Квантовая мультивселенная, убийство своего дедушки и другие сюжеты: обзор книг физика Дэвида Дойча
Возможно, у каждого есть свой собственный список «Топ-10 книг, оказавших самое большое влияние». Особенность моего списка в том, что в него входят аж две книги, написанные одним автором. И это не самоповтор, книги действительно независимые, и каждая из них по отдельности может полностью перевернуть мировоззрение читателя.
Знакомьтесь: Дэвид Дойч. Профессор Центра Квантовых Вычислений (CQC) в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета. Один из основоположников теории квантовых вычислений, наряду с другим учёным, Полом Беньоф, создавшим концепцию квантовой машины Тьюринга. Автор алгоритма Дойча-Йожи, позднее усовершенствованного Йожей. Лауреат премии Дирака, медали Дирака (это не одно и то же!), премии Micius Quantum Prize (ею награждён также Питер Шор), член Лондонского Королевского общества (ведущего научного общества Великобритании).
Что может рассказать такой учёный о Вселенной, месте в ней человека, науке, и вопросах, которыми издревле задаются пытливые умы?
На самом деле, я далеко не уверен, что Дэвид одобрил бы такое вступление. В своих книгах он неоднократно высказывался против того, чтобы идеи оценивались по авторитету источника. Такой (порочный) подход он называет »джастификационизм». Для того чтобы продемонстрировать, насколько источник идей неважен для их оценки, главу, посвящённую джастификационизму, он оформил в виде… впрочем, не будем спойлерить. Если вы дочитаете его книги до этого места, вы и сами сможете увидеть, насколько поучительна подобная иллюстрация.
Однако, нам, простым смертным, полезно в первом приближении ориентироваться на личность автора. Уж слишком много с момента появления квантовой механики (которой в его книгах уделяется очень много внимания) развелось разных околонаучных фриков, пишущих о котах и кошках Шрёдингера, квантовом сознании Вселенной и прочей ерунде.
— Что случилось, Рик? Квантовый карбюратор сломался?
— Господи, Морти! Нельзя просто приставить научно-фантастическое слово к автомобильному термину и надеяться, что это что-нибудь значит!…
«Рик и Морти», «Пора швифтануться»
Наш автор не таков, хоть он и пишет о вещах, поначалу с трудом укладывающихся в голове.
Кажется, наша Вселенная «немного» сложнее, чем мы думали
Многие парадоксы квантовой механики устроены по одному принципу:
- Мы рассматриваем поведение совокупности частиц. В нём обнаруживаются черты группового поведения.
- Уменьшаем совокупность, пока не останется одна-единственная частица.
- Черты группового поведения никуда не исчезают.
Не будем рассматривать здесь навязшие в зубах примеры (тем более, автор тоже до них не опускается). Поговорим о такой простой вещи, как самопроизвольный распад. Если взять некоторое количество атомов радиоактивного элемента (такие атомы спонтанно распадаются), период времени, за который их число уменьшится вдвое, остаётся постоянным. Эта константа, характеризующая данный элемент, называется периодом полураспада. Но отдельный атом не может распасться наполовину: он либо распадётся, либо нет. «Ну и что в этом парадоксального?», спросит кто-то. «Просто вероятность того, что атом распадётся через период полураспада, равна 50%». Да. Но вот какой интересный момент: беря на рассмотрение произвольный атом, мы не знаем, какова его история и сколько периодов полураспада он уже пережил. Тем не менее, вероятность того, что он распадётся в следующий период полураспада (отсчитываемый от произвольного момента во времени!) будет всё той же. Если немного подумать, такое поведение выглядит очень странно. Ответ «классической» квантовой механики (это не оксюморон, так мы назовём т.н. Копенгагенскую интерпретацию) в том, что природа случайна в своей основе, и мы берём это за аксиому. Слово «аксиома» значит, что мы не ищем дальнейших объяснений.
