Пол Халперн - Квантовый лабиринт. Как Ричард Фейнман и Джон Уилер изменили время и реальность [litres]

Стабильные астрономические тела, такие как звезды или планеты, под завязку набиты массой, это не аморфные объекты.

Уилер поработал над вычислениями еще и решил, что Эйнштейн во всем прав. Червоточины предложенного вида тоже оказались бы совершенно нестабильными. Каждая исчезала бы, перегруженная материей или энергией, напоминая слишком сильно накачанную шину, которая лопается при малейшем ударе.

Джон все же не оставлял своего замысла, поскольку надеялся, что сможет отыскать стабильные решения, подобные постоянным волнам на поверхности турбулентного океана. Как обычно, он тщательно готовился к лекциям, делая записи, и постоянно ссылался на интеграл по траекториям Фейнмана.

Согласно листу посещений, Мизнер и Эверетт ходили на эти лекции. К этому времени приятели съехали из кампуса и сняли квартиру на двоих, и оба продолжали работать над диссертациями. Исследования Мизнера ближе соотносились с материалом курса, Эверетт имел шанс узнать больше о перспективах научной работы Уилера, лежавшей в смежной области.

18 апреля умер Эйнштейн, и Уилер лишился одного из любимых наставников. Они были очень близки в последние годы жизни великого австрийца, особенно в те времена, когда Уилер сам решил погрузиться в изучение общей теории относительности. Благодаря его усилиям и поддержке других ученых интерес к этой области начал понемногу расти. Удивительно, но десятилетие после смерти Эйнштейна стало для этой отрасли физики настоящим золотым веком.

Однажды ранней осенью Уилер отправил Фейнману предварительный образец своего семнадцатистраничного трактата по геонам. Очевидно, он хотел, чтобы Ричард посмотрел на работу и подумал, как можно прибавить квантовые коррекции к теории. Того как раз пилила жена (пока еще не бывшая) по поводу барабанов, расчетов и всего прочего, что ее раздражало, и озабоченность геонами выглядела для него приятным отвлечением.

Фейнман ответил 4 октября 92кратким, импровизированным анализом ситуации, изложив возможные квантовые коррекции первого порядка, сходные с тем, что он предлагал для Лэмбовского сдвига. Он сделал это в качестве простого умственного развлечения, поскольку не был уверен, что стабильные геоны могут существовать (фактически они не могут).

А еще он запросил у Уилера больше доказательств его концепции.

Краткое ознакомление Фейнмана с причудливой новой теорией бывшего наставника навело Ричарда на мысли о гравитации, о том, почему она так радикально отличается от других сил. Гравитация намного слабее электромагнетизма, и поэтому любая структура, что держится на ней, должна быть огромной. Атом, сцепленный гравитацией, а не электромагнетизмом, должен иметь астрономические размеры.

И прежде чем пытаться квантовать гравитацию, нужно задаться базовым вопросом – почему слабость этого фундаментального взаимодействия выпирает, точно нарыв на большом пальце?

Позже Фейнман писал в статье, посвященной квантовой гравитации: «Есть определенная иррациональность в любой работе, посвященной гравитации… показанная… в абсурдных построениях профессора Уилера и других подобных теориях, поскольку измерения столь специфичны» 93.

Эссе Брайса Девитта, посвященное практическому использованию гравитации, получило первый приз Фонда по исследованиям в области гравитации в 1953 году, и в нем содержались схожие утверждения.

Любое устройство, сконструированное исключительно с помощью гравитации, должно быть планетарных масштабов из-за сравнительной слабости гравитационного взаимодействия. Ну а создание настолько больших структур превосходит наши нынешние возможности и может быть по плечу более развитым цивилизациям.

В 1955 году состоятельный промышленник Эгню Бэнсон оказался столь впечатлен этим эссе, что основал научный центр – институт полевой физики, ассоциированный в составе университета Северной Каролины (УСК), в городе Чапел-Хилл, и Девитт стал там профессором и директором по науке. Сесиль Девитт-Моретт, хотя сама по себе была выдающимся исследователем, получила должность приглашенного профессора.

Очевидной задачей центра стали исследования в области технологии антигравитации, чтобы использовать ее в создании летательных аппаратов, но Девитт расширил поле деятельности, чтобы исследовать свойства гравитации вообще. Уилер, Фейнман, Оппенгеймер, Толл и Дайсон выразили поддержку новому институту, и тот наряду с Принстоном и Сиракузами (под руководством Бергмана) сделался важнейшим узлом изучения гравитации в ее классической и квантовой формах.

Серьезная проблема, обозначенная в работах Фейнмана, Девитта и других – дисбаланс в силе между гравитацией и другими фундаментальными взаимодействиями – так и не решена до сих пор. Учитывая, что многие физики верят, что все эти взаимодействия имели одну и ту же силу во времена Большого взрыва, особенная слабость гравитации остается одной из глубочайших загадок науки.

К осени 1955 года Эверетт обдумал многие аспекты своей теории универсальной волновой функции (именно под этим именем стал известен его концепт) и был готов поделиться мыслями с Уилером. Он отправил тому несколько разных мини-отчетов, в их числе был один, озаглавленный «Вероятность в волновой механике» 94, отличавшийся богатством описательного языка и качеством приведенных аналогий. Базируясь на комментариях Уилера, Эверетт соединил отчеты и получил черновик диссертации.

В отличие от богатой потрясениями концепции коллапса волновой функции, схема Эверетта выглядела гладкой как шелк. Измерения в ней никогда не вели к разрыву непрерывности. Более того, взаимодействие между наблюдателем и системой, подвергаемой изучению, плавно приводило систему к определенному состоянию.

Чтобы взять в рассмотрение случаи, когда квантовое измерение может привести к одному из нескольких разных результатов, Эверетт утверждал, что всякий результат является достоверным конечным состоянием, достигаемым посредством ветвления реальности. Наблюдатель разделяется тоже, распадается на различные, практически идентичные версии самого себя, отличающиеся только результатом измерения, которое он проводит. Ни одна копия не знает о других, поскольку остаток времени они проживают в разных отрезках времени.

Эверетт писал: «Как только наблюдение выполнено, единое состояние раскалывается на суперпозицию, в которой каждый элемент описывает отличающееся состояние системы-объекта и наблюдателя, обладающего определенным (в каждом случае иным) знанием об этой системе. Только полная совокупность состояний наблюдателя с их различными версиями знания содержит полную информацию об оригинальном состоянии системы-объекта. Но нет никаких возможных коммуникаций между наблюдателями, описанными этими различными состояниями» 95.