Терри Пратчетт - Наука плоского мира IV: Судный день

• Название: Наука плоского мира IV: Судный день
• Автор: Терри Пратчетт
• Жанр: Физика
• Год: 2013

В «Судном дне» четвертой книге из серии «Наука Плоского Мира» Терри Пратчетт, профессор Йен Стюарт и доктор Джек Коэн создают умопомрачительную смесь из вымысла, новейших научных достижений и философии в попытке дать ответ на ПОИСТИНЕ масштабные вопросы в этот раз они бросают вызов Богу, Вселенной и, прямо скажем, Всему Остальному.

Соблюдайте осторожность: книга может навсегда изменить ваши взгляды на Вселенную.

---

Ученым по душе рациональная причинность, основанная на эмпирических данных. Верующие предпочитают помещать в основание своей невысокой колонны причин и следствий Бога, избавляя себя от необходимости копать глубже, как и советовал Юм. Ирония заключается в том, что наука составляет основу технологии, с помощью которой мы, как уже было сказано в первой части Науки Плоского Мира, перестраиваем окружающий мир, пытаясь создать в нем видимость волшебства. Включая свет, вы пользуетесь достижениями множества сложных технологий: электричеством, проводами, пластмассовой изоляцией и т. д. (Если вам кажется, что выключатель это просто, значит вы не задумываетесь ни о том, как он работает, ни о том, что нужно для его изготовления). Электрики и компании, изготавливающие выключатели, обязаны разбираться в тонкостях этих технологий, но простым потребителям это не нужно. Для них все работает «как по волшебству». Если бы вы могли показать iPad средневековому монаху, он бы скорее всего счел его творением Дьявола. Кто же еще может нарисовать на грифельной доске движущиеся картинки? Для него это наверняка бы осталось непостижимым. Таковым оно остается и для большинства современных пользователей iPad. Мы сами хотим, чтобы гаджеты работали как по волшебству, исполняя наши желания.

Наука же, напротив, интересуется, в первую очередь, тем, как события происходят «сами по себе». Если наука ориентирована на Вселенную, то магия на человека. Технология объединяет в себе обе точки зрения: человекоориентированный аспект отвечает за постановку цели, а ориентация на Вселенную помогает ее достичь. Иными словами, технологическая магия предполагает особую разновидность причинно-следственной связи. Не естественную, то есть основанную на внутренних механизмах законов природы, а человеческую как заставить природу делать то, что нам нужно.

Но рассуждая о причинности, легко запутаться. Что это такое в действительности, мы не понимаем. Впрочем, не стоит беспокоиться: не понимают этого и ученые. Собственно говоря, любой, кто претендует на понимание причинности, не до конца осознает суть вопроса.

Одна из главных загадок причинно-следственной связи заключается в том, что если вы попытаетесь отследить причины даже самых простых явлений, то обнаружите бесконечно ветвящееся дерево, направленное в прошлое в нем сходится множество маловероятных событий, которые происходят точно в нужный момент, чтобы затем случилось что-нибудь еще. Мы стоим на вершине бесконечной пирамиды совпадений, которая расширяется в сторону прошлого. Кажется, будто вероятность любого конкретного события равна нулю.

В начале книги «Расплетая радугу» Докинз приводит в качестве примера всех людей, которые не живут, потому что не родились; все сперматозоиды, которым не удалось оплодотворить яйцеклетку; все комбинации ДНК, которые не проявились в реальных условиях. Число этих «потенциальных людей», пишет он, превосходит количество аравийских песчинок. Те же, кто родились в действительности, составляют ничтожно малое меньшинство.

Он приводит слова Десмонда Морриса, который приписывал свою любовь к естественной истории Наполеону: если бы во время Пиренейской войны прадедушка Морриса не потерял руку из-за пушечного ядра, события бы развивались совершенно иначе. Если бы ваши родители или дедушка с бабушкой никогда не встретились Вы уже понимаете, к чему мы ведем: лишь крошечная часть всех потенциальных событий происходит на самом деле.

В Плоском Мире этот вопрос находит простое решение. Рассказий следит за тем, чтобы события развивались должны образом, и даже если возникают какие-то проблемы, монахи истории всегда готовы навести порядок. Иначе обстоят дела в Круглом Мире: когда волшебникам потребовалось произвести на свет Шекспира, они столкнулись с самыми разными затруднениями, прежде чем получили правильную версию[25].

А откуда вам известно, что правильная версия это вы?

Давайте рассмотрим эту проблему подробнее: все события, которые могли произойти, в сравнении крошечной долей событий, которые произошли на самом деле.

