Часть 4. Парадоксы Реальности
27 февраля 2023 г. в 20:30
Как представить себе физически явление альтернативных миров?
Чтобы разобраться, что такое параллельные реальности, можно, например, обратиться к квантовой механике.
Мы знаем, что можем замерить либо скорость квантовой частицы (скажем, электрона), либо ее координату, но до замера она представляет собой некую волновую функцию.
После замера функция, как говорится, «сколлапсировала». Эвереттовская квантовая механика (многомировая интерпретация) предполагает, что «волновая функция эволюционирует согласно уравнению Шредингера». И если, решая его, не применять всякие ухищрения: дополнять уравнение Шредингера новой динамикой, или добавлять в волновую функцию новые переменные и так далее, то мы увидим, что наличие множества миров вытекает отсюда автоматически как естественное логическое предположение: при замере мир делится надвое.
Не принципиально, что мы будем измерять, допустим, спин… Так как электроны находятся в суперпозиции верхнего и нижнего спина, то всё, содержащее электроны вплоть до целой Вселенной, тоже находится в суперпозиции , то есть представляет из себя волну.
Коллапс волновой функции вызывает странное ощущение в рамках академической квантовой механики, когда мы не можем сказать заранее, каким будет замеренный спин электрона, но после замера можем мерить сколько угодно раз и получать из раза в раз тот же самый результат, что получен первым.
Однако в концепции многомировой интерпретации все очевидно. Если мир разделился, то, оказавшись на ветке с нижним спином электрона, мы уже никак не можем при замере получить верхний.
Вероятность — не математически выраженная возможность или невозможность события, а как мы уже говорили, количество веток реальности с данным свойством на сто произвольных. Естественно, замерив некую величину, мы уже выбрали группу веток, а, перейдя на нее, мы естественно во всех дальнейших измерениях будем получать только те же результаты.
В своей книге «Квантовые миры и возникновение пространства-времени» Шон Кэрролл объясняет, что если замерять спин электрона, то согласно академической квантовой механике, у нас 50%-ная вероятность, что волновая функция сколлапсирует в верхний спин, и 50%-ная — что в нижний. А согласно многомировой интерпретации, существует 100%-ная вероятность, что волновая функция Вселенной разделится из одного мира на два. Действительно, в одном из этих миров наблюдатель увидит верхний спин, а в другом — нижний. И когда спин измерен, в результате декогеренции возникают два человека с двумя результатами измерений, которые ранее были одним «я»… Оба этих человека в равной степени имеют право считать себя тем самым «я», который приступил к замерам.
Таким образом, с физической точки зрения мы должны будем сказать, что если возможные события рассмотреть как волновую функцию, то значимость в долях всех веток, на которые вселенная в результате события разделилась, в сумме дадут единицу. «По мере дальнейшего ветвления миры становятся все тоньше, — как говорит Кэрролл, — и вносят в энергию метавселенной все меньший вклад».
Действительно ли бедный несчастный «кот Шредингера» для нас не жив и не мертв, пока мы не открыли коробку? Разумеется, это не так. Система уже спутана с людьми-наблюдателями. Поскольку жалко кота, то не хочется вникать в суть проблемы. Если бы Шредингер посадил бы в ящик таракана или хотя бы крысу, людям проще было бы четко представить себе подобный мысленный эксперимент. Конечно, «наблюдение» и коллапс волновой функции происходят в момент, когда срабатывает счетчик Гейгера (в данном случае счетчик и есть фактический наблюдатель). Но человек-наблюдатель не знает, в какой ветви вселенной он находится, пока не откроет коробку.