Дэвид рассматривает другой пример: знаменитый «двухщелевой эксперимент». Приглядевшись, можно обнаружить в нём всё ту же «парадоксальную» схему. Если взять источник монохроматического (одноцветного) света и поставить между ним и экраном перегородку, в которой прорезаны две параллельные щели, картина освещения на экране будет зависеть от того, не перекрываем ли мы одну из них. Более конкретно: на экране будут наблюдаться характерные полосы чередующихся ярких и тёмных мест, говорящие о том, что в разные точки на экране попадает разное количество света (фотонов). Среди этих мест будет такое, которое ярко освещено, когда одна из щелей перекрыта, но при открытии обеих щелей оно становится тёмным. На первый взгляд, в этом нет ничего удивительного: фотоны могут взаимодействовать после прохождения разных щелей и влиять друг на друга (не давать попадать друг другу в то самое место, отчего оно и темнеет). Если мы посмотрим, как влияют друг на друга молекулы воды, начавшие движение в результате падения камня и встречающие на своём пути дамбу с двумя щелями, то увидим нечто похожее: волны, которые интерферируют. В результате интерференции картина распределения гребней волн (аналог яркости) по пространству изменится.
Однако, на второй взгляд выяснится кое-что необычное.
Если взять очень слабый источник освещения (например, поставив на пути света большое число светофильтров), можно добиться того, что источник начнёт испускать единичный фотон за длительный промежуток времени. Если поставить в «светлое» и «тёмное» места фотодетектор и начать считать улов, окажется, что ничего не изменилось: найдутся области, в которых фотон детектируется, когда открыта только одна щель, но стоит открыть вторую, как поймать в этом месте фотон, становится невозможно.
Ещё раз: речь идёт об одном-единственном фотоне. Он летит по случайным траекториям и может поглотиться перегородкой, а может и пройти через одну из щелей. Но стоит открыть для него дополнительную «калитку» (вторую щель), как он перестаёт попадать в некую область. И объяснить такое поведение через взаимодействие с другими фотонами мы уже не можем. Хуже всего то, что если поставить детекторы перед каждой из щелей, сработает только один (фотон действительно один, он не разделяется на два, чтобы собраться с другой стороны воедино!). Этот эксперимент — не мистификация, он был поставлен множество раз и давал стабильно воспроизводимый результат.
Дойч пишет: у нас есть одно разумное объяснение этому наблюдению. Что-то прошло через вторую щель, когда фотон прошёл через первую. Это «что-то» провзаимодействовало с фотоном и повлияло на его траекторию. Но прежде чем выбрать самое разумное объяснение, надо посмотреть, какие объяснения у нас вообще есть.
Самое традиционное объяснение сводится, как ни странно, к тому, что такими вопросами задаваться нельзя. Есть факт испускания фотона, есть факт его (не)детектирования. А вопросы: «Что происходило между этими событиями?», «Какова была траектория фотона?», «Что на неё повлияло?» просто лишены физического смысла. Очевидно, что такое «объяснение» является, по сути, отказом от всяческих объяснений, так что любой ответ по существу будет лучше.
Копенгагенская интерпретация, выдвинутая некоторыми пионерами в области квантовой механики, утверждает, что нежелательно (выделение моё — СШ) постулировать что-либо, выходящее за рамки математических формул, физической аппаратуры и результатов, которые позволяют нам получить некоторые знания о том, что происходит на атомном уровне.
— Википедия
Другое объяснение гласит, что «потенциально возможная» траектория фотона повлияла на его актуальную, реализовавшуюся траекторию. Для нас, последователей школы физического реализма, пишет Дэвид, это лишено всякого смысла. Всё, что взаимодействует — реально существует, и никакие «потенциальные возможности» на реальность, не будучи её частью, влиять не могут.
Третье объяснение выглядит как хорошая база для сайфайного рассказа: фотон посылает себе некий сигнал из будущего в прошлое, и тем самым влияет на свою траекторию. Объяснение, конечно, крутое, но вовлекает много ненужных сущностей, а значит стоило бы поискать что-нибудь попроще и не такое фантастическое.
