Дэвид Дойч - Начало бесконечности. Объяснения, которые меняют мир

На минуту упростив ситуацию до предела, представим себе всего пять из бесконечного числа экземпляров зеркала, причем у каждого из них своя энергия колебаний со значением в диапазоне от двух квантов ниже до двух квантов выше среднего. Каждый экземпляр фотона попадает на один экземпляр зеркала и сообщает ему один дополнительный квант энергии. Таким образом, после этого удара средняя энергия экземпляров зеркала увеличится на один квант, и теперь это будут экземпляры со значениями энергии от одного кванта ниже до трех квантов выше старого среднего. Но поскольку на этом уровне детализации не существует автономных историй, связанных с любым из этих значений энергии, не имеет смысла спрашивать, является ли экземпляр зеркала с конкретным значением энергии после удара тем же , что и тот, у которого раньше была такая энергия. Объективным является только тот физический факт, что из пяти экземпляров зеркала у четырех значения энергии те же, что были раньше, а у одного – нет. Значит, только он – тот, у которого энергия на три кванта выше, чем предыдущее среднее, – несет запись о столкновении с фотоном. А это означает, что только в одной пятой вселенных, в которых фотон ударился о зеркало, волна дифференциации дошла до зеркала, и только в них будет подавлена последующая интерференция между экземплярами этого фотона, которые столкнулись или не столкнулись с зеркалом.

В реальных цифрах это ближе к одному случаю из триллиона триллионов, а значит, вероятность подавления интерференции равна всего лишь одному из триллиона триллионов. Это значительно ниже, чем вероятность того, что эксперимент даст неточные результаты из-за неидеальных измерительных приборов или что он сорвется из-за удара молнии.

Теперь рассмотрим получение этого одного кванта энергии, чтобы понять, как такое дискретное изменение может случиться без всякого нарушения непрерывности. Рассмотрим простейший из возможных случаев: атом поглощает фотон вместе со всей его энергией. Эта передача энергии не является мгновенной. (Забудьте все, что читали о «квантовых скачках», – это все выдумки.) Есть много способов, как это может произойти, но самый простой из них следующий. В начале процесса атом находится (скажем) в своем «основном состоянии», в котором у его электронов наименьшая возможная энергия, допускаемая квантовой теорией. Это означает, что все его экземпляры (в рамках соответствующей крупнозернистой истории) обладают такой энергией. Допустим также, что они неотличимы. В конце процесса все экземпляры остаются неотличимыми, но теперь они находятся в «возбужденном состоянии» с одним дополнительным квантом энергии. Что представляет собой атом в середине процесса? Его экземпляры все еще остаются неотличимыми , но половина из них находится в основном, а половина – в возбужденном состоянии. Это как если бы непрерывно изменяемое количество денег постепенно переходило от одного дискретного владельца к другому.

Такой механизм постоянно встречается в квантовой физике и в общем случае за счет него переходы между дискретными состояниями осуществляются непрерывным образом. В классической физике «крохотный эффект» всегда означает очень малое изменение каких-либо измеримых величин. А в квантовой – физические переменные обычно дискретны и не могут претерпевать очень мало изменений. Поэтому тут «крохотный эффект» означает небольшое изменение в пропорциях различных дискретных свойств.

На фоне этого встает также вопрос, является ли само время непрерывной величиной. В рамках данного обсуждения я полагаю, что является. Однако квантовая механика времени еще до конца не понята и не будет понята, пока не появится квантовая теория гравитации (объединение квантовой теории с общей теорией относительности); и может оказаться, что все не так просто. Но в чем мы можем быть вполне уверены, так это в том, что в этой теории разные времена – это частный случай разных вселенных . Другими словами, время – явление, связанное с запутанностью, которое помещает все одинаковые показания часов (правильно подготовленных часов или любых объектов, которые можно использовать как часы) в одну и ту же историю. Первыми это поняли в 1983 году физики Дон Пейдж и Уильям Вутерс.

Какое продолжение будет у нашего научно-фантастического рассказа в этой полной версии квантовой мультивселенной? Практически все внимание, которое квантовая теория привлекла со стороны физиков, философов и авторов научно-фантастических произведений, сосредоточено на том, что касается параллельных вселенных. Это парадоксально, поскольку именно в приближении параллельных вселенных мир больше всего похож на тот, что рисует классическая физика, но в то же время именно этот аспект квантовой теории многие люди не могут интуитивно принять.

Фантастика может исследовать возможности, открываемые параллельными вселенными. Например, наш рассказ – о любви, поэтому герои вполне могут поинтересоваться судьбой своих двойников в других историях. В рассказе их размышления могут сравниваться с тем, что, как мы «знаем», случилось в других вариантах. Герой, неверность супруга которого открылась благодаря «случайному» событию, может заинтересоваться, не дает ли это ему хороший повод отделаться от брака, который и так обречен быть несчастным. Остались ли они вместе в той истории, в которой о неверности ничего не известно? Счастливы ли по-прежнему? Может ли счастье быть подлинным, если оно «основано на лжи»? Наблюдая за тем, как они рассуждают обо всем этом, мы видим историю, где они все еще женаты, и знаем (выдуманную) суть дела.

Они могут также размышлять и о не столь обыденных вопросах. В рассказе может говориться о том, что их солнце – часть скопления из десятков звезд и все они находятся внутри сферы радиусом в несколько световых недель. Это десятилетиями озадачивало их ученых, поскольку состав звезд показывает, что они происходят из разных мест, но стали гравитационно связанными в результате серии очень маловероятных совпадений. В большинстве вселенных, как подсчитали эти ученые, жизнь в таких плотных звездных скоплениях развиться не может, потому что там слишком много столкновений. Получается, что в большинстве вселенных, в которых есть люди, нет флота звездолетов, посещающих одну за другой обитаемые звездные системы. Они пытались найти механизм, благодаря которому соседство с ближайшими звездами каким-то образом могло бы ускорить появление разумной жизни, но им это не удалось. Следует ли им считать все это лишь астрономически маловероятным совпадением? Но ученым не нравится оставлять что-либо без объяснения. И они делают вывод, что нечто их выбрало. Так и было. Эти люди – не просто рассказ. Это реальные, живые и думающие люди, которые прямо сейчас спрашивают себя, откуда они взялись. Но они никогда этого не узнают. В этом одном отношении им не повезло: выбор на них пал действительно по совпадению. Или, говоря иным языком, они избраны самим рассказом о них, который я сейчас излагаю. Вся фантастика, которая не нарушает законов физики, – это факт.