og førte et tragisk privatliv

 

Peter Byrne*

 

ems.gif

Indhold:

hughsml

 

Nøglebegreber & fiktion spin-offs

 

                 Indledning

                 Latterlige ting

                 Universal bølgefunktion

                 Spaltninger

                 Militære kernestrategier

                 Tre-martinier frokoster

                 Oplevelsens totalitet

                 Mere at udforske

 

 

 

hrred.gif

 

 

Indledning

Hugh Everett III var en højt begavet matematiker, en billedstormene kvanteteoretiker og, senere, succesfuld ansat i forsvaret med adgang til nationens mest følsomme militære hemmeligheder. Han indførte et nyt virkelighedsbegreb i fysikken og havde indflydelse på verdens historie på et tidspunkt, da atomar Armageddon tårnede sig op. For science fiction kendere forbliver han en folkehelt: manden der opfandt en kvanteteori for mange universer. For hans børn var han en helt anden: en følelsesmæssigt fraværende fader; ”et sløvt møbel der sad ved spisebordet,” med en cigaret i hånden. Han var også kæderygende alkoholiker og døde før tiden.

      Det er i det mindste sådan, hans historie udspillede sig i vor gren af universet. Hvis mange-verdener teorien, som Everett udviklede mens han studerede på Princeton University i midten af 1950’erne, er korrekt, tog hans liv mange andre veje i et ufatteligt antal forgrenende universer.

     Everett’s revolutionære analyse brød en teoretisk blokering i tolkningen af kvantemekanikkens hvordan. Skønt mange-verdener ideen selv idag slet ikke er universalt accepteret, varslede hans metoder til at udtænke teorien begrebet kvantedekohærens – en moderne forklaring på hvorfor kvantemekanikkens probabilistiske mærkværdighed løser sig til vor oplevelse af den konkrete verden.

      Everett’s arbejde er velkendt i fysikkens og filosofiens cirkler, men fortællingen om dets opdagelse og resten af hans liv kendes kun af relativt få. Arkivforskning af den russiske historiker Eugene Shikhovtsev, mig selv og andre, samt interviews jeg gennemførte med den afdøde forskers kolleger og venner, såvel som hans rockmusiker søn, afslører historien om en strålende intelligens, der udslukkedes alt for tidligt af personlige dæmoner.

    

 

 

Latterlige ting

Everett’s videnskabelige rejse begyndte en aften i 1954, berettede han to årtier senere, ”efter et par sjask sherry.” Han og hans Princeton klassekammerater Charles Misner og en besøgende ved navn Aage Petersen (som da var assistent for Niels Bohr) udtænkte ”latterlige ting om betydningen af kvantemekanik.” Under dette samvær fik Everett den grundlæggende ide bag mange-verdener teorien og i de følgende uger begyndte han at udvikle den til en afhandling.

      Ideens kerne var at tolke det kvantemekanikkens ligninger repræsenterer i den virkelige verden, ved at få selve teoriens matematik til at vise vejen i stedet for at tilføje matematikken tolkene hypoteser. På denne måde udfordrede den unge mand dagens fysiksamfund til at genoverveje sin fundamentale ide om, hvad der udgør den fysiske virkelighed.

      Mens han forfulgte denne bestræbelse, taklede Everett dristigt det notoriske måleproblem i kvantemekanikken, som havde plaget fysikere siden 1920’erne. I en nøddeskal opstår problemet fra en modsætning mellem, hvordan elementarpartiklerne (som elektroner og fotoner) vekselvirker på virkelighedens mikroskopiske kvanteniveau og hvad der sker, når partiklerne måles fra det makroskopiske, klassiske niveau. I kvanteverdenen kan en elementarpartikel, eller en samling sådanne partikler, eksistere i en superposition af to eller flere mulige tilstande af væren. F.eks. kan en elektron være i en superposition af forskellige placeringer, hastigheder og retninger af dens spin. Men så snart forskere måler en af disse egenskaber med præcision, ser de et bestemt resultat – kun et af superpositionens elementer, ikke en kombination af dem. Vi ser heller aldrig makroskopiske objekter i superpositioner. Måleproblemet koger ned til dette spørgsmål: Hvordan og hvorfor dukker vores oplevelses unikke verden frem fra den superponerede kvanteverdens mangfoldighed af alternativer?

      Fysikere bruger matematiske entiteter kaldet bølgefunktioner til at repræsentere kvantetilstande. Man kan forestille sig en bølgefunktion som en liste over alle de mulige konfigurationer af et superponeret kvantesystem sammen med tal, der giver sandsynligheden for at hver konfiguration er den, tilsyneladende valgt tilfældigt, vi vil detektere, hvis vi måler systemet. Bølgefunktionen behandler hvert af superpositionens elementer som lige virkeligt, om ikke nødvendigvis lige sandsynligt fra vort synspunkt.

