Начало бесконечности. Объяснения, которые меняют мир - Дэвид Дойч

В реальных цифрах это ближе к одному случаю из триллиона триллионов, а значит, вероятность подавления интерференции равна всего лишь одному из триллиона триллионов. Это значительно ниже, чем вероятность того, что эксперимент даст неточные результаты из-за неидеальных измерительных приборов или что он сорвётся из-за удара молнии.

Теперь рассмотрим получение этого одного кванта энергии, чтобы понять, как такое дискретное изменение может случиться без всякого нарушения непрерывности. Рассмотрим простейший из возможных случаев: атом поглощает фотон вместе со всей его энергией. Эта передача энергии не является мгновенной. (Забудьте всё, что читали о «квантовых скачках», — это всё выдумки.) Есть много способов, как это может произойти, но самый простой из них следующий. В начале процесса атом находится (скажем) в своём «основном состоянии», в котором у его электронов наименьшая возможная энергия, допускаемая квантовой теорией. Это означает, что все его экземпляры (в рамках соответствующей крупнозернистой истории) обладают такой энергией. Допустим также, что они неотличимы. В конце процесса все экземпляры остаются неотличимыми, но теперь они находятся в «возбуждённом состоянии» с одним дополнительным квантом энергии. Что представляет собой атом в середине процесса? Его экземпляры всё ещё остаются неотличимыми, но половина из них находится в основном, а половина — в возбуждённом состоянии. Это как если бы непрерывно изменяемое количество денег постепенно переходило от одного дискретного владельца к другому.

Такой механизм постоянно встречается в квантовой физике и в общем случае за счёт него переходы между дискретными состояниями осуществляются непрерывным образом. В классической физике «крохотный эффект» всегда означает очень малое изменение каких-либо измеримых величин. А в квантовой — физические переменные обычно дискретны и не могут претерпевать очень мало изменений. Поэтому тут «крохотный эффект» означает небольшое изменение в пропорциях различных дискретных свойств.

На фоне этого встаёт также вопрос, является ли само время непрерывной величиной. В рамках данного обсуждения я полагаю, что является. Однако квантовая механика времени ещё до конца не понята и не будет понята, пока не появится квантовая теория гравитации (объединение квантовой теории с общей теорией относительности); и может оказаться, что всё не так просто. Но в чём мы можем быть вполне уверены, так это в том, что в этой теории разные времена — это частный случай разных вселенных. Другими словами, время — явление, связанное с запутанностью, которое помещает все одинаковые показания часов (правильно подготовленных часов или любых объектов, которые можно использовать как часы) в одну и ту же историю. Первыми это поняли в 1983 году физики Дон Пейдж и Уильям Вутерс.

Какое продолжение будет у нашего научно-фантастического рассказа в этой полной версии квантовой мультивселенной? Практически всё внимание, которое квантовая теория привлекла со стороны физиков, философов и авторов научно-фантастических произведений, сосредоточено на том, что касается параллельных вселенных. Это парадоксально, поскольку именно в приближении параллельных вселенных мир больше всего похож на тот, что рисует классическая физика, но в то же время именно этот аспект квантовой теории многие люди не могут интуитивно принять.

Фантастика может исследовать возможности, открываемые параллельными вселенными. Например, наш рассказ — о любви, поэтому герои вполне могут поинтересоваться судьбой своих двойников в других историях. В рассказе их размышления могут сравниваться с тем, что, как мы «знаем», случилось в других вариантах. Герой, неверность супруга которого открылась благодаря «случайному» событию, может заинтересоваться, не даёт ли это ему хороший повод отделаться от брака, который и так обречён быть несчастным. Остались ли они вместе в той истории, в которой о неверности ничего не известно? Счастливы ли по-прежнему? Может ли счастье быть подлинным, если оно «основано на лжи»? Наблюдая за тем, как они рассуждают обо всём этом, мы видим историю, где они всё ещё женаты, и знаем (выдуманную) суть дела.

Они могут также размышлять и о не столь обыденных вопросах. В рассказе может говориться о том, что их солнце — часть скопления из десятков звёзд и все они находятся внутри сферы радиусом в несколько световых недель. Это десятилетиями озадачивало их учёных, поскольку состав звёзд показывает, что они происходят из разных мест, но стали гравитационно связанными в результате серии очень маловероятных совпадений. В большинстве вселенных, как подсчитали эти учёные, жизнь в таких плотных звёздных скоплениях развиться не может, потому что там слишком много столкновений. Получается, что в большинстве вселенных, в которых есть люди, нет флота звездолётов, посещающих одну за другой обитаемые звёздные системы. Они пытались найти механизм, благодаря которому соседство с ближайшими звёздами каким-то образом могло бы ускорить появление разумной жизни, но им это не удалось. Следует ли им считать всё это лишь астрономически маловероятным совпадением? Но учёным не нравится оставлять что-либо без объяснения. И они делают вывод, что нечто их выбрало. Так и было. Эти люди — не просто рассказ. Это реальные, живые и думающие люди, которые прямо сейчас спрашивают себя, откуда они взялись. Но они никогда этого не узнают. В этом одном отношении им не повезло: выбор на них пал действительно по совпадению. Или, говоря иным языком, они избраны самим рассказом о них, который я сейчас излагаю. Вся фантастика, которая не нарушает законов физики, — это факт.

Некоторые фантастические сюжеты, в которых законы физики кажутся нарушенными, тоже реализуются где-то в мультивселенной. Сюда входит тонкий вопрос о том, как структурирована мультивселенная — как появляются варианты истории. Каждая история почти автономна. Если я кипячу воду в чайнике и завариваю чай, я нахожусь в варианте истории, в котором я включил чайник, вода в нём постепенно нагревалась, потому что чайник передавал ей свою энергию, в итоге образовывались пузырьки и так далее, и в конце концов получился горячий чай. Это — история, потому что она позволяет давать объяснения и делать предсказания без всякого упоминания о существовании в мультивселенной других вариантов, где я решил сварить кофе, или о том, что на микроскопическое движение молекул воды немного влияют части мультивселенной, находящиеся вне этой истории. Для этого объяснения несущественно, что в ходе процесса от данной истории отщепляется малая мера, в которой делается что-то другое. В каком-то крошечном ответвлении чайник превращается в цилиндр, а вода — в кролика, который тут же убегает, а я в итоге остаюсь без чая и без кофе и пребываю в сильном недоумении. Это тоже история, но уже после превращения чайника. Однако никак нельзя корректно объяснить, что происходило в ходе превращения, или предсказать вероятности, не ссылаясь на другие части мультивселенной, гораздо более обширные (то есть с бóльшими мерами), в которых нет кролика. Таким образом, этот вариант истории начался в момент превращения чайника, и его причинную связь с тем, что произошло до этого, нельзя выразить в терминах истории, а можно только в терминах мультивселенной.

В таких простых случаях, как этот, есть готовый приблизительный язык, на котором мы можем минимизировать упоминание оставшейся части мультивселенной: язык случайных событий. Это позволяет нам признать, что бóльшая часть рассматриваемых высокоуровневых объектов ведёт себя автономно, кроме тех случаев, когда на них влияет нечто внешнее по отношению к ним, как, например, кролик — на меня. Здесь проявляется своего рода непрерывность между новой историей и предыдущей, от которой она отделилась, и мы можем называть первую из них «историей, на которую повлияли случайные события». Однако в буквальном смысле этого никогда не происходило: часть этой «истории» до «случайного события» неотличима от остальной части более широкой истории — она не обладает отдельной идентичностью, и её нельзя отдельно объяснить.