Наконец, есть и четвёртое, которое действительно легло в основу сайфайной повести («Карантин» Грега Игана — притом, что Иган не только писатель, но и учёный, недавно наделавший большого шума в математике). Фотон всё-таки разделяется на два экземпляра, каждый из которых проходит своим путём. После прохождения щелей они взаимодействуют, а затем попадают в… куда? Два экземпляра детектора, каждый из которых находится в своём состоянии. Затем в дело вступает наблюдатель — человек. Процесс наблюдения затрагивает гипотетический участок мозга, который (не спрашивайте, как) «схлопывает» детектор из смешанного состояния в «чистое», но это чистое состояние несёт следы того, что и детектор, и фотон были «размазаны». Я полагаю, что никто, включая автора (Грега Игана), всерьёз это объяснение не принимает, а упомянул его лишь для полноты картины, да ещё потому, что понятие «наблюдателя» действительно часто употребляется в статьях о квантмехе.
Хью Эверетт, автор концепции физического реализма в квантовой механике, вдохновивший Дойча
На фоне этих объяснений наше первоначальное, о неком физическом объекте, прошедшем через вторую щель и повлиявшем на фотон, прошедший через первую, действительно выглядит самым разумным. Теперь осталось понять, что это за объект и какими свойствами он обладает. Для этого автор предлагает задуматься, что значит «перекрывать щель». Если мы установим в неё стекло, будет ли она перекрыта? Оказывается, нет — оптически прозрачная щель и есть открытая. Но стоит закрасить стекло светонепроницаемой краской, как картина становится такой же, что и для однощелевого эксперимента. Из этого и других ограничивающих дополнительных экспериментов (например, установки перископа, то есть, системы зеркал в одну из щелей) становится ясно, что наш таинственный объект обладает всеми свойствами фотона. Но он не взаимодействует ни с чем, кроме нашего, «реального» фотона. Спросим себя: 1) как такое возможно, а пока перейдём к следующему вопросу.
Является ли этот «альтернативный фотон» единственным? Нет, и более того: если оценить их количество исходя из геометрии эксперимента (включающей максимальную площадь, которую можно осветить лазером, и площадь минимально достижимого размера отверстия), нижняя граница составит порядка триллиона этих фотонов. (Это значит, что их точно не меньше. А вот верхняя граница, точнее, её принципиальное наличие — не менее принципиальный вопрос, который пока не рассматривается). Но: 2) откуда в нашем лазере столько энергии? И, главное, почему не испаряется перегородка, поглотившая все эти фотоны?
Ответ на оба вопроса один и тот же. Из других экспериментов мы знаем, что квантовыми свойствами обладают не только единичные частицы, но и состоящие из них системы, просто с ростом их сложности обнаружить эти свойства всё труднее (экспоненциально труднее!). На каждый испущенный «альтернативный фотон» должен приходиться испустивший его «альтернативный атом» и ещё один «альтернативный атом» в перегородке, поглотивший его. Этого требует закон сохранения энергии. «Альтернативный атом», испустивший «альтернативный фотон» сам должен получить откуда-то энергию, а «альтернативный атом» перегородки должен на что-то опираться, чтобы не упасть. Таким образом, «альтернативный фотон» складывается с «альтернативными атомами» в «альтернативную систему». Которую мы можем экспериментально обнаружить по её единственному (но от этого не менее реальному!) взаимодействию с нашей «реальной» — интерференции. Интерферируют только «альтернативные» варианты одной частицы, иначе мы могли бы поймать их обычным детектором.
Именно в этом и содержится ключ к квантовым парадоксам, основанным на проявлении «группового поведения» отдельной частицы: мы действительно всегда наблюдаем за целой группой взаимодействующих путём интерференции вариантов.