      Shrödinger ligningen skildrer, hvordan et kvantesystems bølgefunktion vil ændre sig med tiden, en udvikling som den forudsiger vil være jævn og deterministisk (dvs. uden tilfældigheder). Men den elegante matematik forekommer at være i modsætning til det, der sker, når mennesker observerer et kvantesystem, som en elektron, med et videnskabeligt instrument (der i sig selv kan betragtes som et kvantemekanisk system). For i målingsøjeblikket synes bølgefunktionen, der beskriver superpositionen af alternativer, at kollapse til et medlem af superpositionen og målingen afbryder derved bølgefunktionens jævne udvikling og indfører diskontinuitet. Et enkelt måleresultat dukker frem og alle de andre muligheder bandlyses fra den klassisk beskrevne virkelighed. Hvilket alternativ der frembringes i målingsøjeblikket synes tilfældigt; dets udvælgelse udvikles ikke logisk fra elektronens informationspakkede bølgefunktion før målingen. Kollapsens matematik dukker heller ikke op fra Schrödinger ligningens jævne strøm. Faktisk skal kollapsen tilføjes som et postulat, som en yderligere proces, der forekommer at krænke ligningen.

      Mange af kvantemekanikkens grundlæggere, heriblandt Bohr, Werner Heisenberg og John von Neumann, var enige om en tolkning af kvantemekanikken – kendt som Københavnertolkningen – til at behandle måleproblemet. Denne model af virkeligheden postulerer, at kvanteverdenens mekanik forvandles til og kun finder mening ved hjælp af klassisk observerbare fænomener – ikke omvendt.

      Denne indfaldsvinkel fritager den ydre observatør og anbringer den observatør i et klassisk rige, der er distinkt fra det observerede objekts kvanterige. Skønt den var ude af stand til at forklare naturen af grænsen mellem kvanteriget og det klassiske rige, brugte københavnerne ikke desto mindre kvantemekanikken med stor teknisk succes. Hele generationer af fysikere blev undervist i, at kvantemekanikkens ligninger kun virker i en del af virkeligheden, den mikroskopiske, mens den ophører med at være relevant i en anden, den makroskopiske. Det er alt, hvad de fleste fysikere behøver.

 

 

Universal bølgefunktion

I stærk kontrast hertil behandlede Everett måleproblemet ved at sammensmelte de mikroskopiske og makroskopiske verdener. Han gjorde observatøren til en uadskillelig del af det observerede system og indførte en universal bølgeligning, der forbinder observatører og objekter som dele af et enkelt kvantesystem. Han beskrev den makroskopiske verden kvantemekanisk og forestillede sig at store objekter også eksisterede i kvante superpositioner. I et brud med Bohr og Heisenberg skaffede han sig af med behovet for diskontinuiteten ved bølgefunktionens kollaps.

      Everett’s radikale nye ide var at spørge, Hvad nu hvis bølgefunktionens fortsatte udvikling ikke afbrydes af målehandlinger? Hvad hvis Schrödinger ligningen altid gælder og gælder for alting – såvel objekter som observatører? Hvad hvis ingen elementer af superpositionerne nogensinde bandlyses fra virkeligheden? Hvordan ville en sådan verden se ud for os?

      Everett indså, at med disse antagelser ville en observatørs bølgefunktion i virkeligheden spalte sig i to grene hver gang observatøren vekselvirkede med et superponeret objekt. Den universale bølgefunktion ville indeholde grene for hvert alternativ, som udgjorde objektets superposition. Hver gren har sin egen kopi af observatøren, en kopi der perciperede et af disse alternativer som resultatet. Ifølge en fundamental matematisk egenskab ved Schrödinger ligningen vil grenene, når de en gang er dannet, ikke influere på hinanden. Således drager hver gren ud på en forskellig fremtid uafhængigt af de andre.

      Overvej en person, der måler en partikel, som er i en superposition af to tilstande, som en elektron i en superposition af placering A og placering B. I en gren perciperer personen, at elektronen er ved A. I en næsten identisk gren perciperer en kopi af personen, at den samme elektron er ved B. Hver kopi af personen perciperer ham eller hende som værende den eneste af sig og ser at tilfældighed koger en virkelighed ud fra en menu af fysiske muligheder, selv om ethvert alternativ på menuen sker i den fulde virkelighed.

      At forklare, hvordan vi ville percipere et sådant univers, kræver, at vi anbringer en observatør i billedet. Men forgreningsprocessen sker, uanset om der er et menneske tilstede. Generelt ville denne spaltning i to grene af de kombinerede systemers totale bølgefunktion have tendens til at finde sted ved hver vekselvirkning af to fysiske systemer. Vore dages forståelse, af hvordan grenene bliver uafhængige og hver viser sig at se ud som den klassiske virkelighed, vi er vante til, er kendt som dekohærens teori. Den er en accepteret del af moderne standard kvanteteori, skønt ikke alle er enige i den everett’ske tolkning, at alle grenene repræsenterer virkeligheder, der eksisterer.

