Начало бесконечности. Объяснения, которые меняют мир

Должен предупредить читателя, что на момент написания этой книги определенно лишь меньшинство физиков разделяет подход к квантовой теории, который я собираюсь представить и который известен как многомировая интерпретация (не слишком удачное название, так как в нем заключено намного больше, чем просто «миры»). В следующей главе я порассуждаю о том, почему так получилось, несмотря на то, что для многих хорошо изученных явлений неизвестно объяснений. Но на данный момент достаточно сказать, что сама идея науки как объяснения в том смысле, за который я выступаю в этой книге (а именно: объяснение того, что на самом деле существует в мире), пока поддерживается меньшинством даже среди физиков-теоретиков.

Пожалуй, я начну с самого простого из возможных размышлений о «параллельных вселенных»: допустим, что «фантомная зона» существовала всегда (с момента ее собственного Большого взрыва). И вплоть до начала нашей истории она представляла собой точную копию «настоящей» вселенной – атом за атомом, событие за событием.

Все недостатки, которые я упоминал в рассказах о фантомной зоне, связаны с асимметрией: то, что есть в обычном мире, влияет на то, что есть в фантомной зоне, но не наоборот. Чтобы избавиться от этих недостатков, представим на минуту, что эти две вселенные совершенно незаметны друг для друга. Поскольку мы идем в направлении настоящей физики, я также сохраню предел скорости света для передачи информации, а законы физики пусть будут универсальными и симметричными (то есть они не делают различий между вселенными). Более того, они являются детерминистическими: ничего не случается самопроизвольно, и поэтому вселенные остаются одинаковыми, но лишь до определенного момента. Так как же они станут разными? Это ключевой вопрос в теории мультивселенной, на который я отвечу далее.

Все эти основные свойства моего вымышленного мира можно считать условиями, наложенными на потоки информации: нельзя послать сообщение в другую вселенную; нельзя ничего изменить в своей вселенной быстрее, чем до объекта воздействия дойдет свет. Нельзя привносить в мир новую информацию, даже случайную: все, что происходит, определяется законами физики на основе того, что произошло раньше. Однако в мир, безусловно, можно привносить новое знание. Знание состоит из объяснений, а ни одно из перечисленных условий не мешает созданию новых объяснений. Все это верно и для реального мира.

Мы можем временно представлять себе эти две вселенные параллельными в буквальном смысле слова. Уберите третье измерение пространства и представьте, что вселенная двумерна, как бесконечный плоский телевизор. Затем поместите параллельно этому телевизору второй такой же, с теми же самыми картинками на экране (символизирующими объекты в наших вселенных). Теперь забудьте, из чего сделаны телевизоры. Есть только картинки. Этим подчеркивается, что вселенная – не резервуар с физическими объектами: она и есть эти объекты. В реальной физике даже пространство – физический объект, который может деформироваться, влиять на материю и испытывать ее влияние.

Таким образом, теперь у нас есть две в точности параллельные, идентичные вселенные, в каждой имеется копия нашего звездолета, его экипажа, телепортатора и всего космоса. Из-за того, что вселенные симметричны, называть одну «обычной вселенной», а другую «фантомной зоной» теперь неправильно. Поэтому я буду просто называть их «вселенными». Обе они вместе составляют пока всю физическую реальность моего рассказа, и это – мультивселенная. Аналогично ошибочно говорить об «оригинальном» объекте и его «двойнике»: это просто два экземпляра одного объекта.

Если бы на этом наше научно-фантастическое размышление закончилось, две вселенные так бы и остались навсегда одинаковыми. С логической точки зрения в этом нет ничего невозможного. Однако тогда наш рассказ точно нельзя было бы назвать ни безупречным прозаическим произведением, ни безупречным научным рассуждением по одной и той же причине: это рассказ о двух вселенных с одной историей, то есть с одним вариантом развития событий. Другими словами, есть только один сценарий, описывающий то, что происходит в обеих вселенных. В качестве литературного произведения это был бы рассказ об одной вселенной с никому не нужными ухищрениями. В качестве же научного рассуждения это было бы описание мира, не объяснимого для его обитателей. Как бы могли они доказать, что их история протекает в двух вселенных, а не в трех или тридцати? И почему не в двух сегодня и в тридцати завтра? Более того, поскольку в их мире только одна история, все их разумные объяснения природных явлений будут касаться именно ее. Этот единый вариант развития событий будет тем, что они подразумевают под своим «миром» или «вселенной». Ничто из стоящей за их реальностью двойственности не будет им доступно, и как объяснение это будет нести для них не больше смысла, чем три вселенных или тридцать, – и все же по факту они будут ошибаться.

