Уходящие в темноту. Собрание сочинений в 30 книгах. Книга 22

Содержание

Все права на электронную версию книги и её распространение принадлежат автору – Павлу Амнуэлю. Никто не имеет право каким-либо образом распространять или копировать этот файл или его содержимое без разрешения правообладателя и автора.

© Амнуэль П. Текст, 2022

© Шлосберг И. Обложка, 2022

П. Р. Амнуэль.

Свободный выбор вселенных

Многомирие – далеко не новая идея. Скорее очень древняя. Например, идея о том, что души умерших продолжают жить, но в другом мире. Значит, есть, по крайней мере, два мира: наш и потусторонний. В христианской традиции «тот свет», в свою очередь, состоит из трех миров: Рая, Ада и Чистилища. Всё это вроде бы разные миры, каждый со своими законами (не нужно объяснять, чем законы Рая отличаются от адских!). О многомирии вроде бы вел речь и Панглос, утверждая в «Кандиде» Вольтера, что «все к лучшему в этом лучшем из миров». Есть, значит, и другие миры, среди которых наш – лучший.

На самом деле упоминания о «других мирах» в древних и не очень древних текстах имеют весьма косвенное отношение к современному, имеющему четкое физическое определение, понятию многомирия.

Говоря о разных мирах, древние и не очень древние авторы полагали все же, что эти миры существуют в нашей единственной вселенной, созданной Богом (или богами). «Иной мир» для древнего египтянина и не очень древнего европейца находился или на небесах, или за горами и долами, где жили люди с песьими головами и волшебные животные.

Много веков теологи и философы обсуждали (и сейчас обсуждают!) проблему, принципиально не решаемую, если предполагать, что существует одна-единственная Вселенная. Проблема эта: данная человеку Богом свобода воли. Вы сами решаете, как поступить в ситуации, когда поступить можно по-разному, когда существует хотя бы два (часто – гораздо больше) варианта поведения. И от того, что вы выберете, может зависеть не только ваша судьба, но и судьба ваших близких (которые, в свою очередь, обладают свободой воли).

Тут-то и возникает противоречие, над которым бились мудрейшие теологи. Ведь Бог, давший человеку право выбора, сам, безусловно, обладает возможностью выбирать. Бог, создавший Вселенную, не только всемогущ, но и всеведущ, то есть знает все обо всем: о том, что было, и о том, что будет с мирозданием, со звездами и планетами, с человечеством вообще и с каждым из нас лично. Но тогда получается, что свобода выбора у человека – фикция и видимость. Если Богу известно, как вы поступите в той или иной ситуации, то вы не можете поступить иначе. Вам кажется, то вы выбираете сами, но на самом деле Бог за вас давно уже выбор сделал, поскольку знает, каким окажется ваш поступок.

Получается, что в мире на самом деле существует рок, судьба, предопределенность? «От судьбы не уйдешь», «Кому суждено быть повешенным, тот не утонет» и так далее.

Теологи предлагали множество возможностей обойти или объяснить это противоречие, но ни одно из объяснений не выглядело удовлетворительным (кстати, сам спор в этом случае не имеет смысла, поскольку ход дискуссии и ее результат Творцу, конечно же, известны).

* * *

Теологические дискуссии о свободе воли ведутся много веков, а ученые-физики и писатели-фантасты столкнулись с этой проблемой лишь в ХХ веке. Фантасты обсуждали различные возможности исторического развития человечества. Физики решали квантово-механическую задачу, связанную с волновыми функциями элементарных частиц.

Писатели обратились к важнейшим событиям истории и задали себе (и читателям) вопрос: как могла бы развиваться цивилизация, если бы некий исторический персонаж сделал иной выбор? Если бы Наполеон не пошел в 1812 году походом на Россию. Если бы паровую машину изобрели в Древней Греции. Если бы…

История не знает сослагательного наклонения, но литература к такому наклонению привычна, писатель прекрасно осведомлен о принципе свободы воли и использует его всякий раз, когда возникает необходимость исследовать альтернативные возможности развития.

В 1881 году американский журналист и писатель Эдвард Митчелл (в рассказе «Часы, которые шли вспять»), а 14 лет спустя английский писатель Герберт Уэллс (в романе «Машина времени») описали перемещение персонажа во времени. После Уэллса многочисленные авторы описывали историю будущего так, как они ее представляли, но при этом ни у кого не было сомнений в том, что прошлое безальтернативно, вся история не только человечества, но и мироздания в целом до настоящего момента уже свершилась и изменена быть не может. Более того: безальтернативно и будущее, несмотря на наличие у человека свободы воли. Человек, конечно, волен сделать свой выбор и совершить поступок, но, будучи совершённым, этот поступок жестко фиксируется, и, если мы отправимся в будущее на машине времени, то будем наблюдать результаты именно этого, а не какого-то иного, выбора. Получалось, что, если возможны путешествия во времени, то свободы воли нет? Если вы отправились в будущий месяц и увидели, как перешли на красный свет и вас сбила машина, то, вернувшись, будете вынуждены именно этот поступок совершить! Иначе как же вы могли бы в будущем его наблюдать?

В 1954 году был опубликован рассказ Джона Уиндема «Хроноклазм». Писатель задал простой вопрос: если существует (в фантастике, разумеется) возможность перемещения во времени не только в будущее, но и в прошлое, то кто запрещает персонажу отправиться на сотню лет назад и убить собственную бабушку до того, как она встретит своего будущего супруга – дедушку нашего персонажа? И что произойдет, если бабушку убить?

Не обязательно быть кровожадным – достаточно уговорить девицу не ходить на тот бал, где, как внуку уже известно, произошла достопамятная встреча. У девицы определенно была свобода выбора – идти на бал или не идти. Она решила пойти. Могла и остаться дома.