Как мы помним, всё, что взаимодействует — реально существует (с точки зрения сторонников физического реализма). «Альтернативный фотон» — самый настоящий физический объект. И поскольку нет никаких причин отдавать предпочтение одной системе, для другого наблюдателя, состоящего из «альтернативных частиц», наш «реальный фотон» покажется «альтернативным», а один из фотонов, кажущихся «альтернативными» нам — «реальным».
В этом месте любитель сайфая скажет: «Ведь это же параллельные вселенные!». Дойч поправляет: нет, в строгом значении этого слова вселенные не параллельны — по-настоящему параллельные вселенные не взаимодействуют. Наши же вселенные взаимодействуют за счёт интерференции. Поэтому лучше будет называть их не вселенными, а «синглверсами» — в отличие от их совокупности, «мультивселенной» («мультиверса»).
Есть и другой важный нюанс. Теория квантового мультиверса не описывает Вселенную, в которой физически реализуется абсолютно всё, что мы только можем себе представить. Нет, законы квантовой механики накладывают жёсткие ограничения. В частности, как указывает Дэвид, в рамках этой теории не существует синглверса, в котором заряд электрона отличался бы от привычного нам значения. Это неминуемо привело бы к нарушению интерференции, что не соответствует результатам наблюдений.
Эпистемология и психология
Если объяснение через мультиверс является самым разумным, почему же мы не изучаем его в школах и университетах?
Центр Квантовых ВычисленийВ 1981 году Джон Уилер — научный руководитель Ричарда Фейнмана, Кипа Торна и Хью Эверетта, автор термина «чёрная дыра» и просто выдающийся физик — устроил в Техасе вечеринку для учёных, занимающихся основами вычислений. На неё был приглашён и Дойч. Именно на этой вечеринке его осенило, что ньютоновская физика и квантовая механика описывают два разных типа вычислительных устройств. В 1985 году он написал свою классическую работу в этой области. В 1987 году Артур Экерт прибыл в Оксфорд, где встретился с Дойчем. Экерт занимался квантовой криптографией и вдвоём с Дойчем они сформировали ядро будущего Центра Квантовых Вычислений. После революционной работы Шора, показавшего в 1994 году, как компьютер, построенный на идеях Дойча и более ранних идеях Фейнмана (то, что мы сегодня называем «квантовый компьютер») способен достичь результата, недостижимого на классическом компьютере, ЦКВ получил мощный импульс интереса и занялся вопросами практической реализации.
Ответ Дэвида не слишком утешительный. Причину следует искать не в физике, а в особенностях человеческой психологии. Существование триллиона вселенных — слишком грандиозный вывод из маленького факта «детектор не сработал». Хотя в некоторых других случаях это нам не мешает: например, какую бы энергию не излучала сверхновая, судить об этом мы можем только по электрическим сигналам, приходящим в мозг от сетчатки, а разница энергий при этом составляет многие порядки. В этом месте я оговорюсь, что произвольно смешиваю куски из обеих его книг («Структура реальности» и «Начало бесконечности») в целях удобочитаемости, хотя про мультиверс он больше пишет в первой, а про причины его неприятия — во второй:
Не все физики соглашались с копенгагенской интерпретацией и её последующими уточнениями. Эйнштейн так её и не принял. Физик Дэвид Бом изо всех сил пытался найти альтернативную, совместимую с реализмом интерпретацию и в итоге построил весьма сложную теорию, которую я рассматриваю как сильно замаскированную теорию о мультивселенной, хотя сам он решительно возражал против такого понимания. В 1952 году в Дублине Шрёдингер в шутку предупредил слушателей своей лекции, что то, что он собирается сказать, может прозвучать как «бред сумасшедшего». А сказал он, что когда его уравнение описывает несколько различных историй, то это «не альтернативы, но все они действительно происходят одновременно». Это самая ранняя из известных отсылок к мультивселенной.Выдающемуся учёному приходилось шутить, что его можно принять за безумца. И почему? Просто потому, что он утверждал, что его собственное уравнение — то самое, за которое он получил Нобелевскую премию, — может оказаться верным.
