Терри Пратчетт - Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина

Одной из проблем «мышления физически» является то, что в математике иногда встречаются эквивалентные способы описания чего-либо, разные пути, чтобы сказать одну и туже вещь на математическом языке. И если верен один из них, верны и остальные. Но вот их физические воплощения могут быть противоречивыми.

Хороший пример можно найти в классической (не квантовой) механике: движущуюся частицу можно описать с помощью одного из законов Ньютона — ускорение частицы пропорционально силе, действующей на нее. С другой стороны, движение может быть описано с помощью вариационного принципа: действием называется величина, связанная с каждым из возможный путей частицы. Путь, по которому идет частица с наименьшим значением относительно остальных, и будет тем «нужным».

Логическим эквивалентом законов Ньютона и принципа наименьшего действия выступает математическая теорема. На математическом уровне нельзя принять одно из них и не принять остальные. О значении «действия» задумываться не надо, здесь это не играет роли. Важна разница между реальными интерпретациями этих двух логически одинаковых описаний.

Законы Ньютона действуют на близком расстоянии. То, куда пойдет частица здесь и сейчас, зависит только от сил, действующих на нее здесь и сейчас. Особой мудрости здесь не требуется- надо лишь соблюдать эти правила.

У принципа наименьшего действия другой стиль — он глобален. Он говорит нам, что для путешествия из пункта А в пункт Б частица должна каким-то образом увидеть все возможные пути между этими точками. Она должна вычислить действие, необходимое для движения по каждому из этих путей и выбрать наименьшее. Это «вычисление» не локально, потому что включает в себя весь путь (пути) и в некотором смысле должно быть проведено до того, как частица решит, куда ей двигаться. Вот она естественная интерпретация математики — частицы оказываются наделены чудесной дальновидностью и способностью выбирать, прямо-таки обладают рудиментарным видом интеллекта.

Так что же верно? Бессмысленный кусок материи, постоянно подчиняющийся местным правилам или квазиразумное существо с огромными вычислительными способностями, которое среди всех возможный путей предусмотрительно может выбирать то, на преодоление которого потребуется меньше всего сил?

Мы то знаем, что выбрали бы сами.

Интересно, что принцип наименьшего действия является механическим аналогом интерпретации Фейнмана в оптике. Они действительно очень похожи. Да, вы можете сформулировать математику квантовой механики таким образом, что она будет подразумевать, что свет следует по всем возможным путям и складывает их. Но нельзя слепо верить, что это описание реальной физики реального мира, даже если оно работает в математике.

Последователи теории мультивселенной не только безоговорочно в это верят, но и идут дальше: не история одного фотона отразилась от зеркала, но история всей вселенной. Это тоже является суммой всех возможностей — использование квантовой волновой функции Вселенной вместо интенсивности света, обусловленного фотонами, так что мы можем интерпретировать математику в похожем смысле. Вселенная действительно совершает все возможные действия. Мы видим лишь то, что случается, когда все эти возможности складываются вместе.

Конечно, есть более «реальное» объяснение: вселенная плывет, подчиняясь местным законам квантовой механики, и делает ровно одно действие… которое только случайно, по чисто математическим причинам, равно сумме всех действий, которые она могла бы сделать.

Ну и что вам больше нравится?

Математически, если верно одно, верно и другое. Однако с физической точки зрения они совершенно по-разному объясняют устройство мира. Наше мнение таково, что, как и в случае с частицей, их математическое равенство не обязывает вас принимать их физические описания за святую истину (учитывая, что эквивалентом законов Ньютона и принципа наименьшего действия является разумная частица, обладающая способностью предсказывать будущее).

Многомировая интерпретация квантовой механики держится на непрочном основании, хотя его математические основы безупречны. Но обычное представление этой интерпретации идёт дальше, добавляя изрядную долю рассказия. Именно это и привлекает авторов научной фантастики и очень жаль что оно простирает интерпретацию далеко за пределы переломного момента.

Обычно мы говорим следующее. В любой момент времени, когда бы ни был совершён выбор, вселенная распадается на серию «параллельных миров», в которых происходит каждый из вариантов. Да, в этом мире вы просыпаетесь, съедаете свои кукурузные хлопья на завтрак и отправляетесь на работу. Но где-то в просторах мультивселенной, существует другая вселенная, в которой на завтрак у вас была рыба, поэтому вы вышли из дома минутой позже, так что когда вы переходили дорогу, у вас случилось небольшое недоразумение с автобусом, которое для вас оказалось фатальным.

Ошибочно здесь как ни странно не утверждение о том, что мир это в «действительности» сумма многих других. Возможно на квантовом уровне так и есть. Почему нет? Однако неправильно описывать эти альтернативные миры с точки зрения человека, как сценарий, согласно которому всё происходит в соответствии с повествованием, которое имеет смысл для человеческого ума. Тогда как миры с рыбой и автобусом не имеют смысла вообще. И ещё менее допустимо делать вид, что каждый из этих параллельных миров это небольшая вариация на тему нашего, в котором некоторые выборы на уровне человека происходят по разному.

Если эти параллельные миры существуют, то они описываются различными изменением квантово-волновых функций, сложность которых находится за пределами человеческого понимания. Результат не обязательно должен соответствовать сценариям понятным человеку. Подобно того как мелодия сыгранная на кларнете может быть разложена на чистые тона, но большинство комбинаций этих тонов не будет соответствовать мелодии, сыгранной на любом кларнете.

Рыба и автобусы являются естественными компонентами человеческого мира. Естественные компоненты квантовых волновых функций мира это не квантовые волновые функции рыбы и автобусов. Они совсем другие и по другому перекраивают реальность. Они изменяют спин электрона, полюсы и термодинамические фазы.

Они не превращают кукурузные хлопья в рыбу.

Это похоже на то, чтобы взять историю, случайно изменить буквы, поменять местами слова, и возможно изменить указания для наборщика, чтобы буквы не соответствовали ни одному известному алфавиту. Вместо того чтобы из гимна Анк-Морпорка получить песню про Ёжика вы получите бессмыслицу. Очень похоже на то.