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.

---

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.

Наиболее разумные классические отклонения от сценария с равными углами связаны с классическим выбором места падения луча (от которого зависит угол падения) и угла, под которым он возвращается обратно (угол отражения). Иначе говоря, мы рисуем множество прямых линий, которые выходят из источника света, достигают зеркала, а затем отражаются вероятно, под разными углами.

Так вот, в океане вероятных квантовых состояний действительно существуют фотоны, траектории которых воспроизводят всевозможные движения классического луча. Но если мы изменим точку, в которой этот луч касается зеркала, и попытаемся синтезировать луч в виде суммы близлежащих квантовых состояний, у нас ничего не получится. Чтобы воссоздать первоначальный набор фотонных траекторий, которые правильно описывают падающий луч, для каждой траектории необходимо указать вероятность, сконцентрированную вблизи этого луча. В таком случае траектории, расположенные в окрестности другого луча света, получат неправильные вероятности, которые не подойдут под описание его альтернативы. Словом, изменить точку соприкосновения с зеркалом нельзя. Это означает, что траектории, отражающиеся под другим углом, в принципе не являются классическими; в классической физике они невозможны, так как все классические траектории подчиняются закону отражения.

По-видимому, этот мысленный эксперимент, в котором описывается мини-Вселенная с зеркалом и световым лучом, указывает на то, что упомянутая квантовая суперпозиция соответствует единственному классическому состоянию, и разделить ее на несколько классических состояний не представляется возможным. Вероятно, этого можно добиться с помощью какого-нибудь хитроумного способа, но только не в мире падающих и отраженных лучей. Иначе говоря, несмотря на то, что множество квантовых состояний в этой мини-Вселенной бесконечно велико, существует лишь одна суперпозиция, которая подчиняется классической сюжетной линии. И поскольку это свойство проявляется в такой простой мини-Вселенной, можно предположить, что более сложные миры устроены аналогичным образом. В частности, несмотря на то, что классический вариант истории, в котором Гитлер проиграл Вторую мировую войну, можно разделить на невообразимое число квантовых альтернатив, все эти состояния описывают только одну классическую сюжетную линию поражение Гитлера. Более того, нельзя разбить это состояние на несколько классических альтернатив, просто поделив на части квантовые состояния, лежащие в его основе.

Если эти рассуждения верны, то у нас нет оснований считать, что отдельные квантовые состояния это нечто большее, что просто полезные математические функции.

Главная проблема, связанная с котом Шредингера, заключается вовсе не в квантовой суперпозиции, а в нашей неспособности описывать результаты квантовомеханических наблюдений так, чтобы они соответствовали реальному экспериментальному оборудованию. Когда мы проводим наблюдения и видим, что только одно из множества потенциальных состояний проявляется в действительности, мы отказываемся признавать собственное непонимание происходящего и вместо этого продолжаем настойчиво утверждать, что Вселенная делится на части, которые в совокупности реализуют все возможные варианты выбора. С тем же успехом мы могли бы настаивать на том, что Вселенная движется вокруг неподвижной Земли, вместо того, что допустить возможность вращения самой Земли.

Когда вы появились на свет, многие возможности остались нереализованными как же в таком случае быть с теми событиями, которые все-таки произошли? Могло ли большинство из них произойти случайно, благодаря генетической рулетке, из-за которой сперматозоид, несущий конкретный набор генов, достиг цели, а остальные 200 миллионов нет? Или же дело в конкретном пушечном ядре, которое лишило человека руки, но не зацепило туловище и не убило других людей? Были ли другие а возможно, и все события строго предопределены тем, что случилось мгновением раньше, которое в свою очередь было предопределено тем, что произошло за мгновение до него? Действительно ли у нас нет иного выбора, кроме как между миром, где все происходит по воле случая, и миром, в котором все события строго обусловлены и предопределены, начиная с Большого Взрыва и далее, минуя настоящее, вплоть до бесконечно далекого будущего? Действительно ли существует только одно возможное будущее?