На самом деле, ограничиться одним экскурсом в историю, чтобы докопаться до причин, не получится. Дэвид переключается от чистой физики к эпистемологии — науке о том, как устроена эффективная наука.
Некоторые физики, пытаясь избежать необходимости «смотреть в лицо гадким квантам синглверсам» прячутся за инструментализм. Какая разница, говорят они, как интерпретировать результаты экспериментов — давайте ограничимся формулами. Формулы не обманут. И если теория даёт предсказания, совпадающие с экспериментом — какого рожна вам ещё надо? Конкретно, применительно к квантовой механике соответствующий подход получил название «no interpretation», а в просторечии — «Заткнись и считай!».
Дэвид объясняет, какого рожна, на трёх изумительно красивых примерах. Во-первых, он цитирует лауреата Нобелевской премии физика Стивена Вайнберга:
Важно иметь возможность сделать предсказания относительно изображений на фотопластинках астрономов, частот спектральных линий и т. п., а то, припишем ли мы эти прогнозы физическому воздействию гравитационных полей на движение планет и фотонов [как это было в физике до Эйнштейна] или искривлению пространства и времени, просто не имеет значения (Gravitation and Cosmology, p. 147).
…а затем ехидно спрашивает: Стивен! Неужели тебя правда мотивирует желание делать предсказания о пятнышках на фотопластинках? Конечно, нет: ты, как и любой порядочный учёный, пытаешься лучше понять, как устроен мир, а значит — ты лукавишь.
Во-вторых, то, чему мы припишем прогнозы, имеет значение, и оно самое что ни на есть практическое: когда на завтра прогнозируют ветреную погоду, есть разница, чем она будет вызвана — ожидаемой близостью района с высоким атмосферным давлением или более отдалённым ураганом. В случае урагана любой разумный человек примет адекватные меры безопасности.
В-третьих, наука просто устроена иначе. Прогнозы не играют в ней исключительную роль. Если завтра прилетят инопланетяне и подарят нам прибор, способный давать точные предсказания в ответ на любой вопрос, заданный на формальном языке (документация от которого имеется), толку от него, как ни странно, будет очень мало. Если мы спросим:»Взлетит или не взлетит? », прибор честно ответит: […] (ответ вы знаете и сами!). Но если мы хотим достичь прогресса в авиастроении и добиться, чтобы самолёт (не) взлетел или достиг заданной скорости, ответ нам ничем не поможет, пока мы не разберёмся почему. Более того, такой прибор у нас уже есть: это природа. «Язык», на котором мы задаём ей вопросы, называется «экспериментирование». Предсказание заменит нам не науку, а экспериментальную фазу научного метода, что далеко не одно и то же. Более того, далеко не факт, что поставить эксперимент будет труднее, чем задать вопрос на формальном языке, который может оказаться невероятно сложным (вспомните регэкспы).
Научный критерий хорошей теории
Но даже если мы отметём инструментализм в пользу поиска объяснений, это не снимет главный вопрос: по какому критерию мы должны предпочитать одни объяснения другим? И тут всплывает аргумент, который часто можно услышать от противников мультиверсной теории: она, дескать, ненаучна потому, что не проходит критерий фальсифицируемости Поппера.
Самое забавное то, что Дойч — в каком-то смысле ученик Карла Поппера. Предисловие к «Структуре реальности» гласит, что она посвящена памяти Поппера, Эверетта, Тьюринга и пока что ещё живому Ричарду Докинзу (да продлятся его дни). Более того, автор пишет: «В этой книге их идеи восприняты всерьёз». Дойч свободно цитирует попперовские «Миф концептуального каркаса», «Открытое общество и его враги», «Предположения и опровержения», «Объективное знание». Что касается тех критиков мультиверсной теории, которых знаю лично я, максимум, что они прочитали, это статью о критерии фальсифицируемости в Википедии.