***
Поскольку обсуждаем мы вообще-то не физические законы, а альтернативные реальности, остановимся на литературном отступлении в книге Кэрролла, где о физике Эверетта беседуют дочь и отец. Отец говорит, что «всегда думал, что предполагается существование бесконечного количества миров и что многомировая интерпретация подразумевает, что где-то может произойти что угодно, а в волновой функции присутствуют все возможные миры». А дочь уточняет, что никогда не случится, допустим, спонтанного превращения электрона в протон, и «при ветвлении не могут образоваться вселенные, чей заряд был бы больше или меньше, чем в исходной. Да, в эвереттовской квантовой механике происходит много всего, но не все что угодно». Если же мы с вами хотим, чтобы в AU происходило всё, что угодно, необходимо вспомнить еще и про гипотезу Макса Тегмарка, что любому математически непротиворечивому набору физических законов соответствует независимая, но реально существующая вселенная. А еще всё это можно объединить с концепцией пузырьковой вселенной и инфляционной моделью вселенной… Ну, в общем… Вернемся к идее ветвления реальностей при каждом нашем выборе. То есть появляются ли две альтернативные вселенные, когда я решаю выпить чай или кофе, повернуть налево или направо. Эвереттианцы, конечно, посмеялись бы над нами. Ветвление в их понимании — результат того, что элементарная частица в квантовой суперпозиции взаимодействует с чем-то, то есть запутывается с окружающей средой, происходит декогеренция — волновая функция (составной системы, что важно для нас) делится надвое. Поэтому от того, что мы «приняли решение», ветвление вселенной не произойдет. Но это с их точки зрения. Для нас все выглядит несколько иначе. Без какого бы то ни было обращения к квантовой механике и физике вообще, мы можем заранее сказать, что ветвление на альтернативные реальности, разумеется, не происходит оттого, что мы сделали выбор. Более того, кофе мы, совершенно очевидно, выбрали, уже находясь на одной из веток, а чай — на другой. Пока мы были единым целым, мы не могли «принять» два решения, а только задаться вопросом, что мы хотим. Два решения появились после ветвления. Для нас, разумных, «ветвление» происходит, когда появляется макроскопическая альтернатива. Все остальные ветвления волновых функций мы просто не замечаем. В какой-то момент волновая функция нас, запутанных с квантовой частицей, разделилась на две… При этом что-то каким-то образом задело химические процессы в нейронах, и почему-то повлияло на наше желание выпить чай или кофе. Но наше мышление обладает инерцией и не переключается сразу на два результирующий выбор. В течение какого-то времени наши два «я-здесь-и-сейчас» мысленно еще не разделились и чувствуют вопрос «что я хочу выпить?» с двумя возможными вариантами, а не ответ. Для нас как макроскопической системы ветвление происходит в этот момент, хотя на микроскопическом уровне ветвление произошло давным-давно. В довершение всего, для нас как мыслящих и чувствующих существ это деление на ветви существенно, только если наше решение выпить чай или кофе повлечет за собой изменение нашей истории и возникнут макроскопически оцениваемые альтернативные реальности, то есть значимо-различные AU. Психологически это и будет восприниматься так, словно ветвление произошло из-за нашего выбора выпить чай или кофе. А о путешествиях во времени Шон Кэрролл в той же книге «Квантовые миры» пишет: «Остается невыясненным, на самом ли деле энергия Вселенной равна нулю и, следовательно, время эмерджентно , или же она не равна нулю, и тогда время фундаментально (и бесконечно в прошлое и будущее)». Таким образом, если мы имеем Вселенную с нулевой энергией, то времени в ней нет вообще, и путешествия во времени естественно не представляются возможными. Но если приглядеться к такой Вселенной внимательно, то в ней вообще не возможны НИКАКИЕ путешествия. Это огромный набор состояний — типа кипы моментальных снимков, которые есть все одновременно. Тогда как в вечной и бесконечной Вселенной с бесконечно ветвящимися реальностями существует бесконечный набор возможностей для любых путешествий, достаточно лишь подобрать подходящую «кротовую нору». И то, что нам удобнее воспринимать эмерджентно мир как пространство и время, а себя как тела и личности, а не постоянно эволюционирующую (простыми словами, схлопывающуюся) волновую функцию — вероятно, свойство нашего мышления. А интересно было бы представить себе разумных, изначально видящих мир не как тела и частицы в пространстве, а как поля, волны, флуктуации и волновые функции.***
