Начало бесконечности. Объяснения, которые меняют мир

Доллары, лежащие на банковских счетах, можно назвать «конфигурационными» сущностями: это состояния или конфигурации объектов, а не то, как мы обычно представляем себе сами физические объекты. Ваш банковский счет воплощается в состоянии определенного устройства для хранения информации. В каком-то смысле вы владеете этим состоянием (согласно закону изменить его без вашего согласия никто не может), но само устройство или любая его часть вам не принадлежит. И в этом смысле доллар – абстракция. В действительности это фрагмент абстрактного знания. Я отмечал в главе 4, что, как только знание воплощается в физической форме в какой-либо подходящей среде, оно стремится там остаться. Таким образом, когда физический доллар изнашивается и уничтожается монетным двором, абстрактный доллар вынуждает монетный двор перевести его в электронную форму или заново напечатать в бумажном виде. Это абстрактный репликатор, с тем отличием (не свойственным репликаторам), что он старается не распространиться, а скопироваться в бухгалтерские книги и резервные копии в памяти компьютера.

Другим примером неотличимых конфигурационных сущностей в классической физике служит количество энергии: если крутить педали велосипеда, пока не наберется кинетическая энергия десять килоджоулей, а затем тормозить, пока половина ее не рассеется в виде тепла, то не важно, рассеялись ли первые пять набранных килоджоулей, или вторые, или какая-то их комбинация. Важно, что рассеялась половина имевшейся энергии. Оказывается, что в квантовой физике элементарные частицы тоже являются конфигурационными сущностями. Вакуум, который мы считаем пустым по обыденным меркам и даже на атомном уровне, на самом деле не пустота, а богато структурированная сущность, называемая «квантовым полем». Элементарные частицы представляют собой высокоэнергичные конфигурации этой сущности – «возбуждения вакуума». Так, например, фотоны в лазере – это конфигурации вакуума внутри его «резонатора». Когда в нем представлены несколько таких возбуждений с идентичными свойствами (энергией и спином), то невозможно указать, какое из них появилось первым или какое покинет резонатор следующим. Есть только свойства, характеризующие каждое из них, а также их количество.

Если две вселенные в нашей вымышленной мультивселенной изначально неотличимы, то из-за неисправности телепортатора они могут приобрести различные свойства точно так же, как компьютер в банке может снять с двухдолларового счета один из двух неотличимых долларов, а не другой. По законам физики могло бы быть так, например, что, когда в телепортаторе случается сбой, в одной из вселенных, но не в другой, в перемещаемых объектах произойдет небольшой скачок напряжения. Поскольку законы симметричны, то невозможно уточнить, в которой из вселенных случится этот скачок. Но так и должно быть именно в силу изначальной неотличимости вселенных.

Достаточно трудным для понимания является тот факт, что если объекты просто идентичны (в том смысле, что являются точными копиями друг друга) и подчиняются детерминистическим законам, которые не проводят между ними различия, то они никогда не станут различными, а вот неотличимые объекты, которые на первый взгляд похожи друг на друга даже больше, могут. Это первое из странных свойств неотличимости, о которых Лейбниц никогда не задумывался и которые я считаю центральными для явлений квантовой физики.

А вот другое свойство. Допустим, у вас на счету лежит сто долларов и вы дали банку указание перевести в определенный день в будущем один доллар на счет налоговой службы. Теперь в банковском компьютере содержится соответствующее детерминистическое правило. Допустим, вы руководствовались тем, что этот доллар уже принадлежит налоговой службе. (Скажем, он был ошибочно вам переведен как налоговый вычет, и вы должны его вернуть в указанный срок.) Поскольку доллары на счету неотличимы, нельзя сказать, какой из них принадлежит налоговой службе, а какие – вам. Итак, получается, что не у всех объектов в наборе, хотя они и неотличимы, один и тот же владелец! Описать это простым языком сложно: каждый доллар на счету разделяет буквально все свои свойства с другими, однако не у всех у них хозяин один и тот же. Так можно ли сказать, что в этом случае у них нет владельца? Это было бы заблуждением. Ведь очевидно, что один доллар все-таки принадлежит налоговой службе, а остальные – вам. Можно ли сказать, что у всех у них два владельца? Наверно, но только из-за размытости термина. Безусловно, нет смысла говорить, что налоговой службе принадлежит один цент от каждого доллара, поскольку мы столкнемся с тем, что и центы на счету тоже неотличимы. Но в любом случае, заметим, что проблема, поднимаемая этим «многообразием в пределах неотличимости», только языковая. Непонятно, как словами описать некоторые аспекты ситуации. Саму же ситуацию никто не считает парадоксальной: компьютер получил команду выполнить определенные правила, и относительно того, что случится в результате, никогда не будет никакой двусмысленности.

Как станет ясно в дальнейшем, многообразие в пределах неотличимости – широко распространенное явление в мультивселенной. Одно важное отличие от случая взаимозаменяемых денег заключается в том, что в последнем примере нам не нужно интересоваться или предсказывать, каково это – быть долларом. Другими словами, каково это быть неотличимым, а затем приобрести отличия. Многие приложения квантовой теории требуют от нас как раз этого.