Что ж, вот его возражения. Во-первых, двухщелевой опыт — это и есть экспериментальное подтверждение теории мультиверса. Если бы не было интерференции между Вселенными, говорить было бы не о чем. То, о чём просят критики — на самом деле, дополнительные аргументы, хотя основных вполне достаточно.
Во-вторых, эти дополнительные аргументы действительно существуют! Не кто иной, как Дойч в 1985 году предложил мысленный эксперимент «Друг Вигнера», который, насколько я могу судить, является последним гвоздём в крышку гроба Копенгагенской интерпретации (особенно с учётом новейших модификаций 2016 года и позднее). Что интересно, Дэвид описывает этот результат с неподражаемой смесью скромности и нечеловеческой крутизны: мол, это было несложно, стараниями Нильса Бора и его последователей Копенгагенская интерпретация оказалась настолько запутанной и внутренне противоречивой, что я просто взял центральный вопрос, который они сознательно обходили молчанием — что будет, если наблюдать за наблюдателем? — и вот результат.
Но его главный аргумент —, а теперь держитесь крепче, это будет бомба! — сторонники вульгарной трактовки критерия Поппера просто ничего не поняли в его эпистемологии.
Представьте себе, говорит Дэвид, что кто-то утверждает, будто съедание килограмма травы помогает вылечить простуду, которой вы болеете. Будете ли вы это делать?
С точки зрения сторонников вульгарной трактовки критерия Поппера, это отличная теория! Она быстро и просто проверяется прямым экспериментом, а результат проверки
необычайно ценен. Но, конечно, ни один разумный человек делать этого не станет, и ещё ни одна фармкомпания не получила таким образом патент на новое лекарство. Всё дело в том, что в этой теории отсутствует главный компонент — хорошее объяснение!
Как человек, читавший в 90-х множество детективов, не удержусь от цитаты из книги остроумного писателя Андре Бьерке, высмеивавшего необходимость экспериментального опровержения несостоятельных теорий:— Библиотека Йоргена Улле, — отрекомендовал хозяин. — Крупнейшее собрание старой оккультной литературы в этой стране.
Я достал изрядно зачитанный том, снял застёжку, скреплявшую обложку книги, и раскрыл наугад. На толстой желтоватой бумаге усердно изукрашенными, но поблёкшими буквами было написано:
«КАК СДЕЛАТЬСЯ НЕВИДИМЫМ Выколи глаз летучей мыши и держи его затем при себе, вымажи лицо кровью летучей мыши. Возьми голову чёрного кота, свари в сладком молоке и пиве и выпей это, тогда будешь ты невидим девять часов кряду».
Арне, который стоял позади меня и заглядывал в книгу через моё плечо, расхохотался.
— Боже милостивый, что за вопиющая чушь! — воскликнул он. — Может, это надо понимать в юмористическом смысле?
— Вряд ли, — проговорил, улыбаясь, Пале. — Это список «Книги чёрных искусств» Сипериандуса. Она была написана в 1569 году в Виттенберге, очень серьёзное произведение. Я, кстати, думаю, учёные должны воздерживаться от скоропалительных суждений, пока метод не опробован экспериментально. Насколько мне известно, пока ещё ни один профессор химии не мазал лицо кровью летучей мыши и не пил молочно-пивного супа из кошачьей головы. Как знать: что за сюрприз ожидал бы профессора, рискни он попробовать?
— Не сомневаюсь: его ожидало бы несколько неприятных минут в мужском туалете, — ответил Арне.
Что вообще значит «хорошее объяснение»? Чем одно объяснение может быть хуже другого? Почему конкретно мы считаем, что в теории траволечения такое объяснение отсутствует? Ответ не так прост, как может показаться, но Дойч его даёт. Более того, считается, что в современную эпистемологию его ввёл именно он.