      Everett var ikke den første fysiker, der kritiserede Københavner kollaps postulatet som utilstrækkeligt. Men han opdyrkede nyt land ved at udlede en matematisk konsistent teori for en universal bølgefunktion ud fra selve kvantemekanikkens ligninger. Eksistensen af mangfoldige universer dukkede frem som en konsekvens af hans teori, det var ikke et prædikat. I en fodnote til sin disputats skrev Everett: ”Fra teoriens synspunkt er alle en superpositions elementer (alle ’grene’) lige ’aktuelle,’ ingen mere ’virkelige’ end resten.”

      Udkastet, der indeholdt alle disse ideer fremkaldte en bemærkelsesværdig skjult kamp, som blev afsløret for omkring fem år siden i arkivforskning af Olival Freire, Jr., videnskabshistoriker på Federal University of Bahia i Brasilien. I foråret 1956 tog Everett’s akademiske rådgiver på Princeton, John Archibald Wheeler udkastet til afhandlingen til København for at overbevise Royal Danish Academy of Sciences and Letters til at publicere den. Han skrev til Everett, at han havde ”tre lange og stærke diskussioner om den” med Bohr og Petersen. Wheeler delte også sin studerendes arbejde med adskillige andre fysikere på Bohr’s Institute for Theoretical Physics, inkluderende Alexander W. Stern.

 

Spaltninger

Wheeler’s brev til Everett rapporterede: ”Din smukke bølgefunktion formalisme forbliver selvfølgelig ikke rystet; men vi føler alle at det, det virkelig drejer sig om, er de ord der skal tillægges formalismens mængder.” En ting Wheeler var bekymret over var Everett’s brug af  ”spaltene” mennesker og kanonkugler som videnskabelige metaforer. Hans brev afslørede Københavnernes utilpashed over betydningen af Everett’s arbejde. Stern affærdigede Everett’s teori som ”teologi” og Wheeler selv tøvede med at udfordre Bohr. I et langt velbetænkt brev til Stern udlagde og undskyldte han Everett’s teori som en forlængelse, ikke en gendrivelse, af den fremherskende tolkning af kvantemekanikken:

 

PROBLEMET

Et uløst problem i kvantemekanik er at helt forstå, hvordan partiklernes kvantetilstand forholder sig til den klassiske verden, vi ser omkring os.

 

Kvantemekanikken repræsenterer partiklers tilstande ved matematiske entiteter kaldet bølgefunktioner. For eksempel vil en bølgefunktion, der repræsenterer en partikel på et bestemt sted A (som en elektron i en nanoskopisk fælde), have en top ved A og være nul alle andre steder.

 

image008.png

 

Meget som almindelige bølger kan kombineres, så kan bølgefunktioner også lægges sammen og danne superpositioner. Sådanne bølgefunktioner repræsenterer partikler, der er i mere end en alternativ tilstand samtidigt. Hver tops amplitude forholder sig til sandsynligheden for at finde det alternativ, når der laves en måling.

 

image019.png

 

En anden måde at forestille sig en bølgefunktion på er som en liste med hvert alternativ og dets amplitude.

 

Position

Amplitude

Sandsynlighed

A

0,8

64%

B

0,6

36%

 

Men hvis et apparat måler en partikel i en sådan superposition, frembringer det et specifikt resultat – A eller B, tilsyneladende tilfældigt – ikke en kombination af begge, og partiklen ophører med at være i en superposition. Vi ser heller aldrig makroskopiske objekter, som en fodbold, i superpositioner.

 

image002.png

                         JEN CHRISTIANSEN

 

 

 

 

 

Jeg tror jeg kan sige, at denne meget fine og duelige og uafhængigt tænkende unge mand gradvist er kommet til at acceptere den nuværende indfaldsvinkel til måleproblemet som korrekt og selvkonsistent, til trods for nogle få spor der er tilbage i det nuværende udkast til disputatsen af en tidligere tvivlsom indstilling. Så, for at undgå nogen mulig misforståelse, lad mig sige, at det ikke er meningen med Everett’s disputats at sætte spørgsmålstegn ved den nuværende indfaldsvinkel til måleproblemet, men at

acceptere den og generalisere den. [Fremhævninger i originalen]

 

 Everett ville have været fuldstændig uenig med Wheelers beskrivelse af hans mening om Københavnertolkningen. For eksempel skrev han et år senere, da han svarede på kritik fra Bryce S. DeWitt, redaktør af tidsskriftet Reviews of Modern Physics,:

 

Københavnertolkningen er håbløst ufuldstændig på grund af, at den a priori afhænger af klassisk fysik ... såvel som et filosofisk misfoster med et ”virkeligheds” begreb for den makroskopiske verden og nægtelse af det samme for mikrokosmos.

