О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний - Маркус Дю Сотой

Эта увлекательная попытка разобраться в сущности физики, известная под названием «многомировой интерпретации», была предложена в 1957 г. американским физиком Хью Эвереттом. Мне лично особенно интересно, можем ли мы вообще узнать, что такие многочисленные миры существуют одновременно с нашим. До сих пор никто не придумал способа проверить или исследовать такие миры – если они вообще есть. Теория утверждает, что существует всего одна волновая функция, описывающая развитие Вселенной совершенно детерминистическим образом. Следовательно, мы возвращаемся к воззрениям Ньютона и Лапласа – но с новым уравнением.

Наша проблема состоит в том, что мы – часть этой волновой функции и другие ее части для нас недоступны. Мы заключены в ней, заточены в одной из ветвей реальности, и то, что мы никогда не сможем познать другие миры, может быть неотъемлемой чертой нашего сознательного опыта. Но нельзя ли проанализировать, что происходит в других ветвях, при помощи математики? Я наблюдаю электрон в данной точке пластины детектора, но знаю при этом, что волновая функция описывает, что с ним происходит во всех других ветвях реальности. Разумеется, в этих многочисленных мирах существует не только электрон, но и «Я» – в других ветвях имеются копии меня, наблюдающие попадание электрона в другие участки пластины.

Эта модель реальности чрезвычайно интересна и, как кажется, непосредственно влияет на то, что мы называем сознанием. Мы еще вернемся к вопросу сознания на шестом «рубеже», но и эта глава ставит непростой вопрос: может ли сознание быть связано с поведением такой волновой функции? Почему мне известен лишь один результат попадания электрона в пластину? Является ли мое осознание того, что происходит вокруг меня, некоей разновидностью попадания электрона в детектор? Отсутствует ли у оборудования, установленного в моей голове, способность работать с множественными мирами? Когда я выглядываю в окно, фотоны, прилетающие от дома напротив, попадают в мой глаз и регистрируются сетчаткой. Почему, выглянув однажды в окно, я не могу увидеть, что дома номер 14 и 16 поменялись местами?

Пытаясь таким образом придать происходящему некоторую упорядоченность, мы подразумеваем, что скачок, порождаемый актом наблюдения, – не реальное событие, а нечто, происходящее в нашем уме. Наше восприятие говорит нам, что происходит скачок, но это не соответствует действительности. Однако такое объяснение вынуждает спросить: а что мы, собственно, делаем, когда даем миру научное объяснение?

Что такое наука? Как мы пытаемся исследовать свое взаимодействие со Вселенной? Если мы что-нибудь и узнаем, то только путем измерения и наблюдения. Математические уравнения могут сказать нам, чего ожидать, но без измерений такие предсказания остаются голой теорией. Поэтому довольно странно, что, для того чтобы «узнать» что-то о Вселенной, мы можем только наблюдать, тем самым заставляя частицы и свет решать, где они находятся и что они делают. Разве до этого не существовало ничего, кроме чистой фантазии? Мы не можем измерить всю волновую функцию, мы можем только познать ее математическими методами. Является ли квантовая волновая функция частью Вселенной, которую мы никогда не сможем познать – потому что, с нашей точки зрения, истинное познание невозможно без измерений? А измерение вызывает ее коллапс. Вероятно, вера в возможность знания, превышающего возможности измерения, – это проявление обычной жадности. Такое мнение выражал, например, Стивен Хокинг:

С чем я действительно не могу примириться в основной современной интерпретации квантовой физики, так это с тем, что, поставив опыт с двойной щелью дважды с точным соблюдением одинаковых условий, можно получить разные результаты. Это противоречит всему тому, во что я верю. Именно поэтому меня привлекла математика: определенность доказательства существования бесконечного количества простых чисел означает, что в следующий раз, когда я проверю его, я не рискую внезапно обнаружить, что количество этих чисел стало конечным. Я считал, что естественные науки в конечном счете состоят из таких же определенностей, даже если человек не всегда может до них добраться. Когда я бросаю игральную кость, я соглашаюсь с математикой теории хаоса, утверждающей, что я, возможно, никогда не смогу рассчитать исход такого броска. Но эта математика, по крайней мере, говорит, что в случае точно такого же броска кость упадет той же стороной. Однако физика, созданная на этом «рубеже», ставит такой вывод под вопрос.

Вероятностный характер поведения игральной кости выражает недостаток информации. В квантовой физике речь не идет о незнании физиком полной картины. Даже полное знание всего не устраняет участия вероятности и случая. Согласно современной интерпретации квантовой физики, одна и та же начальная точка, одни и те же входящие данные могут породить разные исходы броска кости.

Кое-кто может усомниться в том, что говорить о точном повторении начальных условий опыта и процедуры его проведения вообще имеет смысл, – строго говоря, такое повторение невозможно. Точное воспроизведение локальных условий возможно, но эксперимент происходит во Вселенной, а Вселенная изменяется. Волновую функцию Вселенной невозможно перемотать назад и запустить заново. Вселенная – это одноразовый эксперимент, одной из частей волновой функции которого являемся мы. Каждое наблюдение изменяет волновую функцию Вселенной, и отменить такое изменение нельзя.

Но что, если реальность случайна и не так детерминистична, как мне того хотелось бы? Фейнман говорит в своих «Лекциях по физике»: «В настоящее время приходится ограничиваться расчетом вероятностей. Мы говорим “в настоящее время”, но мы очень серьезно подозреваем, что все это – уже навсегда и разгрызть этот орешек человеку не по зубам, ибо такова природа вещей»[60].

Судя по всему, истинная случайность воплощена на моем столе не в игральной кости, привезенной из Лас-Вегаса, а в баночке урана, купленной в интернете.

Приключения Алисы в Стране чудес[61]

Должен сказать, что меня сильно беспокоят противоречия между квантовым миром и здравым смыслом. Кажется, так и должно быть. Нильс Бор, один из основателей квантовой механики, говорил: «Если квантовая физика вас не шокирует, значит, вы ее еще не поняли».

Ричард Фейнман пошел еще дальше: он заявил, что «никто не понимает квантовой физики». Когда ему было за шестьдесят, он признал в программной лекции на конференции по вычислительной физике: «Позвольте мне сразу сказать, что нам всегда (только это секрет, закройте скорее дверь!) – нам всегда было очень трудно понять то видение мира, которое дает квантовая механика. Меня лично оно до сих пор нервирует».