Как древние греки объясняли смену времён года? У великой богини Деметры была дочь Персефона, которую её же собственный отец, Зевс, по совместительству — брат Деметры, отдал замуж за её родного дядю, Аида (такая вот «Игра престолов» по-древнегречески). Потеряв дочь, Деметра погрузилась в печаль, что сказалось на климате, но Аид стал отпускать Персефону раз в год к тёще, отчего та радуется и наступает лето. В отличие от древних греков мы объясняем смену времён года тем, что ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики и в разных точках орбиты полушария получают разное количество солнечного излучения.
Но чем объективно отличаются эти теории? А вот чем: теорию Деметры-Персефоны можно гнуть как угодно. Почему дочь Деметры похитил Аид? С тем же успехом это мог быть, например, другой её брат — Посейдон. А ещё это мог быть сын, похищенный тёткой Герой. Или даже тем же Аидом — древние греки и не такое могли допустить! И почему Деметра непременно грустит? Может, она наоборот радуется, когда сплавляет дочь и остаётся одна. А ещё можно заменить всех богов на эльфов — теория хуже от этого не станет. Напротив, в теории наклона оси к эклиптике не получится заменить ни одну деталь без того, чтобы рухнуло всё объяснение. Земля плоская? Теория не работает. Солнце не шар в центре, а светильник в небесной сфере? Теория не работает. Ось вращения не наклонена к плоскости орбиты?… Правильно — теория не работает!
Таким образом Дойч вводит критерий вариативности: хорошую теорию трудно вариировать. Если теперь вернуться, к примеру, с травой, легко понять, что с ней не так: траву легко заменить на сено, 1 килограмм — на 2 килограмма и так далее, поскольку все эти детали не играют никакой роли. Именно поэтому мы на уровне здравого смысла отвергаем большинство теорий, даже не ставя никаких экспериментов. И именно поэтому мы отказываемся от солипсизма в пользу реализма, хотя обе эти теории дают одинаковые предсказания. (Кстати, с точки зрения сторонников вульгарного трактования критерия фальсифицируемости, обе эти теории должны быть одинаково хороши).
Приведённые выше примеры показывают, что ещё до стадии экспериментальной проверки мы вполне способны отфильтровывать хорошие теории от плохих, основываясь на том, насколько трудно вариировать объяснения, заключающиеся в этих теориях. И не просто способны, а именно так мы и делаем — от повседневного быта до научной лаборатории. Более того, не имея соответствующих объяснений, мы даже не сможем ни придумать хороший план эксперимента, ни истолковать его результаты.
Дойч пишет, что теория мультиверса настолько глубоко увязана с остальными нашими взглядами — об этом ниже — что её стоило бы ввести даже не как объяснение квантовых экспериментов, а по совершенно независимым соображениям.
Но самым упрямым противникам теории мультиверса он бросает вызов, далёкий от философии. На сегодняшний день инженерами достигнуто т.н. квантовое превосходство. Например:
Все эти замечательные результаты, кстати говоря, получены на основе трудов Дойча, Экерта, Шора и других. «Квантовое превосходство» тут означает, что мы провели вычисление, принципиально невозможное на классическом компьютере. Лично я впервые познакомился с этим понятием в 1997 году, прочитав в журнале «КомпьюТерра» интервью с одним из российских физиков (каюсь, не вспомню его имя — возможно, это был Алексей Китаев), рассказывающем о (тогда ещё) перспективах квантовых вычислений. Журналист задаёт ему вопрос, который немедленно приходит на ум любому вдумчивому читателю: а о каком именно классическом компьютере идёт речь? «Пентиум-1», «Пентиум-2», «Крей»? Учёный отвечает: неважно, там такая башня из экспонент, что вы смело можете трактовать это как «о любом» (не будем забывать, что в видимой части вселенной содержится всего 1080 протонов, что налагает некоторые инженерные ограничения на максимальную сложность классического компьютера). Между тем, задействовано в квантовом вычислении буквально несколько десятков элементарных частиц (декларируемые »5 000 кубитов» — маркетинговые, поскольку речь идёт о раздельных узлах, но даже если бы они были настоящими, это всё равно слишком мало).