Стрела времени с точки зрения классической физики представляет собой направление увеличения энтропии системы… с точки зрения эвереттовской механики движение из прошлого в будущее — размножение веток вселенной… с точки зрения здравого смысла ось времени — это невозможность изменить прошлое и невозможность помнить будущее… И в этом плане на особом положении те, кто «живут в обратную сторону» и как раз таки помнят будущее, то есть, к примеру, У-Янус в книге «Понедельник начинается в субботу» и Белая королева в «Алисе». Судя по репликам, Белой королеве повезло. Как она сказала Алисе: «Жизнь назад имеет большое преимущество: у тебя память работает в обе стороны». Конечно, говоря о путешествиях во времени, нельзя не упомянуть хотя бы одним словом использование классической теории относительности в хронофантастике. Взять для примера «Возвращение со звезд» Станислава Лема. Когда на космическом корабле проходит 10 лет, а на Земле 127, и человек таким образом попадает в будущее. Или рассказ «Ожерелье» Урсулы Ле Гуин. Фантастам этот способ путешествия в космосе, в общем, не очень пришелся по душе, и они придумали «нуль-транспортировку» (гиперпрыжок, прокол, путешествие через подпространство). Как известно, идея заключается в движении героев через иное измерение, относительно которого наше пространство «смято», так что его далекие точки могут оказаться гораздо ближе или вообще вплотную друг к другу, а время либо не идет, либо идет с другой скоростью. Литературные примеры, я думаю, не требуются, так как вся фантастика с полетами в космосе насквозь пронизана гиперканалами (и «Геном» Лукьяненко, и Вселенная Майлза Форкосигана Лоис Буджолд, и «Королева Солнца» Андрэ Нортон…), а фэнтези — порталами, в том числе поттериана с ее аппарацией, каминной сетью и превращенными в порталы различными предметами от старых башмаков до Кубка Турнира. В научном сообществе это кротовая нора (червоточина) — гипотетический туннель в пространстве, соединяющий собою далеко разнесенные области нашего пространства-времени или область нашей вселенной с областью чужой вселенной. Существование червоточин допускается Общей Теорией Относительности. С участием высших измерений (гравитация Гаусса-Бонне) червоточины являются проходимыми за счет них, то есть, скажем, через четвертое измерение — внешнее к нашему трехмерному. Проходимая кротовая нора Морриса-Торна в открытом положении удерживается сферической оболочкой экзотической материи. А кротовина Виссера-Крамера стабилизируется космической струной с отрицательной массой, обернутой вокруг червоточины в ранней вселенной. Являясь топологической особенностью пространства-времени, кротовины позволяют перемещаться как в пространстве, так и во времени. В книге Дарьи Кузнецовой «Божественный яд» один из героев поясняет: «Несколько недель назад мы проводили эксперимент по открытию портала на дальнее расстояние, но что-то не учли и вместо прокола пространства вытащили в действительность его. Он… из прошлого. Очень далёкого прошлого, отстоящего от нашего времени на тысячу лет». Причем исследователи долго не могут найти объяснение этому феномену, пока… «Один сравнительно молодой трантский физик последние годы работал над революционной теорией, объясняющей законы движения космических тел. У неё имелось множество недостатков, но один момент Туаару заинтересовал, а именно — связь в этой теории пространства и времени в одну систему… И такой подход вполне себя оправдал, она даже нашла узлы схемы, которые теоретически могли привязаться не к тому измерению», то есть зацепить «еще и временное измерение». В фанфике Катерины Петровой «Временные парадоксы» Гермиона тоже сомневается, перенесло ли ее во времени или пространстве: «…для начала надо выяснить, в каком времени она очутилась. На мгновение опасения, что ничего не сработало, а ее просто выкинуло на другой конец света, вновь настигли девушку». Надо бы коснуться еще одной игры со временем. «Академия Демиургов» Vladargа… «Мы, боги» Бернарда Вербера… «Венец безбрачия» Дарьи Кузнецовой… «Иов, или осмеяние справедливости» Хайнлайна… Ветхий Завет, в конце концов… Время в мире демиургов и в воплощенных мирах идет с качественно разной скоростью… В материальных мирах проходят миллиарды лет, в мире божеств — дни…