Некоторые физики, по их же словам, верят (хотя нам сложно признать, что они придерживаются этого мнения, когда просыпаются по утрам), что у этой головоломки есть очень простое решение. Все возможные события происходят в действительности. Каждый конкретный выбор порождает новую Вселенную, а значит, разветвление Штанов Времени никогда не прекращается; любое событие обязательно где-нибудь да произойдет. Такая мысль кажется абсурдной неужели потенциальные события можно ставить в один ряд с реальными? Представьте, что вы подбросили монетку сто раз и записали результаты бросков: ООРРРОО и так далее. Допустим. Но потом вы заявляете, что каждая из возможных серий бросков «где-то» уже произошла, то есть и вариант ООООООО, когда все броски завершились «орлом», и вариант РРРРРРР со сплошными «решками», и все остальные комбинации имели место в действительности. Просто они произошли не в этой Вселенной, а в каких-то других. Вы застряли во Вселенной с исходом ООРРРОО, но где-то есть мир, в котором выпала комбинация из одних «орлов» или из одних «решек». Местные газеты, наверное, так и пестрели новостями, да? А может быть, то, что нам кажется маловероятным, в этих Вселенных происходит постоянно?

Это мир кота Шредингера, который пребывает в состоянии между жизнью и смертью, пока кто-нибудь не заглянет в ящик. Думминг Тупс упоминал его в первой главе. Что ж, так мир кота Шредингера выглядит с точки зрения квантовых физиков, несмотря на то, что сам Шредингер придерживался другого мнения, а пример с котом привел как раз потому, что настоящие коты устроены совершенно иначе. К электронам это не относится, поэтому специалисты по квантовой физике воспринимают кота как некий суперэлектрон. Впрочем, существует и альтернативная точка зрения: на самом деле произошло только событие ООТТТОО, в то время как все прочие варианты вкупе с людьми, чьи сперматозоиды не добрались до яйцеклеток, и альтернативными историями, в которых Моррис не стал выдающимся натуралистом, не имели места в действительности. В какой бы то ни было.

Так вот, в некотором смысле классическая Вселенная представляет собой суперпозицию всевозможных квантовых состояний, и именно к объяснению этого явления так стремятся квантовые физики. Тем не менее, все эти квантовые альтернативы порождают лишь одну классическую Вселенную вот почему коты не похожи на суперэлектроны. В книге КЭД[26] Фейнман объясняет это явление на примере световых лучей. Согласно классическому (то есть неквантовому) закону отражения, «угол падения луча, направленного в зеркало, равен углу отражения». Другими словами, луч падает и отражается под одним и тем же углом. В классической Вселенной есть только один исход, который определяется простым геометрическим правилом. В квантовой Вселенной луч света как таковой не существует его роль играет квантовая суперпозиция волнообразных фотонов, движущихся во всевозможных направлениях.

Если вы построите модель светового луча, опираясь на этот принцип, то окажется, что фотоны определенным образом концентрируются вблизи классического луча. Каждый фотон движется по собственной траектории; даже их точки соприкосновения с зеркалом могут отличаться друг от друга, а дальнейшее направление движения вовсе не обязано подчиняться классическому закону равных углов. Но если сложить волны, соответствующие каждому из фотонов то есть каждому из потенциальных квантовых состояний системы с учетом их вероятностей, то в результате мы как по волшебству получим ответ, весьма близкий к классическому отраженному лучу. Фейнман смог убедить читателей в справедливости этого специфического результата без каких-либо расчетов. Блестяще!

Обратите внимание на то, как полная квантовая суперпозиция, состоящая из всевозможных состояний, включая и такие безумные варианты, как движение по волнообразным траекториям или фотоны, которые многократно ударяются о зеркало, приводит к единственному классическому исходу именно его мы и наблюдаем. Она не порождает суперпозицию, состоящую из множества классических Вселенных, и этим отличается от традиционной истории о том, что мир, в котором Вторая мировая война завершилась победой Адольфа Гитлера, как и мир, в котором Гитлер потерпел поражение, а также неисчислимое множество других вариантов, реализующих все вероятные исходы в любой момент времени, сосуществуют друг с другом.

Да, но нельзя ли разделить такую квантовую суперпозицию на несколько классических сценариев, чтобы их суперпозиция совпадала с квантовой? Каждый классический сценарий был бы представлен в виде суперпозиции некоторых квантовых состояний, к тому же нам пришлось бы тщательно следить за тем, чтобы ни одно из состояний не использовалось дважды, но возможно ли это в принципе? Если да, то наше возражение насчет Вселенной с несколькими версиями Гитлера не будет иметь никакого значения.