Павел Амнуэль - Вселенные: ступени бесконечностей

В физике очень часто случается так, что быстро преодолеваются первые, не самые трудные, препятствия, а потом тянутся годы (порой — десятилетия), пока удается добиться надежного, применимого на практике, эффекта.

Прошло более десяти лет, пока в экспериментах группы японских ученых Цегая и Намикаты (2010) удалось бесконтактным способом обнаружить до 88 % невидимых объектов, которых не коснулся ни один фотон. Тем временем бразильские ученые Сант-Анна Адонаи и Буэно Оттавио (Adonai & Ottavio, 2010) обобщили метод Элицура-Вайдмана и описали эксперимент, в котором для бесконтактных измерений использовали не фотоны, а волны Де-Бройля (и этот вариант еще более увеличил область бесконтактных измерений).

Пол Квят назвал метод бесконтактных измерений квантовой магией. Это действительно выглядит, будто магическое действо: способность видеть, не видя. Но на самом деле все необходимые идеи и возможности были уже заложены в квантовой физике, ведь природа квантовых измерений известна с тридцатых годов прошлого века, а теория Эверетта появилась в 1957 году — сто лет назад.

Блестящие эксперименты Квята, Цегая, Намикаты, Адонаи и Оттавио доказали вполне определенно: мы живем в эвереттовском многомирии.

В 2013 году были опубликованы результаты измерений температуры реликтового излучения в разных точках неба (по данным космической обсерватории Plank), и неожиданно оказалось, что это излучение не так однородно, как представлялось прежде. Видны были странные области с пониженной температурой реликтового фона. Была выдвинута гипотеза (Kleban, Levi & Sigurdson, 2013): наша Вселенная столкнулась с другой, соседней, вселенной, результат этого столкновения мы и наблюдаем. Тогда еще не было понятно, о каком типе многомирия идет речь: выбор был между инфляционным или лоскутным (возможно, и ландшафтным) многомирием.

Многомировое описание мироздания позволило разобраться еще с одним противоречием, которое «путалось под ногами» ученых более чем полвека. это обнаруженная в середине ХХ века так называемая «тонкая подгонка» мировых постоянных, из-за которой существование человеческой цивилизации оказывалось настолько маловероятным явлением (если считать явление природным), что зарождение жизни за время существование Вселенной можно было считать попросту невозможным.

Первые упоминания о «тонкой подгонке» и о принципе, который впоследствии был назван антропным, можно найти в книге советского философа М. Идлиса (1958).

В становлении же современного «максимального антропного принципа» важнейшую, если не определяющую роль играют работы российских физиков Алкина (2007) и Хэмлина (1936). [5] Работы Алкина и Хэмлина цитируются по изданию: Амнуэль (2055), апокриф «Что-нибудь светлое…»

Во время работы над докторской диссертацией в Книбридже в 2004 году Алкин обнаружил в библиотеке университета практически не известную серию статей своего соотечественника П. Хэмлина, опубликованную в середине тридцатых годов ХХ века. Похоже, что в этих работах Хэмлин впервые попытался описать Вселенную (известную в те годы в единственном числе, никаких идей о физическом многомирии еще не существовало), как единую квантовую систему. Чрезвычайно сложную, конечно, но не бесконечно сложную, поскольку Хэмлин был космологом, а не квантовым физиком, и придерживался концепции закрытой Вселенной, совершавшей циклы сжатия и расширения, согласно известной тогда теории Александра Фридмана. Поскольку Вселенная является квантовой системой, — писал Хэмлин, — она должна описываться некоторым конечным составом квантовых чисел, аналогично любой квантовой частице. На основании этой здравой идеи Хэмлин делает далеко не тривиальный вывод: будучи квантовой системой, Вселенная должна описываться одной из квантовых статистик: Ферми или Бозе-Эйнштейна. Напомню: частицы, описываемые статистикой Ферми (фермионы), не могут находиться одновременно в тех же квантовых состояниях, что другие частицы, в отличие от бозонов (частиц, подчиняющихся статистике Бозе-Эйнштейна). Поставив Вселенную в один ряд с «обычной» (пусть и чрезвычайно сложной) квантовой системой, Хэмлин неизбежно приходит к двум очень важным вопросам. Первый: если наша Вселенная является по своим свойствам бозоном (или фермионом — Хэмлин не мог дать однозначного ответа), то может ли существовать другаявселенная, подчиняющаяся статистике Бозе-Эйнштейна? Это был существенный шаг к идее многомирия, сделанный задолго до работы Эверетта и на основании скорее философском, нежели (как у Эверетта) сугубо физическом.

Хэмлин не отвечает в своих работах на вопрос: существует ли многомирие, но факт, что он этот вопрос задает, делает его работы важными вехами на пути многомировой физики. Более того, следующий вопрос, задаваемый Хэмлином, делает его автором и антропного принципа — на несколько десятилетий раньше исследований Идлиса (1958) и Картера (1973). Идеи Хэмлина для своего времени были скорее фантастическими, нежели сугубо физическими. К тому же, автор писал космологические статьи, которыми не интересовались специалисты в области квантовой физики — видимо, по этой причине работы эти остались не замеченными, что, несомненно отразилось и на состоянии эвереттики. Цитирую Хэмлина:

«Поскольку каждая частица описывается своей волновой функцией, то и ансамбли частиц, в том числе Вселенная, тоже могут быть описаны волновыми функциями. Следовательно, Вселенная представляет собой либо фермион, либо бозон… Вселенная может быть описана волновыми функциями Шредингера, как частица, подчиняющаяся статистике Ферми-Дирака».

И далее:

«Поскольку Вселенная — фермион, то отсюда с неизбежностью следует, что определенные классы объектов могут существовать лишь в единственном числе, поскольку возникновение множества (начиная с эн, равного двум) таких объектов (классов объектов) нарушает статистику Ферми-Дирака, которой подчиняется…»

Основываясь на работах Хэмлина, Алкин сформулировал в 2008 году так называемый абсолютный антропный принцип, вызвавший в свое время довольно широкую дискуссию и в результате отвергнутый научным сообществом, что было, как мне представляется, серьезной ошибкой. Разумеется, абсолютный антропный принцип относится к тому типу постулатов, который, как многие уверены, хотя может быть подтвержден или опровергнут в принципе, все же требует для этого времени, сравнимого (или равного) с временем жизни Вселенной, и, следовательно, является вполне умозрительным и скорее психологически важным, нежели физически точным. С этим выводом я согласен, что никак не отменяет необходимости отметить абсолютный антропный принцип как одну из важнейших аксиом многомировой физики. Позволю себе привести довольно большой отрывок из мемуара Алкина — текста скорее литературного, но дающего представление о физической сути явления: