Джон Гриббин - Шесть невозможностей. Загадки квантового мира

Из этого следует несколько интересных выводов. Во-первых, Вселенная должна быть конечной. В бесконечной вселенной существовало бы бесчисленное множество ваших копий, так что взаимодействия, описываемые уравнениями Смолина, влияли бы на вас и вы вели бы себя как квантовая частица! Во-вторых, Смолин выводит из простых математических правил не только волновое уравнение Шрёдингера, но и законы классической механики – законы Ньютона и т.п. – как приближенный вариант квантовой механики.

Однако Смолин подозревает, что сама квантовая механика есть приближенная версия какого-то более глубокого описания Вселенной (это и побудило его глубоко погрузиться в эти мутные воды), и заходит так далеко, что утверждает: если это так, то обмен сигналами со сверхсветовой скоростью вполне может оказаться возможным. О том, что мы пока не пришли к окончательному варианту теории, свидетельствует один момент. Возможно, вы уже заметили, что взаимодействие биэйблов подразумевает существование уникального космического времени (чтобы эти взаимодействия могли происходить одновременно), а это требует расширения теории относительности [21] Для информации: некоторые теоретики действительно считают, что в общей теории относительности существует предпочтительная мера одновременности, но эти воды слишком глубоки, чтобы я рискнул погрузиться в них здесь. . «Квантовая физика, – говорит Смолин, – должна быть приближенным вариантом некой космологической теории, которая формулируется на другом языке».

Искать эти фундаментальные законы, возможно, следует в экспериментах с участием систем, существующих во Вселенной в небольшом числе копий, то есть на границе между микроскопическим и макроскопическим мирами. Не исключено, что эксперименты с квантовыми компьютерами позволили бы нам понять, имеются ли где-то во Вселенной их копии. Могут обнаружиться реальные наблюдаемые эффекты, порождаемые коррекциями квантовой физики, которые зависят от размера ансамбля.

Все это звучит диковато, но Смолин может нам кое о чем напомнить. Были времена, когда людям трудно было поверить, что Солнце влияет на динамическое поведение планет, потому что это подразумевает непонятное действие на расстоянии. Как я уже упоминал, даже Ньютон не пытался объяснить, как все это работает, ограничиваясь знаменитым ответом Hypotheses non fingo – «гипотез не измышляю». Настоящая ансамблевая интерпретация (НАИ) предусматривает «новый» тип нелокального взаимодействия между биэйблами, но это не должно беспокоить нас больше, чем тот факт, что всего сто с небольшим лет назад взаимодействие между Солнцем и Землей описывалось неким «новым» типом взаимодействия, а теперь описывается общей теорией относительности. Нефизику нелокальность кажется жутковатой из-за своей непривычности, но для растущего числа физиков она стала таким же общепринятым фактом, как гравитация. В конце концов, это не так уж трудно переварить до завтрака. Взаимодействия, которым нипочем пространство, – установленное свойство окружающего мира. А что можно сказать о взаимодействиях, которым нипочем время? Сможем ли мы найти утешение здесь?

Корни транзакционной интерпретации (ТИ) квантовой механики кроются в загадке о природе света, интересовавшей еще Альберта Эйнштейна. Именно размышления о природе света привели Эйнштейна к созданию специальной теории относительности, и одного этого достаточно, чтобы воспринимать вопрос серьезно. К специальной теории великого физика привело осознание того, что из уравнений, описывающих поведение света и всего остального электромагнитного излучения, следует: скорость света одинакова для всех и постоянна (сейчас эту константу записывают как c ). Если вы направите на меня луч фонарика, а я буду просто стоять рядом с вами, то при измерении скорости света от фонарика я получу c . Но даже если я буду нестись к вам или от вас с высокой скоростью, я все равно получу при измерении скорости света фонарика величину c . Из этого простого факта Эйнштейн и вывел теорию относительности.

Уравнения, которые, помимо прочего, гласят, что скорость света одинакова для любого наблюдателя, известны как уравнения Максвелла и названы в честь открывшего их физика XIX столетия. Но уравнения Джеймса Кларка Максвелла обладают еще одним любопытным свойством. Они симметричны во времени. В любой задаче с участием электромагнитного излучения – например, излучения, связанного с движущимся электроном, – у этих уравнений всегда имеется два решения. Одно описывает так называемую запаздывающую волну, которая исходит от источника и движется вперед во времени, чтобы быть поглощенной где-то далеко во внешнем мире. Другое описывает «опережающую» волну, которая исходит от поглотителей где-то там, во внешнем мире, и сходится из будущего к тому, что мы воспринимаем как источник излучения (в данном случае движущийся электрон). Большинство физиков просто не обращает внимания на это «опережающее» решение. Но в 1909 г. Эйнштейн сказал:

В первом случае электрическое поле вычисляют по совокупности процессов испускания, во втором – по совокупности процессов поглощения… Всегда можно воспользоваться любым из двух равенств, так же как можно мысленно удалять поглощающее тело. Значит, нельзя сделать вывод, что [запаздывающее решение] является более специальным, чем решение [, являющееся линейной комбинацией запаздывающей и опережающей волн] [22].

Можно мысленно удалять тело, поглощающее излучение , причем на любое расстояние. Это относится не только к электронам, взаимодействующим со своими соседями, но и, к примеру, к телевизионным сигналам, распространяющимся от Земли по Вселенной. Уравнения, описывающие этот процесс, всегда включают решение, описывающее опережающие волны, сходящиеся из глубин Вселенной к антеннам, с которых эти сигналы были переданы. Здесь содержится намек на тип нелокальности, отличающийся от того, что мы встречали ранее (или тот же самый?), но, конечно, Эйнштейн в 1909 г. об этом не думал.

Одним из очень немногих людей, кто воспринял эту идею всерьез, был Ричард Фейнман, в 1940-х обучавшийся в аспирантуре в Принстоне. По совету своего научного руководителя Джона Уилера [23] Того самого Джона Уилера. Этот ученый оставил длинный и весьма внушительный след в науке. он разработал идею о том, что, взаимодействуя с другой заряженной частицей, электрон как бы по половинке волны испускается в будущее и в прошлое. Там, где эта волна встречается с другой заряженной частицей, последняя испускает вперед и назад во времени собственные половинки волны. Согласно фейнмановской версии, две полуволны, интерферируя, компенсируют друг друга всюду, кроме пространства между этими двумя частицами, где они усиливаются и образуют полную волну. Когда Фейнман делал в Принстоне доклад на эту тему, среди слушателей были Эйнштейн и Вольфганг Паули. Паули сказал, что, по его мнению, идея не заработает, и спросил Эйнштейна, согласен ли он с этим. «Нет, – сказал Эйнштейн, – мне только кажется, что было бы очень трудно создать соответствующую теорию для гравитационного взаимодействия».