Аманда Гефтер - На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё

– Давайте посмотрим, что мы можем сказать о каком-нибудь событии, например взрыве сверхновой, – продолжала Маркопулу. – Этому событию можно присвоить одно из двух возможных значений – «да» или «нет». Оно либо происходит, либо не происходит. Такой способ рассуждений о наблюдаемых событиях подсказывается булевой логикой. Но давайте спросим, произошел ли взрыв сверхновой звезды для данного наблюдателя? Существуют следующие возможности. Если сверхновая находится в его прошлом, мы можем сказать «да». Другая возможность заключается в том, что сверхновая не в его прошлом, но если подождать достаточно долго, то ее удастся увидеть. Ответ тогда – «да, но позднее». Еще одна возможность заключается в том, что сверхновая взорвалась так далеко от наблюдателя, что он никогда ее не увидит, и тогда это «нет». Тот факт, что вспышка сверхновой была, не имеет значения, потому что вопрос формулировался для данного наблюдателя . Так что в отличие от прежнего способа рассуждений, когда были только два возможных значения – «да» и «нет», сейчас мы получили целый спектр возможностей.

Этот новый вид небулевой логики называли интуиционистской логикой, как пояснила Маркопулу, и, услышав это название, я поперхнулась, сдерживая смех: трудно придумать что-нибудь, больше противоречащее интуиции. Эта логика существовала как своего рода логическая игра среди математиков, и Маркопулу была среди первых, кто применил ее в космологии.

Я начинала понимать, почему сделанное ею произвело такое большое впечатление на жюри конкурса молодых ученых во время конференции, посвященной юбилею Уилера. Она поместила крошечные световые конусы в вершины дискретной решетки квантового пространства, позволив структуре световых конусов определять эволюцию всей этой конструкции, применила правила интуиционистской логики в математической форме, известной как алгебра Гейтинга, сформулировала правила перехода от одного наблюдателя к другому, и – вуаля! – получилась квантовая космология, в которой ни наблюдатели, ни часы, находящиеся за пределами пространства-времени, не требуются. Строго говоря, это не было квантовой космологией. Это не квантовое описание Вселенной; это квантовое описание вселенной каждого индивидуального наблюдателя .

Несколько часов, казалось, пролетели незаметно. Мне было неловко, что я отняла у нее так много времени, но это был мой первый разговор с физиком с глазу на глаз, и не исключено, что последний, поэтому мне было важно выяснить все, что только можно. И я была рада, что она не попыталась воспользоваться своим квантовым туннелем, чтобы ускользнуть от меня и моих непрекращающихся вопросов. Я закончила разговор, спросив ее, что она думает о юбилейном симпозиуме Уилера.

– Я никогда не была на таких конференциях, – сказала она. – Люди просто вставали и говорили то, что они действительно думали. Так вообще-то не бывает. Это все благодаря Джонни Уилеру. Он не только поднял большие, важные проблемы, он еще очень доброжелательно принимал людей. Мы не часто так подбадриваем людей, говорящих что-то рискованное. Обычно мы стремимся находить в их рассуждениях ошибки. Научное сообщество – это кучка мальчишек, которым хотелось бы выглядеть умными.

Мы рассмеялись, вышли на залитую солнцем улицу и распрощались. Я направилась в Сохо, чтобы успеть на поезд в Бруклин. Я не могла дождаться момента, когда залезу в ванну и начну писать.

Пока я шла к метро, мой мозг гудел. Мне еще до этой встречи пришло понимание, что и теория относительности, и квантовая механика пытались сказать одно и то же: причина наших трудностей в попытке описать мир с позиций невозможного Бога-наблюдателя, взгляда из ниоткуда. Мы должны определить систему отсчета, наблюдателя. Но теперь наконец я поняла реальное противоречие между двумя теориями. Весь бардак можно суммировать в одном вопросе: а где наблюдатель?

В общей теории относительности наблюдатели должны быть внутри системы, так как «система» – это все пространство-время, и теория должна учитывать каждый бзик, который возникает как следствие их различия в системах отсчета. Это закрытое автономное целое. Квантовая механика, со своей стороны, имеет дело с открытыми системами, и наблюдатель должен быть вне их, чтобы делать измерения, превращая возможность в реальность. Если вы хотите объединить их в единую теорию, вы должны сперва выяснить, где находится наблюдатель: внутри или снаружи. Квантовая гравитация собирается поднять вопрос об этой опасной уловке-22 [13] Намек на книгу Джозефа Хеллера «Уловка-22» (1961). : поместив наблюдателя вне Вселенной, вы нарушаете принцип общей ковариантности; если держать наблюдателя внутри, то коллапс волновой функции Вселенной будет невозможен.

Казалось очевидным, что первый вариант едва ли можно считать вариантом вообще: не существует наблюдателя, находящегося вне пространства и времени. Поэтому вопрос, казалось бы, сводится к тому, как квантовая механика работает в замкнутой системе. А может быть, квантовая механика вовсе не виновата? Может быть, квантовая космология пытается сказать нам, что не существует замкнутой системы? В конце концов, в модели Маркопулу Вселенная – это просто набор открытых систем, каждая из которых определена для своего собственного наблюдателя. Но если не существует единой замкнутой системы, то как быть с реальностью? Со Вселенной в целом?

Имеет ли вообще смысл говорить о Вселенной в целом, или само это понятие требует невообразимого божественного наблюдателя? Может быть, мы ошибаемся, думая о Вселенной как о вещи, имени существительном, объекте, обладающем всеми теми свойствами, которыми должны обладать объекты, включая сюда и их внешнюю сторону? Но если Вселенная – это не предмет, тогда что это? Беспорядочный набор точек зрения? И если это так, то чьих точек зрения?

Эти вопросы напомнили мне один ночной разговор с отцом, когда я училась в средней школе. Мы говорили об искривлении пространства-времени.

– Погоди-ка, – сказала я. – Если пространство-время – это все, что есть, как оно может быть кривым? Оно должно быть искривленным относительно чего-то внешнего, оно должно быть встроено в пространство с большей размерностью.

Я с гордостью улыбнулась: пятнадцатилетней девчонкой я смогла заметить пробел в теории Эйнштейна.

Отец лишь рассмеялся:

– Математика позволяет говорить о внутренней кривизне, так что можно измерить кривизну пространства-времени. Это не обязательно должно относиться к чему-либо вне его. Кривизна – это просто деформация метрики.

Теперь я подумала: а если что-то подобное может спасти Вселенную? Существует ли какая-нибудь возможность говорить о Вселенной, рассматривая ее только изнутри? Маркопулу, казалось, так и полагала, но за это приходится платить немалую цену. Это означало отказаться от обычной булевой логики и заменить ее логикой, которая зависит от наблюдателя. Это означало переопределение того, что мы называем истиной. Это означало отказ физики от способности делать абсолютные утверждения относительно окончательной реальности. Утверждения больше не носят бинарный характер – «истина» или «ложь». Они становятся «истиной» или «ложью» в зависимости от некоторых свойств наблюдателя.