 

 

      Mens Wheeler var afsted i Europa og talte hans sag, var Everett i fare for at miste sin udsættelse af udkastet. Han besluttede at tage et forskerjob ved Pentagon. Han flyttede til Washington, D.C. området og kom aldrig tilbage til teoretisk fysik.

      Imidlertid kommunikerede han long-distance med Wheeler, mens han modstræbende skar sin disputats ned til en fjerdedel af dens oprindelige længde. I april 1957 accepterede Everett’s disputats udvalg den forkortede version – uden ”spaltningerne.” Tre måneder senere publicerede Reviews of Modern Physics den forkortede version med titlen ”’Relative State’ Formulation of Quantum Mechanics.” I det samme nummer priste et ledsagende papir af Wheeler hans studerendes opdagelse.

      Da papiret udkom på tryk, gled det ind i øjeblikkelig ubemærkethed. Wheeler distancerede sig gradvist fra forbindelse med Everett’s teori, men han forblev i forbindelse med teoretikeren og opmuntrede ham, forgæves, til at udføre mere arbejde i kvantemekanik. I et interview sidste år (2006, o.a.) kommenterede Wheeler, som da var 95, at ”[Everett] var skuffet, måske bitter, ved manglen på reaktioner på hans teori. Jeg ønsker sådan, at jeg havde opretholdt møderne med Everett. De spørgsmål han bragte frem var vigtige.”

     

Militære kernestrategier

Princeton tildelte Everett hans doktorgrad næsten et år efter, han var begyndt sit første projekt for Pentagon: beregning af potentielle dødstal fra radioaktivt nedfald i en atomkrig. Han ledede snart matematik divisionen i Pentagon’s næsten usynlige, men yderst indflydelsesrige, Weapons Systems Evaluation Group (WSEG). Everett rådgav højniveau embedsmænd i Eisenhower og Kennedy administrationerne om de bedste metoder til at udvælge brintbombemål og strukturering af triaden af bombefly, undervandsbåde og missiler for optimal slagkraft i et atomangreb.

      I 1960 hjalp han med at skrive WSEG No. 50, en katalytisk rapport der forbliver klassificeret til idag. Ifølge Everett’s ven og WSEG kollega George E. Pugh, såvel som historikere, rationaliserede og fremmede WSEG No. 50 militære strategier, der var operative i årtier, inkluderende begrebet Mutually Assured Destruction (Sikret Gensidig Ødelæggelse, o.a.). WSEG forsynede atomkrigens politikere med nok skræmmende information om de globale virkninger af radioaktivt nedfald til, at mange blev overbevist om fordelen ved at føre en evig kølig afvisning – i modsætning til, som nogle magtfulde folk talte for, at på forhånd starte første angreb på Sovjetunionen, Kina og andre kommunistlande.

      Et sidste kapitel i kampen om Everett’s teori udspillede sig også i denne periode. I foråret 1959 gav Bohr Everett et interview i København. De mødtes adskillige gange i en seks ugers periode, men med lille virknig: Bohr ændrede ikke sin indstilling og Everett gik ikke ind i kavantefysikforskning igen. Udflugten var dog ikke en fuldstædig fiasko. En eftermiddag, mens han drak øl på Hotel Østerport, skrev Everett på hotellets papir en vigtig forbedring af den anden matrematiske tour de force, han er berømt for, den generaliserede Langrange gange metoden, også kendt som Everett algoritmen. Metoden forenkler eftersøgningen af optimale løsninger til komplekse logistiske problemer – som strækker sig fra placeringen af atomvåben til industrielle lige-til-tiden planer til ruteplanlægning af busser for at samle skoledistrikerne.

      I 1964 grundlagde Everett, Pugh og adskillige andre WSEG kolleger et privat forsvarsfirma, Lambda Corporation. Blandt andre aktiviteter konstruerede det matematiske modeller af anti-ballistiske missilsystemer og krigsspil på computer, der ifølge Pugh blev brugt af militæret i årevis. Everett blev forelsket i at opfinde anvendelser for Bayes sætning, en matematisk metode til at korrelere sandsynlighederne for fremtidige hændelser med tidligere erfaringer. I 1971 byggede Everett en prototype til en Bayes maskine, et computerprogram der lærer af erfaringer og forenkler beslutningstagen ved at udlede sandsynlige resultater, meget som den menneskelige sunde fornufts evne. Under kontrakt med Pentagon brugte Lambda Bayes metoden til at opfinde teknikker til at spore indkommende ballistiske missilers bane

