Коллектив авторов - Квантовый мир. Невероятная теория в самом сердце мироздания

Рис. 3.2. Многомировая интерпретация квантовой механики, предлагающая набор постоянно разветвляющихся вселенных.

Сложность, которую порождает этот вопрос, сегодня является причиной более понимающего отношения космологов к интерпретации, созданной в конце 50-х годов XX века в Принстонском университете физиком Хью Эвереттом. Его многомировая интерпретация квантовой механики (см. рис. 3.2) предполагает, что реальность не привязана к понятию измерения. Вместо этого мириады разных возможностей, присущих квантовой системе, проявляются каждая в своей Вселенной. Дэвид Дойч, физик Оксфордского университета и человек, разработавший проект первого квантового компьютера, утверждает, что сейчас мы можем рассуждать о работе такого компьютера только с позиции этого множества вселенных (см. интервью в главе 5). Для него никакая другая интерпретация не имеет смысла.

Но и многомировую интерпретацию не обошла стороной критика. Философ науки Тим Модлин, работающий в Ратгерском университете штата Нью-Джерси, восхищается ее попыткой лишить наблюдение статуса особого процесса. Однако в то же время он не уверен, что многие миры являются хорошей базой для объяснения того, почему некоторые квантовые исходы более вероятны, чем другие.

Когда квантовая теория предсказывает, что один результат измерения в 10 раз вероятнее другого, это всегда подтверждается повторными экспериментами. Согласно Модлину, многие миры свидетельствуют о том, что реализуются все возможные исходы, учитывая множественность миров, но это не объясняет, почему наблюдатели по-прежнему видят самый вероятный исход.

Многомировая интерпретация квантовой механики Хью Эверетта появилась в результате пьянки, оказавшей, наверное, наибольшее влияние на мир среди всех вечеринок. Однажды вечером 1954 года аспирант Хью Эверетт пил херес со своими друзьями в общежитии Принстонского университета, когда к нему пришла идея о том, что квантовые эффекты приводят к постоянному расщеплению Вселенной. Он разработал ее для своей кандидатской диссертации – и сформировалась теория.

Но ведущие физики времен Эверетта, в частности Нильс Бор, не смогли ее принять. Эверетту нужно было опубликовать упрощенную версию своей идеи. Обиженный до глубины души, он оставил физику и вступил в рабочую группу Пентагона, рассчитывающую потенциальное число погибших в случае ядерной войны. Жизнь Эверетта была увлекательной и трагичной. Он был убежденным атеистом и перед своей смертью, а тогда ему был 51 год, оставил жене Нэнси указание выбросить его прах вместе с мусором.

Дойч считает, что совсем недавно эти проблемы были решены, однако его аргументы малопонятны, и заявление физика так никого и не убедило. Еще сложнее прокомментировать то, что сторонники многих миров называют «замечанием недоверчивого взгляда». Очевидным следствием многомировой интерпретации является наличие множества копий вас – и что Элвис по-прежнему поет в Вегасе другой Вселенной. Немногие люди могут принять такую идею, но это может быть лишь вопросом степени привыкания к этой множественности нас и других.

По мнению Дойча, это случится, когда начнут использоваться технологии, основанные на непривычных сторонах квантового мира. Как только у нас появятся квантовые компьютеры, которые решают задачи нахождением во множестве состояний одновременно, эти миры мы сможем воспринимать только как физическую реальность.

Не только многомировая интерпретация претендует на внимание космологов. В 2008 году Энтони Валентини из Имперского колледжа Лондона предположил, что космическое микроволновое фоновое излучение, которое заполнило всю Вселенную сразу после Большого взрыва, может подкрепить интерпретацию де Бройля – Бома. В этом построении квантовые частицы обладают пока еще не обнаруженными свойствами, названными скрытыми параметрами.

Идея, лежащая в основе этой интерпретации, состоит в том, что учет этих скрытых параметров должен объяснить странное поведение квантового мира и оставить отпечаток на подробных картах космического микроволнового фонового излучения. Валентини говорит, что скрытые параметры могут дать более полное соответствие с наблюдаемой структурой фонового излучения, чем стандартная квантовая механика. Однако это всего лишь хорошая гипотеза, поскольку все еще нет убедительных доказательств того, что он попал в точку.

Не только квантовая механика приводит к неизбежному выводу о том, что наша Вселенная – всего лишь капля в громадном море вселенных. Виды мультивселенных сильно отличаются в разных разделах физики. Наша теория того, как Вселенная появилась на свет, предполагает бесконечное множество других вселенных. Раз уж Большой взрыв начался с периода, известного как инфляция, – в нем само пространство расширялось намного быстрее скорости света, вследствие чего должно было появиться множество других вселенных, в большинстве своем похожих на нашу, но причинно с ней не связанных, – это потенциально может быть случаем с разными организациями вещества. Другой уровень мультивселенных появляется из теории внешней инфляции, при которой пространство между вселенными продолжает расширяться, а новые вселенные-«пузыри» с сильно отличающимися свойствами образовываются в неограниченном числе.

Другой аргумент в пользу мультивселенной дает теория струн, которая является попыткой объединить все известные взаимодействия в физике. В ней утверждается, что все фундаментальные частицы вещества и силы в природе появляются в результате колебаний крохотных струн в 10 или 11 измерениях. Для нас дополнительные измерения пространства незаметны, возможно за счет того, что они свернуты, или уплотнены, – и слишком малы для обнаружения. Десятилетиями математики усиленно выясняли, какие формы может принять это уплотнение, и обнаружили несметное число способов скручивания пространства-времени – между 10 100и 10 500. Каждая форма дает начало отдельному вакууму пространства-времени, а из него и отдельной вселенной – со своей собственной вакуумной энергией, фундаментальными частицами и законами физики.

Какими бы диковинными ни казались эти мультивселенные, учеными, по крайней мере, признается возможность их существования. Философ Ник Бостром из Оксфордского университета поднял планку, утверждая, что Вселенная, которую мы проживаем, – всего лишь симуляция, запущенная на суперкомпьютере совершенной цивилизации. Идея состоит в том, что долгоживущие цивилизации могут развить фактически неограниченную вычислительную мощность и запустить несколько «родительских симуляций», которые способны превзойти по численности вселенные, образовавшиеся естественным образом, так что вполне вероятно, что одна из этих симуляций – наша Вселенная.