Павел Амнуэль - Вселенные: ступени бесконечностей

• Название: Вселенные: ступени бесконечностей
• Автор: Павел Амнуэль
• Жанр: Прочая научная литература

Эта книга — научная фантастика, но это не художественная проза.

Это научно-популярная книга, но большая часть научных идей и достижений, которые она популяризирует, — фантастика.

Книга написана в еще не существующем жанре фантастической научной популяризации. Она рассказывает о науке, зарождающейся на наших глазах. Науке, о которой физики спорят и еще не пришли к общему мнению. Наука эта призвана ответить на фундаментальные вопросы бытия. Живем ли мы в лучшем из миров? Существуют ли вообще другие миры, кроме нашего?

В 2057 году исполнится сто лет со дня выхода из печати статьи американского физика Хью Эверетта, вызвавшей споры, продолжающиеся и в наши дни. В год столетнего юбилея пионерской работы Эверетта выйдет в свет книга, которую вы держите в руках.

Это — фантастика, потому что наука может развиваться не так, как здесь написано. Это — научно-популярная книга будущего, потому что наука может развиваться так, как написано здесь.

Читая эту книгу, помните о том, что фантастический роман Жюля Верна «Робур-завоеватель» вызвал в свое время немалые споры, потому что общепринятым было мнение: аппараты тяжелее воздуха никогда не смогут летать. Не прошло и четверти века — в воздух поднялся самолет братьев Райт…

---

Персонажи романа Уэллса побывали, по идее, в одном из миров лоскутного многомирия — во вселенной, не имевшей к нашей никакого физического отношения. Разумеется, остается открытым вопрос: как могли персонажи романа попасть в другую лоскутную вселенную, если эти вселенные отделены друг от друга если и конечным, то, в любом случае, огромным пространством, и находятся вне достижимости никакими средствами доставки, не нарушающими принцип относительности. К проблеме взаимодействия мультимиров мы еще вернемся неоднократно, пока же скажу лишь, что, в принципе, физика рассматривает (пока, разумеется, сугубо теоретически) возможность «пересечения» границы миров через пространства более высоких измерений.

Многомирие по Борхесу было физически рассмотрено в 1957 году Эвереттом-мл. (Everett, 1957) и носит название эвереттовского многомирия. Физики обычно говорят о так называемой многомировой интерпретации квантовой теории, но я предпочитаю упомянутый термин, поскольку на самом деле существует не единственная многомировая интерпретация квантовой физики, смотри, напр. обзор Шроссера и др (Shrosser, Wagner & Chang, 2051).

Идея Эверетта проста и является прямым и непосредственным следствием самой же квантовой теории, но именно потому революционна. Вот что писал Эверетт в своей диссертации (Эверетт, 1957):

«…С точки зрения теории все элементы суперпозиции (все „ветви“) являются „действительными“: ни один не более „реален“, чем остальные. Не нужно полагать, что все элементы, кроме одного, так или иначе разрушаются, так как все отдельные элементы суперпозиции индивидуально подчиняются волновому уравнению с полным безразличием к присутствию или отсутствию („реальности“ или нет) любых других элементов…»

Иными словами, коллапса волновой функции не существует, и в момент наблюдения фиксируется не какое-то единственное состояние частицы, а все сразу! Но каждое состояние фиксируется «своим» наблюдателем. «Наш» наблюдатель обнаруживает электрон в состоянии номер 1, но в то же время наблюдатель номер 2 фиксирует состояние номер 2, наблюдатель 3 фиксирует… и так далее. Сколько решений имеет уравнение Шредингера, столько наблюдателей фиксируют все возможные состояния электрона. Возможно ли это в единственной вселенной? Нет, невозможно. Значит, в момент наблюдения мироздание «расщепляется» на множество ветвей-вселенных, отличающихся друг от друга только тем, что в одной вселенной электрон наблюдали в состоянии 1, в другой — в состоянии 2 и так далее. Сколько решений имеет уравнение Шредингера, столько вселенных и возникает в момент наблюдения. А поскольку разнообразных событий каждое мгновение происходит великое множество, то и расщепляется мир на великое множество почти неотличимых копий, каждая из которых развивается по своему собственному пути. И потому на самом деле существует не одна вселенная — та, что представлена нашему взору и сознанию, — а великое множество вселенных.

Предвидя возражения, Эверетт писал:

«Аргументы, согласно которым картине мира, представленной этой теорией, противоречит опыт… подобны критике коперниканской теории на том основании, что подвижность Земли как реальный физический факт является несовместимой с интерпретацией природы здравым смыслом, поскольку мы не чувствуем такого движения».

Действительно: как такое возможно? Из-за того, что состояние электрона или любой другой частицы в любом месте нашей Вселенной описывается уравнением, имеющим не одно, а много решений, каждое мгновение возникает огромное число вселенных? С миллиардами галактик? И в каждой есть Земля? И мы с вами? А из чего они возникают? Откуда берется масса? И как вообще возможно мгновенное появление вселенной, имеющей размеры в миллиарды световых лет? Как быть с постулатом Эйнштейна о том, что ничто не способно перемещаться быстрее света?

Естественные вопросы, подсказанные здравым смыслом. Ответы на эти вопросы дает эвереттика — область знаний, изучающая многомирие по Эверетту.

