Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

Кто-то может спросить: ну и что? Почему меня должно волновать то, что большинство наблюдателей (при любом возможном определении «наблюдателя») так же одиноки, как монструозные флуктуации на высокоэнтропийной сцене? Меня волнует исключительно то, кто я такой, а не то, на что похоже большинство наблюдателей. И раз на извечном жизненном пути мира в целом (каким бы он ни был) существует тот единственный экземпляр Вселенной, который я вижу вокруг себя, я могу смело заявлять: наблюдаемая картина соответствует данным.

Другими словами, использование аргументации, основанной на больцмановском мозге, соответствует явному предположению о том, что мы каким-то образом стали «типичными наблюдателями» во Вселенной и, следовательно, должны строить прогнозы исходя из вопроса, какая картина предстанет перед взором большинства наблюдателей. [194]Звучит довольно безобидно, даже скромно. Но если приглядеться получше, станет очевидно, что эта цепочка рассуждений ведет к куда более серьезным заключениям, чем мы в состоянии обосновать.

Представьте себе, что у нас есть две теории Вселенной, идентичные по всем показателям, за исключением того, что, согласно первой, некая похожая на Землю планета, вращающаяся вокруг звезды Тау Кита, служит домом для расы из десяти триллионов разумных ящероподобных созданий, в то время как другая предсказывает, что в системе Тау Кита не существует вообще никакой разумной жизни. Большинство из нас не будут возражать, что мы не обладаем в настоящее время достаточной информацией, чтобы согласиться с одной или другой теорией. Но если мы действительно являемся типичными наблюдателями во Вселенной, то из первой теории решительно следует, что, скорее всего, мы и есть те самые ящеры на планете, вращающейся вокруг Тау Кита, а вовсе не люди здесь, на Земле, просто потому, что ящеров намного больше, чем людей. Однако это предсказание неверно; то есть мы, очевидно, исключили саму возможность существования такого числа наблюдателей, даже не прикладывая усилий к сбору реальных данных о том, что в действительности творится в системе Тау Кита.

Предположение о нашей с вами типичности может показаться простой демонстрацией нашей скромности, но на самом деле из него вытекает чрезвычайно сильное заявление о том, что должно происходить в оставшейся части Вселенной. Не просто «мы являемся типичными наблюдателями», но «типичные наблюдатели должны быть похожи на нас». В такой формулировке это выглядит куда серьезнее, чем мы вправе предполагать (в литературе это известно под названием «проблемы самонадеянного философа»). Таким образом, наверное, вообще не следует заниматься сравнением числа разных типов наблюдателей во Вселенной; мы должны лишь спрашивать, предсказывает ли данная теория существование наблюдателей, подобных нам, хоть где-либо. И если такие наблюдатели существуют, то можно соглашаться, что теория соответствует данным. Если бы этот путь мышления был верным, то у нас не было бы причин отбрасывать сценарий Больцмана – Лукреция. Несмотря на то что большинство наблюдателей останутся одинокими во Вселенной, некоторые обнаружат себя в таких областях, как наша, а значит, теория продемонстрирует полное совпадение с практическим опытом. [195]

Проблема такого минималистского подхода в том, что он предлагает не слишком много, а слишком мало инструментов для предсказания событий, которые могут или не могут случиться во Вселенной. Статистическая механика полагается на принцип безразличия – предположение о том, что все микросостояния, соответствующие нашему текущему макросостоянию, одинаково вероятны, по крайней мере если речь идет о предсказании будущего. По сути, это и есть предположение о типичности: наше микросостояние, скорее всего, представляет собой типичную составляющую нашего макросостояния. Если у нас нет возможности делать подобные предположения, то любые виды статистической аргументации нам также недоступны. Мы не можем утверждать, что кубик льда растает в стакане теплой воды, потому что в вечной Вселенной время от времени встречаются периоды, когда происходит ровно противоположное. Похоже, в своем беспокойстве о типичности мы зашли слишком далеко.

Вместо этого нам следует ставить себе целью некое разумное среднее. Претензия на то, чтобы называть себя типичными среди множества наблюдателей во Вселенной, слишком дерзка, так как содержит очень сильное заявление о состоянии множества фрагментов Вселенной, которых мы даже никогда не видели. Тем не менее мы можем смело заявлять, что мы – типичные представители наблюдателей, в точности подобных нам , то есть наблюдателей с такой же, как у нас, базовой физиологией и тем же набором воспоминаний, а также аналогичным, в первом приближении, опытом жизни во Вселенной. [196]Такое предположение не позволяет делать никакие необоснованные выводы о возможном существовании других видов разумных существ где-то еще во Вселенной. Но его более чем достаточно, чтобы опровергнуть сценарий Больцмана – Лукреция. Если Вселенная колеблется вокруг теплового равновесия на протяжении вечности, то появляться в полном одиночестве из окружающего хаоса будет не просто большинство наблюдателей; точно так же от хаоса будет отпочковываться подмножество наблюдателей, обладающих в точности такими же характеристиками, как у меня или у вас, в том числе с нашими предполагаемыми воспоминаниями о прошлом. Подобные воспоминания будут в большинстве случаев ложными, и флуктуация в описываемые ими условия очень маловероятна, но более вероятна, чем флуктуация, порождающая целую Вселенную. Даже этого минимально необходимого условия для выполнения статистических рассуждений: мы выбраны случайным образом из множества всех наблюдателей, в точности идентичных нам, – более чем достаточно, чтобы отмести сценарий Больцмана – Лукреция.

Наблюдаемая нами Вселенная не флуктуация, вернее, она как минимум не может быть статистической флуктуацией в вечной Вселенной, которая большую часть времени проводит в равновесии. Итак, мы поняли, чем наша Вселенная не является. Что же она тогда такое на самом деле, нам еще предстоит выяснить.

Финал

Вечером 5 сентября 1906 года Людвиг Больцман взял кусок шнура, привязал его к карнизу в гостиничном номере в Италии, куда он приехал на отдых с семьей, и повесился. Тело было обнаружено его дочерью Эммой, когда она тем вечером вернулась в гостиницу. Больцману было шестьдесят два года.

Причины самоубийства Больцмана по сей день остаются неясными. Некоторые предполагают, что он был подавлен вследствие непопулярности его идей, связанных с атомной теорией. Тем не менее, хотя многие немецкие ученые того времени к атомной теории действительно относились скептически, кинетическая теория превратилась в общемировой стандарт, и статус Больцмана как крупнейшего ученого не ставился под сомнение ни в Австрии, ни в Германии. Больцман страдал от проблем со здоровьем и был склонен к приступам депрессии; до этого он уже совершал попытки самоубийства.