Вначале я предложил временно представить, что наши две вселенные расположены в космосе рядом друг с другом, подобно тому, как в некоторых научно-фантастических рассказах о вселенных-двойниках говорят, что они находятся «в разных измерениях». Но теперь нам придется отказаться от этого образа и представить, что вселенные совпадают: независимо от того, что могло бы обозначать это «дополнительное измерение», из-за него они перестали бы быть неотличимыми [79] . Нельзя сказать, что они совпадают в чем-то, например, в окружающем их пространстве. Они не находятся в пространстве, но экземпляр пространства является частью их самих. Под «совпадением» понимается лишь то, что они никоим образом не отдельны друг от друга.

79

Идентичные сущности, находящиеся в разных местах в пространстве, где кроме них ничего нет, не будут неотличимыми, однако некоторые философы утверждают, что они будут «неразличимыми» в лейбницевском понимании. Если это так, то неотличимость еще и в этом отношении хуже, чем представлял Лейбниц. – Прим. автора.

Вообразить совпадение идеально идентичных предметов трудно. Стоит только представить себе лишь один из них, как воображение уже нарушит их неотличимость. Но в отличие от воображения для разума это не препятствие.

Теперь в нашем рассказе появляется нетривиальный поворот. Например, в результате скачка напряжения, который случился в одной из двух вселенных при сбое в работе телепортатора, некоторые нейроны в мозгу пассажира в этой вселенной дали осечку. И вот в этой вселенной этот пассажир пролил чашку кофе на другого пассажира. Между ними возникают общие переживания, которых у них нет в другой вселенной, и начинается роман, прямо как в фильме «Осторожно! Двери закрываются».

Скачки напряжения необязательно должны быть «сбоями» телепортатора. Они могут быть регулярным побочным эффектом его работы. Мы проходим через гораздо более сильную, непредсказуемую тряску, когда, например, летим на самолете или катаемся на мустанге. Представим себе, что каждый раз при запуске телепортатора, который происходит в обеих вселенных, в одной из них случается маленький скачок, но он настолько мал, что его можно зафиксировать только чувствительным вольтметром, или если он подтолкнет что-то, чему для изменения не хватало как раз этого толчка, но без него изменения не случилось бы.

В принципе, явление может выглядеть непредсказуемым для наблюдателей по одной или более из следующих трех причин. Первая состоит в том, что на него влияет какая-то фундаментально случайная (недетерминированная) переменная. Я исключил такую возможность из нашего рассказа, поскольку в реальной физике таких переменных нет. Вторая причина, которая по крайней мере до некоторой степени обуславливает большую часть непредсказуемого, случающегося ежедневно, – в том, что факторы, влияющие на явление, хотя и детерминированы, но либо неизвестны, либо слишком сложны, чтобы их учесть. (Особенно когда они включают в себя создание знания, как обсуждалось в главе 9.) Третья причина, о которой до появления квантовой теории никто не задумывался, заключается в том, что несколько изначально неотличимых экземпляров наблюдателя становятся различными. Именно к этому и приводят скачки, вызванные телепортатором, и из-за этого их последствия строго непредсказуемы, несмотря на то, что описываются детерминистическими законами физики.

Эти замечания о непредсказуемых явлениях можно было бы сделать и не ссылаясь явно на неотличимость. Так на самом деле обычно и поступают исследователи мультивселенной. Но тем не менее, как я уже говорил, я считаю, что неотличимость существенна для объяснения квантовой случайности и большинства других квантовых явлений.

Все эти три кардинально разные причины непредсказуемости могут, в принципе, казаться наблюдателям в точности одинаковыми. Но в объяснимом мире должен существовать способ выяснить, какая из них (или какая их комбинация) является истинным источником любой видимой случайности в природе. Как убедиться, что некое конкретное явление обуславливается именно неотличимостью и параллельными вселенными?

В художественных произведениях всегда возникает соблазн ввести для этого коммуникацию между вселенными, отчего те перестают быть «параллельными». Как я уже говорил, в результате получается рассказ об одной-единственной вселенной, но можно попытаться замаскировать этот факт, говоря, что такая коммуникация будет сложной. Например, это мог бы быть такой способ настройки телепортатора в одной из вселенных, чтобы он приводил к скачку напряжения в другой. Тогда его можно будет использовать для передачи сообщений. Но наверняка это будет очень дорогой или опасный метод, и поэтому правила звездолета должны ограничивать его применение. Особенно строго запрещаются «личные разговоры» со своим двойником. Тем не менее один из членов экипажа во время ночной смены втайне нарушает этот запрет и получает сообщение, которое сильно его удивляет: «ЖЕНИЛСЯ НА СОНАК». В отличие от этого персонажа, мы знаем, что эта свадьба – прямое следствие пролитого кофе, непосредственного результата скачка напряжения в другой вселенной. Затем передача информации прерывается, и больше никаких сообщений не приходит. Мы знаем (снова в отличие от нашего героя), что в другой вселенной засекли незаконное использование оборудования и усилили меры безопасности. Дальше рассказ может строиться вокруг того, что случится, когда этот член экипажа предпримет какие-то действия в связи с полученным шокирующим известием.