Замечание объяснимости: хотя до сих пор с точки зрения обитателей описываемых вселенных мой рассказ был бы объяснением неразумным, оно необязательно неразумно для нас. Воображаемые необъяснимые миры помогают разобраться в природе объяснимости. Поэтому в предыдущих главах я уже описывал несколько необъяснимых миров, а в этой главе опишу еще. Но в конечном счете я хочу рассказать об объяснимом мире, а именно о нашем.

Замечание о терминологии: мир – это вся физическая реальность. В классической (доквантовой) физике считалось, что мир состоит из одной вселенной и представляет собой нечто вроде всего трехмерного пространства на всем протяжении времени и со всем содержимым. Как я объясню далее, согласно квантовой физике, мир гораздо больше и сложнее – это мультивселенная, в которую (помимо всего прочего) входит множество таких вселенных. Историей мы назовем последовательность событий, происходящих с объектами и, возможно, с их идентичными партнерами. Так, в моем рассказе мир пока представляет собой мультивселенную, состоящую из двух вселенных, но с единственной историей.

Итак, наши две вселенные не должны оставаться идентичными. Что-то вроде сбоя телепортатора сделает их разными. Однако, как я сказал, может показаться, что такая возможность исключается упомянутыми ограничениями на информационный поток. Законы физики в вымышленной вселенной детерминистические и симметричные. Так что же способен сделать телепортатор, отчего вселенные станут различаться? Может показаться, что любая операция одного экземпляра, осуществляемая в первой вселенной, должна повторяться его двойником во второй, и вселенные так и останутся одинаковыми.

Как ни странно, это не так. Две идентичные сущности при детерминистических и симметричных законах вполне могут стать различными. Но чтобы это случилось, изначально они должны быть больше, чем точными образами друг друга: они должны быть неотличимы [78] , что означает идентичность буквально во всех аспектах, за исключением того, что их две. В моем рассказе понятие неотличимости будет появляться неоднократно. Этот термин заимствован из юриспруденции, где он относится к юридической фикции, признающей определенные сущности идентичными для таких целей, как оплата долгов. Например, долларовые банкноты неотличимы по закону, то есть если вы взяли в долг доллар, то, если не оговорено обратное, необязательно возвращать именно эту конкретную банкноту. Баррели нефти (определенного сорта) также неотличимы. А вот лошади нет: если вы одолжили у кого-то лошадь, то вернуть придется именно ее; не подойдет даже ее однояйцевый близнец. Но физическая неотличимость, о которой я здесь говорю, не основана на признании. Ее смысл заключается в том, чтобы быть идентичными, а это совсем другое и контринтуитивное свойство. Лейбниц в своем учении о «тождестве неразличимых» дошел до того, что исключил существование таковых в принципе. Но он ошибался. Даже независимо от физики мультивселенной, мы теперь знаем, что фотоны и при некоторых условиях даже атомы могут быть неотличимы. Первое достигается в лазерах, второе – в устройствах, называемых «атомными лазерами». Последние выбрасывают сгустки чрезвычайно холодных, неотличимых атомов. Как такое возможно без возникновения трансмутации, взрывов и тому подобного, я расскажу ниже.

78

В оригинале использован термин fungible, который обычно переводится как взаимозаменимость, но, поскольку в русском языке это соответствует меньшей степени сходства, чем идентичность, выбран перевод неотличимость. – Прим. ред.

Во многих учебниках и научных статьях по квантовой теории, даже в тех немногих, которые поддерживают многомировую интерпретацию, понятие неотличимости практически не обсуждается и даже не упоминается. Тем не менее оно присутствует повсеместно, прямо под концептуальной поверхностью, и я считаю, что его явное выражение поможет объяснить квантовые явления безо всяких ухищрений. Как вскоре станет ясно, это свойство еще более странное, чем предполагал Лейбниц, гораздо более странное, чем, например, множественные вселенные, которые в конечном счете не противоречат здравому смыслу – просто их много. Это свойство допускает совершенно новые типы движения и информационных потоков, отличные от всего, что можно было себе представить до появления квантовой физики, а значит, и радикально иную структуру физического мира.

В некоторых ситуациях деньги неотличимы не только юридически, но и физически; и, будучи привычным, это обстоятельство дает хорошую модель для размышления о неотличимости. Например, если на вашем (электронном) счету лежит один доллар и банк начисляет еще один доллар в качестве бонуса за лояльность, а затем снимает доллар в виде платы за обслуживание, то нет смысла выяснять, был ли снят ли тот же доллар, что положен, или тот, что уже находился на счету до этого, или же снятый доллар частично состоит из того и из другого. И это не просто потому, что мы не можем узнать, был ли это тот же доллар, или решили, что нам это не важно: физика происходящего просто исключает такое понятие, как снятие исходного доллара или снятие того, который был добавлен позже.