* * *

Новые вселенные не возникают «из ничего» в момент наблюдения, они существуют в реальности так же, как существует, а не возникает из небытия, волновая функция. Электрон в любой момент времени находится в суперпозиции всех возможных состояний. И все эти состояния существуют реально, потому что ни одно из них не имеет преимуществ перед другими.

Сказанное относится не только к электрону, но и ко всей нашей Вселенной, и к каждой ее части, и к каждому из нас, потому что и электрон, и мы с вами, и вся Вселенная описываются волновыми функциями, решениями соответствующих уравнений Шредингера. Уравнения для изолированного электрона физики решать умеют, а для сложных систем — нет. Тем более — для систем, состоящих из триллионов элементарных частиц, как мы с вами или Вселенная. Но от того, что физики умеют или не умеют делать, мироздание не становится проще или сложнее — оно такое, какое есть. Это бесконечно сложная квантовая система, проявляющая себя бесконечным (или почти бесконечным) числом классических миров, один из которых мы и наблюдаем вокруг себя. Существуют и другие — как грани бесконечно сложного кристалла. Кстати, именно такой образ придумал для описания квантового мира российский физик Михаил Менский (2005), и в физической литературе этот «кристалл» носит название «кристалла Менского».

Каждый из нас обладает свободой воли. Каждый решает по утрам, например, налить кофе или чай, а может, позволить себе рюмку коньяка. Вы выбрали чай? Это означает, что и другие ваши решения существуют в Мультиверсе[3] — есть мир, в котором вы налили себе кофе, и мир, где вы опрокинули рюмочку коньяка.

Эвереттизм как область физики, изучающая исключительно эвереттовское многомирие (ветвящуюся мультивселенную), значительно изменился со времени первой статьи Эверетта, как изменилась теория эволюции по сравнению с «Происхождением видов» Дарвина. Российский ученый Юрий Лебедев, например, ввел в обиход понятие склеек, противоположное эвереттовскому ветвлению (Лебедев, 2000; Лебедев, 2009). Миры не только ветвятся, создавая неисчислимое многообразие эвереттовского Мультиверса, но и «склеиваются», пересекаются, и тогда можно наблюдать интересные феномены появления и исчезновения предметов. А в случае ментальных склеек мы можем «общаться» с самими собой в других ветвях Мультиверса, и тогда нас посещают неизвестно, казалось бы, откуда взявшиеся озарения и идеи.

* * *

Ступальский в своей монографии достаточно подробно анализирует книги Лебедева «Неоднозначное мироздание» (2000) и «Многоликое мироздание» (2009) и, в частности, подвергает серьезное критике аксиоматику. Согласно Лебедеву, идея ветвлений и склеек миров есть первая и вторая аксиомы эвереттики, то есть в доказательствах эти утверждения не нуждаются и являются, так же, как, скажем, первые четыре постулата Евклида, очевидными для всех, кто занимается исследованиями многомирий.

Ступальский утверждает, что аксиомами эти положения являются для достаточно ограниченного круга лиц — во всяком случае, являлись таковыми, когда книги Лебедева были опубликованы. Действительно, можно ли назвать аксиомами (самоочевидными утверждениями) положения области науки, в самом существовании которой сомневалось в те годы более половины физиков? В том, что между двумя точками можно провести прямую линию и притом только одну (первый постулат Евклида), каждый, независимо от своего образовательного уровня, может лично убедиться, не обнаружив ни единого отступления от применимости этой аксиомы. «Конечно, — признает профессор Ступальский, — существуют и гораздо более сложные для понимания утверждения, которые, тем не менее, принимаются как аксиомы группами исследователей — особенно это касается некоторых математических дисциплин, многие аксиомы которых непонятны „простым смертным“, для которых аксиомы Евклида так же самоочевидны, как восход солнца на востоке». Однако Ступальский утверждает, что существование ветвлений миров и, тем более, склеек, необходимо доказать экспериментально. Ступальский ссылается на то, что ветвление миров само является не первичным утверждением философствующего разума, но следствием решений уравнения Шредингера, которое и является начальной аксиомой не только эвереттики, но всей квантовой физики, поскольку не было выведено из какого бы то ни было более раннего уравнения или формулы, но предположено для устранения неустранимых, казалось бы, противоречий в физической картине мира.

Здесь уместно сказать несколько слов о дискуссиях в физике времен становления эвереттики, как первой по времени науки о многомирии. Многие физики, считавшие утверждения Эверетта фикцией, не признавали существование многомирия элементом научного рассмотрения по той причине, что наличие множества иных миров (ветвей) невозможно ни доказать, ни опровергнуть, и, следовательно, здесь нарушается один из законов науковедения Поппера: любая научная теория должна быть верифицируема (она может быть проверена) и фальсифицируема (она может быть опровергнута). Каким образом можно доказать или опровергнуть существование иных ветвей, если ветви эти существуют вне нашей реальности и, следовательно, не могут быть наблюдаемы? Ненаблюдаемые же явления не являются предметом научного рассмотрения. Исходя из этой простой мысли, значительная часть физиков конца ХХ века отказывалась принимать эвереттовскую концепцию ветвлений.