      I 1973 forlod Everett Lambda og startede et databehandlingsfirma, DBD, med Lambda kollegaen Donald Reisler. DBS udforskede anvendelser af våben men specialiserede sig i at analysere de socioøkonomiske virkninger af regeringens aktive anstrengelser for at forbedre ansættelse eller uddannelse af medlemmer af minoritetsgrupper eller kvinder (affirmative action, o.a.). Da de først mødtes, husker Reisler, spurgte Everett ”fåret” om han nogensinde havde læst hans papir fra 1957. ”Jeg tænkte mig om et øjeblik og svarede, ’Åh Gud, er du den Everett, ham den skøre, der skrev det sindssyge papir,’” siger Reisler. ”Jeg havde læst det i gymnasiet og leet og helt forkastet det.” De to blev nære venner, men var enige om ikke at tale om mangfoldige universer igen.

 

Tre-martinier frokoster

Til trods for alle disse succeser blev Everett’s liv ødelagt på mange måder. Han var kendt for at drikke og venner siger, at problemet kun syntes at vokse med tiden. Ifølge Reisler nød hans partner sædvanligvis en tre-martinier frokost og sov den af i sit kontor – selv om han alligevel var i stand til at være produktiv.

      Men hans hedonisme afspejlede ikke en afslappet, legende indstilling til tiværelsen. ”Han var ikke en sympatisk person,” siger Reisler. ”Han bragte en kold, brutal logik til studierne af tingene. Borgerrettigheder gav ingen mening for ham.”

      John Y. Barry, Everett’s tidligere kollega på WSEG, stillede også spørgsmål til hans etik. I midten af 1970’erne overbeviste Barry sine foresatte på J.P. Morgan om at de skulle ansætte Everett til at udvikle en Bayes metode til at forudsige bevægelser på aktiemarkedet. Ifølge adskillige redegørelser lykkedes det for Everett – og så nægtede han at overdrage produktet til J.P. Morgan. ”Han udnyttede os,” husker Barry. ”[Han var] et højt begavet, nytænkende, glat, upålideligt, sandsynligvis alkoholisk individ”

      Everett var egocentrisk. ”Han kunne lide at gøre sig til talsmand for en ekstrem form for solipsisme,” siger Elaine Tsiang, en tidligere ansat på DBS. ”Skønt han gjorde sig umage med af distancere sin [mange-verdener] teori fra enhver teori om sindet eller bevidstheden, var det indlysende, at vi alle skyldte vor eksistens relativt til den verden han havde bragt i væren.”

Og han kendte knapt sine børn Elizabeth og Mark.

      Mens Everett forfulgte sin entreprenørkarriere, begyndte fysikverdenen at give hans engang ignorerede teori et nøjere eftersyn. DeWitt svingede 180 grader rundt og blev dens mest hengivne champion. I 1967 skrev han en artikel, som præsenterede Wheeler-DeWitt ligningen: en universel bølgefunktion, som en teori om kvantegravitation skulle tilfredsstille.

Han gav Everett kredit for at have demonstreret behovet for en sådan indfaldsvinkel. DeWitt og hans studerende Neill Graham redigerede så en bog med fysikpapirer, The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics,  som bragte den uamputerede version af Everett’s disputats. Det fyndige ”mange-verdener” hang ved og blev gjort populært i science fiction bladet Analog i 1976.

      Imidlertid er ikke alle enige i, at Københavner tolkningen behøver at give plads. Cornell University fysikeren N. David Mermin fastholder, at Everett tolkningen behandler bølgefunktionen som en del af den objektivt virkelige verden, hvorimod han kun ser den som et matematisk redskab. ”En bølgefunktion er en menneskelig konstruktion,” siger Mermin. ”Dens formål er, at sætte os i stand til at få mening i vore makroskopiske observationer. Mit synspunkt er nøjagtigt det modsatte af mange-verdener tolkningen. Kvantemekanikken er en anordning, der sætter os i stand til at gøre vore observationer kohærente og at sige at vi er inde i kvantemekanikken og at kvantemekanikken skal gælde for vore sansninger er inkonsistent.”

      Men mange arbejdende fysikere siger, at Everett’s teori bør tages alvorligt.

      ”Da jeg hørte om Everett’s tolkning sidst i 1970’erne,” siger Stephen Shenker, teoretisk fysiker på Stanford University, ”Syntes jeg det var lidt skør.

