Олег Фейгин - Квантовые миры Стивена Хокинга

Свое выступление профессор Хокинг начал довольно необычно, погрузив слушателей в интеллектуальную атмосферу середины ХХ века. Тогда, по его словам, среди всяческих экстрасенсов, медиумов и прорицателей поползли странные слухи. В основном они сводились к тому, что кто-то где-то слышал, будто ученые наконец-то доказали реальность существования паранормального мира, в котором правят законы магии. Более информированные даже произносили умные, но и им самим непонятные слова, о новой реальности квантового мира. В конце концов к обсуждению подключились научно-популярные журналы и передачи, и тогда выяснилось, что речь идет о новой парадоксальной теории, предсказывающей одновременное существование множества различных Вселенных. Несмотря на кажущуюся фантастичность, эта идея быстро прижилась среди физиков. В дальнейшем она получила развитие, и термин Мультиверс замелькал на страницах солидных научных журналов. Сейчас уже многие теоретики полагают, что когда-нибудь в далеком будущем из подобной «научно-фантастической физики» вполне могут возникнуть новые представления о фундаменте нашего Мироздания.

В конце прошлого века существовало три версии иномирья: разные проекции нашего Мира, параллельные вселенные и миры-частицы. Однако первой вошла в физику парадоксальная многомировая интерпретация квантовой теории, которую в 1957 году предложил Хью Эверетт, аспирант знаменитого космолога Джона Уилера.

Эверетт обратился к анализу одного из основных принципов квантовой теории, который прекрасно объяснил выдающийся физик Георгий Гамов. В его научно-популярной книге «Мистер Томпкинс в стране чудес» описывается охота в «квантовых джунглях». Там охотники стреляют по расплывающимся силуэтам «квантовых зверей» (микрочастиц), которые после попадания «пуль» (измерительных приборов) материализуются в неподвижную «дичь» (видимый результат измерений).

Если продолжить аналогии Гамова, то охота в «многомировых квантовых джунглях» выглядела бы следующим образом. Перед охотниками скакали бы табуны зверей — частиц, а каждая пуля «реализовывала» бы охотников вместе с жертвой в одной из бесконечного множества параллельных и равноправных «копий» нашего Мира. Получается, что интерпретация Эверетта описывает единый квантовый Мультиверс, который представляет собой наложение бесконечного числа всех возможных состояний. В случае «квантовой охоты», описанной Гамовым, Мультиверс разбивается на бесчисленные классические «срезы» нашей реальности, в каждом из которых есть свои охотники — экспериментаторы и звери — мишени, за которыми следят независимые наблюдатели. При этом любой возможный результат «охоты» (конкретного измерения) с разной степенью вероятности реализуется в той или другой из этих альтернативных мировых проекций.

В определенном смысле интерпретация Эверетта выглядит несколько проще традиционной теории, но за это приходится платить, допуская невероятную картину постоянного расщепления квантового Универсума на бесчисленное множество классических миров. Как некогда писал Мартин Рис, один из ведущих астрономов Великобритании: «Когда я впервые познакомился с теорией Эверетта, то сразу же ощутил ее парадоксальность, оригинальность и элегантность. Затем я представил, как каждое мгновение расщепляюсь на биллионы биллионов копий. От этого слегка кружится голова и начинаешь ощущать себя истинно научным шизофреником…»

Между тем, похоже, что многомировая интерпретация принципиально не проверяема, поскольку не вводит новых физических объектов, существование которых можно было хотя бы косвенно подтвердить или опровергнуть на опыте. Более того, все физические расчеты, выполненные на основе стандартной квантовой механики и ее эвереттовской интерпретации, дают абсолютно одинаковые результаты.

Несмотря на то, что статью Эверетта с его первоначальным вариантом многомировой интерпретации к опубликованию рекомендовал один из создателей атомной физики Нильс Бор, большинство ученых не приняло такую фантастическую идею. Ситуация изменилась только после того, как к ней проявили интерес такие крупные физики, как Брюс де Витт и Джон Уилер. Особенно много для популяризации новой теории сделал сам Уилер, и именно после его работ теория стала называться «многомировая интерпретация Эверетта — Уилера». Вообще-то название не точно и уже ввело в заблуждение множество журналистов, литераторов и философов, правильнее было бы говорить «многопроекционная интерпретация», однако менять что-то уже было поздно — терминология получила широкое распространение.

Согласно мысли Эверетта, при измерении какого-либо эффекта в микромире имеется столько миров, сколько возможно альтернативных результатов. В каждом из этих миров имеется и измеряемая система, и прибор, и наблюдатель. И состояние системы, и состояние прибора, и сознание наблюдателя в каждом из этих миров соответствует лишь одному результату измерения, но в разных мирах результаты измерения различны. Любопытная ситуация, не правда ли? Как здорово было бы реализовать в одном мире надоедливую тещу, в другом сварливую жену, в третьем оболтусов-студентов, а самому в четвертом (лучшем из миров) с приятелями физиками-теоретиками обсуждать за кружкой пива хитросплетения Мультиверса, изредка (чтобы контролировать ситуацию) появляясь в первых трех вариантах Вселенной. Прекрасная, но, увы, судя по всему, абсолютно недостижимая мечта…

Дело в том, что в интерпретации Эверетта управляющего воздействия на выбор Мира, ни тем более связи между альтернативными Вселенными не существует даже в теории, а жаль…

Несмотря на шокирующую экзотику построений Эверетта-Уилера, сама по себе гипотеза множественных вселенных оказалась довольно продуктивной, вызвав поток работ по теоретической физики. Многие ученые, занимающиеся физикой времени, увидели здесь шанс решить знаменитый «Парадокс убитого дедушки», заключающийся во влиянии измененного прошлого на настоящее и будущее. Суть этого логического парадокса вызвана классическим образом линейного времени.

Если путешественник по времени отправится в прошлое и помешает там встретиться своей бабушке и дедушке, то он, естественно, никогда не родится и не сможет отправиться в прошлое. Если же он не будет мешать встрече, то это позволит ему путешествовать во времени и расстроить встречу своих предков. Таким образом, каждая возможность отрицает логику событий и образует т. н. петли времени.

Существуют и другие парадоксы, приводящие к «узлам времени». Например, можно вернуться в прошлое и похитить чертежи машины времени. Тогда Т-агрегат никогда не будет построен и вы никогда не попадете в прошлое… Наиболее радикальной ситуацией был бы «автоинфантицид», когда вы возвращаетесь в прошлое и убиваете самого себя в детстве.