Дойч спрашивает: где же, по-вашему, ещё могло произойти такое гигантское вычисление, как не в мультиверсе целиком? Объясните мне, если сможете!
Ой, я убил своего дедушку из прошлого! Что теперь со мной будет?
Для большинства из нас идея о том, что наша Вселенная — лишь одна из триллионов реально существующих, уже за гранью воображения.
Для Дойча это отправная точка в путешествии к вопросам, традиционно считающимся парадоксами.
Но сначала ещё раз о том, насколько серьёзно всё вышесказанное. Дэвид вспоминает о конфликте между Инквизицией и Галилеем по поводу теории последнего. Будучи настоящим учёным, он подходит к вопросу как заправский историк, видимо, хорошо изучив доступные документы, но я здесь ограничусь кратким пересказом. Церковь отнюдь не возражала против теории Галилея самой по себе! Она соглашалась терпеть эту теорию до тех пор, пока та обозначалась как «просто теория». И не только терпеть — святые отцы готовы были с удовольствием ей пользоваться для прикладных целей, например, навигации. Всё изменилось, когда Галилей дерзнул заявить, что его теория действительно описывает физическую реальность. С этого момента и начались все его неприятности.
В наши дни огромное число людей соглашается терпеть квантовую теорию, поскольку она даёт невероятно полезные результаты. Некоторые даже готовы рассматривать конкретно мультиверсную теорию как забавные «теоретические построения», хорошо подходящие для описания эксперимента «Друг Вигнера». Но когда речь заходит о том, что она действительно описывает физическую реальность (иными словами: «альтернативный фотон» из двухщелевого эксперимента действительно существует), у неё начинаются те же проблемы, что и у Галилея (с поправкой на смягчение нравов).
Следовательно, выбор любого учёного — либо принять всерьёз все выводы из квантовой теории, даже те, что кажутся нам невероятными (например, что множество множеств сотрудников, работающих во множестве компаний Google совместно проводят параллельные вычисления, результат которых для всех них идентичен за счёт интерференции), либо уподобиться средневековой инквизиции. (Либо — предложить объяснение лучше мультиверсного, но такое объяснение должно быть ещё труднее вариировать).
Чтобы проиллюстрировать эту мысль, Дойч пишет: в то время как я пишу эту главу, другие Дэвиды ушли пить чай. А некоторым Дэвидам совсем не повезло: в их синглверсе все атомы Солнца спонтанно направились к центру светила, в результате чего в эту минуту оно взорвалось.
Но вернёмся к тому, что именно следует из мультиверсной теории, если принять её всерьёз.
Есть вопросы, которыми задаётся каждое поколение любознательных детей. Например, что будет, если вал электромотора соединить с валом электрогенератора и раскрутить — не получится ли сэкономить на батарейках? Или что будет, если получится изобрести машину времени, отправиться в прошлое и убить своего далёкого предка? (Большинство хабровчан, читающих этот обзор, наверняка принадлежали к этому множеству любознательных детей!)
Моя школьная учительница физики на оба вопроса давала однозначный ответ: не получится. Причём во втором случае причиной её уверенности была парадоксальность постановки вопроса. Рассуждая схожим образом, некоторые утверждают, что путешествия во времени должны быть невозможны именно потому, что если кто-то в будущем и изобрёл бы способ, то мы, жители их прошлого, должны были стать свидетелями перемещений.
Однако, такие рассуждения в корне неверны! Ведь если настоящее существует во всех своих вариациях сразу, то что тогда говорить о прошлом? Если бы способ перемещения во времени действительно существовал, ничего парадоксального в убийстве предка не было бы. Каждый предок существовал во всех своих возможных состояниях, в полном соответствии с мультиверсной теорией. Каждый потомок, в соответствии с нею же, тоже существует во всех своих возможных состояниях. Нет ничего парадоксального в том, что часть потомков, которая воспользовалас