 

 

To svar

Københavnertolkningen og Hugh Everet’s mange-verdener tolkning giver to slående forskellige svar på måleproblemet

(Der findes også adskillige andre hypoteser)

 

Københavnertolkningen

Ifølge Niels Bohr og andre findes apparater (og folk), der laver målinger, i et klassisk rige, der er sæskilt fra kvanteriget. Når et sådant klassisk apparatur måler en superponeret tilstand forårsager det, at bølgefunktionen tilfældigt kollapser til et af alternativerne og alle de andre forsvinder. Kvantemekanikkens ligninger forklarede ikke, hvorfor en sådan kollaps skulle finde sted; den blev tilføjet som et særskilt postulat.

image004.png

 

Mange-verdener tolkningen

Everett’s revolutionære bidrag var, at analysere måleprocessen med apparaturet (og folk) betragtet som blot et andet kvantesystem, der adlød kvantemekanikkens sædvanlige ligninger og principper. Han konkluderede, ud fra sin analyse, at slutresultatet ville være en superposition af de alternative måleresultater og at superpositionens komponenter ville være som særskilte arme i et forgrenende univers. Vi sanser ikke disse superpositioner i makroverdenen, fordi vores kopi i hver gren kun kan være bevidst om, hvad der er i vores gren.                             JEN CHRISTIANSEN

 

 

image011.png

 

 

 

 

 

 

 

De fleste af de folk, jeg kender, som tænker over strengteori og kvantemekanik, tænker nu på noget i stil med en Everett tolkning. Og på grund af nylige udviklinger i kvanteberegning er disse spørgsmål ikke længere akademiske.”

      En af pionererne indenfor dekohærens, Wojciech H. Zurek, fellow på Los Alamos National Laboratory, kommenterer, at ”Everett’s bedrift var at insistere på at kvanteteori burde være universel, at der ikke burde være en opdeling af universet i noget, der a priori er klassisk og noget, som a priori er kvante. Han gav os alle en billet til at bruge kvanteteori på den måde, vi bruger den nu til at beskrive måling som helhed.”

      Strengteoretikeren Juan Maldacena fra Institute for Advanced Study in Princeton, N.J. afspejler en almindelig indstilling blandt sine kolleger: ”Når jeg tænker på Everett teorien kvantemekanisk, er den det mest fornuftige at tro. I dagligdagen tror jeg ikke på den.”

      I 1977 inviterede DeWitt og Wheeler Everett, som hadede at tale offentligt, til at lave en præsentation af sin tolkning på University of Texas at Austin. Han bar en forpjusket sort habit og kæderøg under hele seminaret. David Deutsch, som nu er på University of Oxford og er en grundlægger af kvanteberegningsfeltet (som selv er inspireret af Everett’s teori), var der. ”Everett var før sin tid,” siger Deutsch som opsummering af Everett’s bidrag. ”Han repræsenterer nægtelsen af at opgive objektiv forklaring. Der blev gjort en hel del skade på fremskridt i både fysik og filosofi ved frasigelsen af det oprindelige formål med disse felter: at forklare verden. Vi blev uigenkaldeligt nedsænket i formalismer og ting, som ikke var forklarende, blev betragtet som fremskridt og vakuet blev fyldt med mysticisme og religion og alle slags sludder. Everett er vigtig fordi han modstod det.”

      Efter besøget i Texas forsøgte Wheeler at forbinde Everett med Institute for Theoretical Physics in Santa Barbara, California. Everett var angiveligt interesseret, men planen blev aldrig til noget.

 

Oplevelsens totalitet

 

Everett døde i sengen den 19. juli, 1982. Han var kun 51. Hans søn, Mark, som da var teenager, husker, at han fandt sin fars livløse legeme den morgen. Da han mærkede det kolde legeme erkendte han, at han ikke kunne mindes nogensinde at have rørt sin far før. ”Jeg vidste ikke, hvad jeg skulle føle ved den kendsgerning, at min far lige var død,” fortalte han mig. ”Jeg havde faktisk ikke noget forhold til ham.”

      Ikke længe efter flyttede Mark til Los Angeles. Han blev succesfuld sangskriver og forsanger for et populært rockorkester, Eels. Mange af hans sange udtrykker den tristhed han oplevede som søn af en deprimeret, alkoholisk, følelsesmæssigt afsondret mand. Det var først flere år efter hans fars død at Mark hørte om Everett’s karriere og bedrifter.

      Marks søster, Elizabeth, foretog sit første af mange selvmordsforsøg i juni 1982, kun en måned før Everett døde. Mark opdagede hende bevidstløs på badeværelseswgulvet og fik hende på hospitalet i sidste øjeblik. Da han vendte hjem senere den aften, husker han, ”så hans far op fra avisen og sagde, ’Jeg vidste ikke hun var så trist.’” I 1996 dræbte Elizabeth sig med en overdosis sovepiller og efterlod en seddel i sin pung, hvor hun skrev, at hun ville mødes med sin far i et andet univers.