В первых главах книги «Эволюция свободы»[27] Дэниел Деннет вполне убедительно доказывает, что мы не способны и никогда не сможем сделать выбор между этими двумя альтернативами. На самом деле это не настоящий выбор: понятие детерминированности/недетерминированности здесь не сработают, потому что мы никогда не узнаем, какое из них соответствует действительности. Это различие приобретает смысл, только когда мы проводим мысленный эксперимент, в котором перезапускаем целую Вселенную, начиная с того же самого состояния, и выясняем, повторяется ли одна и та же последовательность событий. Оно вполне обоснованно отражает наш образ мышления об окружающем мире и подход к его моделированию, но не является осмысленным утверждением о мире как таковом.

Мы могли бы привести примеры событий из любого места и времени, а затем обсудить их причины (благодаря чему они произошли в действительности?). Здесь мы рассмотрим три таких случая. Первый пример продемонстрирует, насколько сложно выявить какую-либо причину в реальном физическом мире, так как даже самые незаметные события могут иметь грандиозные последствия. Второе пример покажет, как в нашем культурном мире непримечательные события или же их отсутствие, способны захватить контроль над социальной Вселенной и отклонить ее историю от желаемого результата. В заключение мы продемонстрируем, как вмешательство человека может полностью изменить биологические системы и речь, кстати говоря, пойдет не о дронтах.

В 1960-х математик и метеоролог Эдвард Лоренц обнаружил, что малейшие изменения в исходных данных компьютерной программы для предсказания погоды (по довольно простой модели) могут привести к существенному изменению итогового прогноза. Это открытие в сочетании с некоторыми другими идеями положило начало математической теории детерминированного хаоса. Все мы знаем историю о том, что бабочка, взмахнувшая крылом в Токио, может спустя месяц вызвать торнадо в Техасе. Этот довольно неплохой и эффектный пример, тем не менее, существенно искажает характер причинно-следственной связи. Он наводит на мысль о том, что торнадо возникает благодаря конкретной бабочке, несмотря на то, что настоящая причина кроется в вызванном ей изменении именно оно слегка меняет условия и смещает причинно-следственное равновесие в другую сторону, на новую траекторию того же самого аттрактора. В реальном мире бабочки окружают нас повсюду.

Погода это динамическая траектория, проходящая через аттрактор, который мы называем климатом. Пока климат остается прежним, аттрактор не меняется, чего нельзя сказать о проходящих сквозь него траекториях. В этом случае мы имеем дело с той же разновидностью погоды, только события происходят в другом порядке. Изменение климата приводит к более глубоким последствиям оно меняет форму самого аттрактора. В результате мы имеем дело с совершенно другим множеством вероятных погодных траекторий. Впрочем, значительная их часть описывает возможные варианты погоды и с точки зрения первоначального аттрактора. Объясняется это тем, что аттрактор не может подвергаться каким-либо радикальным изменениям ему необязательно пересекать точку невозврата. Он может стать немного больше, немного меньше или же передвинуться на новое место, но не слишком далеко. Мы не можем наблюдать аттрактор непосредственно, но можем реконструировать его форму математическими методами, используя правильно обработанные результаты наблюдений. Простейший способ обнаружения изменений аттрактора это наблюдение таких данных, как средние значения температуры, размера и частоты ураганов, вероятности наводнений и т. д. за длительный период времени. Многие возражения против «изменения климата» путают климат с погодой.

В «Науке Плоского Мира III» мы посвятили рассуждениям о причинности довольно большой фрагмент текста, и не хотим повторять его здесь. Достаточно отметить, что ни одно событие не исчерпывается единственной причиной; практически всегда будет правильнее сказать, что каждое из предшествующих событий вносит свой вклад, чем указывать на одну конкретную причину. Но истории, тем не менее, имеют линейную структур: A влечет B, а B влечет C Такие истории постоянно встречаются на судебных заседаниях, а также в большинстве романов и почти во всех детективных или научно-фантастических произведениях. Этой вымышленной причинностью, в силу ее последовательности, руководствуются даже истории о Плоском Мире. Причина кроется в том, что люди это приматы, которые любят рассказывать истории. А история это линейная последовательность слов. Интересно было бы порассуждать о том, могла ли развитая инопланетная цивилизация обойтись без выдумывания таких историй с линейной причинностью, в которых сюжет расходится с фактами. Можно ли всегда относить события на счет трех, или четырех, или десяти, или двадцати, или тысячи причин? Или же такой точки зрения на причинность придерживаются приматы, которые любят рассказывать истории?