      I en sang fra 2005, ”Things the Grandchildren Should Know,” skrev Mark: ”Jeg forstod aldrig rigtigt/hvordan det må have været for ham/at leve inde i sit hoved.” Hans far, som havde tilbøjelighed til solipsisme, ville have forstået det dilemma. ”Når vi en gang har indrømmet, at enhver fysisk teori essentielt kun er en model af oplevelsernes verden,” konkluderede Everett i den ikke-redigerede udgave af sin disputats, ”må vi opgive alt håb om at finde nogetsomhelst som den korrekte teori ... simpelthen fordi, oplevelsens totalitet ikke er tilgængelig for os.

 

 

 

 

 

 

 

TEORIENS TIDSLINIE

 

Vinteren 1954-1955: Everett begynder at skrive doktordisputats om kvantemekanik.

 

Januar 1956: Everett indgiver fuldført udkast til disputats, ”The Theory of the Universal Wave Function.”

 

Foråret 1956: Wheeler tager disputasen med til København for at diskutere den med Niels Bohr og andre førende fysikere. De reagerer negativt på den.

 

August 1956-Marts 1957: Wheeler og Everett omskriver disputatsen, forkorter den drastisk.

 

April 1957: Disputatsudvalget accepterer den forkortede disputats ”’Relative State’ Formulation of Quantum Mechanics.”

 

Maj 1957: Bryce S. DeWitt (redaktør af Reviews of Modern Physics) insisterer I et brev til Wheeler på at “den virkelige verden forgrener sig ikke.”

 

Juli 1957: Reviews of Modern Physics publicerer den forkortede disputats sammen med et rosende bedømmelse af teorien af Wheeler.

 

Foråret 1959: Everett møder Bohr i København, men ingen af dem flytter sig i deres position om teorien.

 

Marts 1970: Dieter Zeh publicerer et afgørende papir om dekohærens. Han krediterer Everett’s arbejde.

 

September 1970: DeWitt publicerer en artikel i Physics Today, hvor han fremmer Everett’s teori.

 

1973: DeWitt og Neill Graham publicerer begge versioner af disputatsen såvel som andre papirer i en bog.

 

December 1976: Science-fiction bladet Analog gør teorien populær.

 

Juli 1985: David Deutsch foreslår en kvantecomputer, der kunne udnytte everett’sk parallellitet.

 

Juli 2007: Halvtredsåres jubileum for Everett’s Reviews of Modern Physics papir markeret med en konference på University of Oxford og på forsiden af Nature.

 

 

 

 

 

 

 

AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, NIELS BOHR LIBRARY AND ARCHIVES

EVERETT’S TIDSLINIE

 

11. november, 1930: Født i Washington, D.C.

 

1943: Albert Einstein svarer på et brev, som den unge Everett sendte ham om en uimodståelig krafts møde med et ubevægeligt objekt.

 

Efterår 1953: Går ind på graduate fysikprogram på Princeton University. Studerer kvantemekanik under Eugene Wigner og John Archibald Wheeler.

 

Juni 1956: Tager et forskerjob ved Pentagons Weapons Systems Evaluation Group (WSEG).

 

November 1956: Gifter sig med Nancy Gore.

 

November 1956: Udnævnt til leder af WSEG’s matematik division.

 

Juni 1957: Tildelt Ph.D.

 

Juli 1957: Datteren Elizabeth født.

 

Foråret 1959: Mens han er på Hotel Østerport i København anviser Everett en vigtig forfinelse af en metode til at finde optimale løsninger på komplekse logistikopgaver.

 

ostport

 

1959-1960: Hjælper med at skrive rapport WSEG No. 50 om atomare militærstrategier.

 

Januar 1961: Briefer personligt indkommende forsvarssekretær Robert S. McNamara om WSEG’s analyse af atomar krigs optioner.

 

April 1963: Sønnen Mark fødes.

 

1964: Everett og andre fra WSEG starter Lambda Corporation, som havde kontrakt med forsvaret.

 

1973: Forlader Lambda og danner databehandlingsfirmaet DBS.

 

19. juli,  1982: Dør i sengen af et hjerteanfald.

 

 

 

 

 

 

RÆSONNEMENT FOR DE MANGE VERDENER

Everett antog, at alt, der eksisterer er et kvantesystem og adlyder Schrödinger ligningen. Han analyserede omhyggeligt, hvad der sker, når kvantemåleapparater og observatører vekselvirker med superponerede kvanteobjekter. Han overvejede således matematikken for en ”universal bølgefunktion,” der inkluderede tilstanden af apparatet og observatøren såvel som objektet. De tre tilstande ganges sammen og giver den totale tilstand som vist nedenfor.

 

image010.png

 

I tilstanden vist ovenfor er partiklen på stedet A med 100 procents sikkerhed før målingen udføres. I det tilfælde (som ikke har nogen forvirrende superpositioner) beskriver Schrödinger ligningen, hvordan den totale tilstand udvikler sig til en endelig kvantetilstand, der ikke har nogen tvetydighed: Vekselvirkningen mellem partiklen og apparatet udløser ”A” indikatoren. Lyset bevæger sig til observatøren, som ser det og danner et minde om, at A indikatoren har blinket (nedenfor).

 

image022.png

 

En lignende fuldstændig tydelig udvikling finder sted, hvis partiklen afgjort begyndte på stedet B. Den viste proces er yderst idealiseret, men idealiseringerne ændrer ikke konklusionerne.

Hvad sker der så, hvis partiklen i stedet forberedes i en superposition før målingen udføres? I den matematiske beskrivelse er superpositioner blot summer.:

 

image024.png

 

Tallene, som vises i dette eksempel, svarer til en 64 procents sandsynlighed for at se A resultatet (0,64 er 0,8 i anden potens) og en 36 procents chance for at se B resultatet.

Når summen ovenfor inkluderes i begyndelseskvantetilstanden for objektet, apparatet og observatøren, er resultatet en total tilstand, der selv er en superposition af to alternativer:

(0,8A + 0,6B) x Apparat x Observatør =

0,8(A x Apparat x Observatør) + 0,6(B x Apparat x Observatør)

Takket være en egenskab ved Schrödinger ligningen kendt som linearitet udvikler hver komponent (dvs., de to stykker på hver side af ”+” tegnet) sig som det ville, hvis det var alt der var tilstede. Og derfor er den endelige totale tilstand en superposition af de individuelle endelige tilstande, der opnåedes, da partiklen begyndte et bestemt sted:

 

image026.png

Linearitets egenskaben og en egenskab ved tilstandene, der kaldes orthogonalitet sikrer, at disse to stykker bølgefunktion aldrig påvirker hinanden som tiden fortsætter med at gå. En mere moderne analyse kaldet dekohærens teori forklarer det punkt i større detalje og dybde. ”A” genen, med en observatør i en tilstand af total vished om at have set A blinket, fortsætter videre, som om den var hele bølgefunktionen, ligesom ”B” grenen gør det. Tegninger, der viser universet spaltene sig i grene med forskellige historier, repræsenterer denne proces. Forgreningen er ikke tilføjet; den findes helt og fuldt i matematikken.

Everett verificerede yderligere, at matematikken virker konsistent i mere komplicerede situationer som dem, der involverer mangfoldige instrumenter og observatører. En vedblivende gåde, som fortsat bliver analyseret og varmt debatteret, er at forstå, i hvilken forstand gren ”A” ”hænder” 64 procent af tiden og gren B kun 36 procent i denne model.

-Graham P. Collins, stabs redaktør

 

image012.png

NIELS BOHR (midten) møder Everett (nærmest til højre) på Princeton University i november 1954, det år hvor Everett først fik mange-verdener ideen. Bohr accepterede aldrig teorien. Andre graduate studerende, der er tilstede, er (fra venstre til højre) Charles W. Misner, Hale F. Trotter og David K. Harrison.

 

 Mere at udforske

 

The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics. Redigeret af Bryce S. DeWitt og Neil Graham. Princeton University Press, 1973.

 

The Fabric of Reality. David Deutsch, Penguin Books, 1997.

 

Biographical Schetch of Hugh Everett, III. Eugene Shikhovtsev. 2003. Online på http://space.mit.edu/home/tegmark/everett

 

Science and Ultimate Reality: Quantum Theory, Cosmology, and Complexity. Redigeret af John D. Barrow, Paul C.W. Davies og Charles L. Harper, Jr. Cambridge University Press, 2004.

 

Things the Grandchildren Should Know. Mark Everett. Little, Brown.

 

hrred.gif

     

*  Peter Byrne (http://www.peterbyrne.info) er undersøgende journalist og videnskabsskribent med base i det nordlige Californien. Han skriver på en biografi i fuld længde om Hugh Everett. Byrne vedgård gæld til Eugene Shikhovtsev fra Kostromo, Rusland, som var den første historiker, der studerede Everett’s liv og som gavmildt delte sit forskningsmateriale; til American Institute of Physics for financiel støtte; til George E. Pugh og Kenneth Ford for deres assistance; og til fysikerne der gennemså videnskaben i denne artikel: Stephen Shenker, Leonard Susskind, David Deutsch, Wojciech H. Zurek, James B. Hartle, Cecile DeWitt-Morette og Max Tegmark.

 

Fra The Many Worlds of Hugh Everett, Scientific American december 2007.

 

hrred.gif

14.12.2007.

Indhold

Københavnertolkningen af kvanteteori

‘Relativ tilstand’ formulering af kvantemekanik

Kvantemekanik og virkeligheden

Parallelle universer

Strengteoriens landskab

Index