Если бы девушка не пришла на бал, встреча не произошла бы, не родился бы отец (или мать) нашего героя, и сам герой не мог бы появиться на свет.

Но ведь он появился! Он существует, он отправляется в прошлое, уговаривает бабушку не ходить на бал…

«Парадокс бабушки» – попросту другая, не связанная с божественным присутствием, формулировка все той же проблемы свободы воли и предопределенности в единственном мироздании.

И не об этом ли писал Хорхе Луис Борхес за девять лет до Уиндэма в рассказе «Сад расходящихся тропок»?

«Стоит герою любого романа очутиться перед несколькими возможностями, как он выбирает одну из них, отметая остальные; в неразрешимом романе Цюй Пэна он выбирает все разом. Тем самым он творит различные будущие времена, которые в свою очередь множатся и ветвятся…

В отличие от Ньютона и Шопенгауэра ваш предок не верил в единое, абсолютное время. Он верил в бесчисленность временных рядов, в растущую головокружительную сеть расходящихся, сходящихся и параллельных времен… Вечно разветвляясь, время ведет к неисчислимым вариантам будущего».

Фантастика парадокс свободы воли именно так и разрешила: возникли идеи о том, что, если изменить что-либо в прошлом, то линия времени расщепится, история начнет идти по иному, альтернативному пути, но и прежний путь, прежняя Вселенная продолжат существовать, поскольку они уже есть, и исчезнуть не могут. Нагляднее всего это решение продемонстрировано в увлекательной фантастической повести Рафаила Нудельмана и Ариадны Громовой «В институте времени идет расследование» (1964 год).

Так в фантастику пришла новая парадигма, в бесконечное число раз увеличившая число возможных физических вселенных. Персонаж может изменить любое событие в прошлом. В результате ось времени раздваивается, в будущее протягиваются две независимые временные линии. Возникает еще один мир, отличный от нашего, мир, в котором ваша бабушка не встречается с дедушкой, мир, где вас попросту нет. Событие может быть изменено вновь, и линия раздваивается еще раз. Мироздание оказывается подобно разветвленному дереву, причем число ветвей не только может быть сколь угодно большим (и, следовательно, сколь угодно большим может быть число вселенных, в которых существует и развивается альтернативное человечество), но и число это бесконечно увеличивается, ибо свобода воли позволяет человеку менять события, создавая все новые и новые варианты будущего.

* * *

Независимо от писателей-фантастов к аналогичному представлению о мироздании пришли физики – точнее, американский физик Хью Эверетт III. В 1956 году Эверетт писал диссертационную работу об интерпретации решений волновых уравнений квантовой физики, иначе называемых уравнениями Шредингера.

Проблема была вот в чем. Уравнения Шредингера описывали состояние и взаимодействие элементарных частиц. В отличие от классической физики, где любой объект (неважно – атом, планета или галактика) находится каждый момент времени в одном-единственном вполне определенном состоянии, в мире квантов все не так. Состояние элементарной частицы представляет собой волну вероятности, похожую на гребень с широкими, практически бесконечными, краями. Электрон с разной степенью вероятности находится в любом из состояний, являющихся решениями уравнения Шредингера. В каком именно состоянии – невозможно узнать, пока этот электрон не становится объектом наблюдения. И дело даже не в том, что мы всего лишь не знаем, в каком состоянии находится электрон. Пока электрон не наблюдают, он на самом деле находится сразу во множестве (как говорят физики – суперпозиции) состояний!

В момент наблюдения вы фиксируете некое определенное состояние частицы. Иными словами, выбираете из всех состояний частицы одно-единственное. А что же происходит с остальными?

Электрон – вот он, вы его зафиксировали, его состояние уже известно. Но волновая функция электрона говорит о том, что частица находилась еще и в состоянии 2, и в состоянии 3, и в состоянии 4, и еще во множестве других состояний – в таком их количестве, сколько решений имеет уравнение Шредингера, написанное для данной частицы.

Куда в момент наблюдения деваются все решения уравнения, кроме единственного? Нильс Бор и Вернер Гейзенберг утверждали, что, как только частица попадает в «объектив» наблюдателя, все решения уравнения (то есть, все состояния частицы!) коллапсируют, исчезают, остается единственное.

Такая интерпретация событий, происходящих в квантовом мире, получила название копенгагенской, по названию города, где работали Бор и Гейзенберг. Физиков-практиков копенгагенская интерпретация вполне устраивала, поскольку предсказания квантовой физики выполнялись идеально, на сто процентов. Были построены синхрофазотроны, реакторы, открыты новые элементарные частицы. Расчеты атомной бомбы невозможно было провести, не используя уравнение Шредингера!

На вопрос «что происходит?» копенгагенская интерпретация давала однозначный ответ. А вопрос «почему?» физики-экспериментаторы предпочитали не задавать – формулы работают, ну и ладно. Теоретики, которых интересовала философская глубина квантовой теории, вяло продолжали спорить, не находя выхода из противоречия и соглашаясь с тем, что «да, это некрасиво, неправдоподобно, с чего бы волновой функции коллапсировать?.. Но… так устроен мир».

Альберт Эйнштейн говорил о двух критериях, определяющих хорошую теорию. Теория должна обладать внутренним совершенством (быть внутренне непротиворечивой) и иметь внешнее оправдание (соответствовать наблюдениям, эксперименту). Копенгагенская интерпретация квантовой физики полностью оправдывала себя внешне, но оставалась противоречивой внутренне.

Это противоречие и разрешил Хью Эверетт. Идея его проста, она является прямым и непосредственным следствием самой же квантовой теории, но именно потому революционна. Вот что писал Эверетт в своей диссертации:

«…С точки зрения теории все элементы суперпозиции (все „ветви“) являются „действительными“: ни один не более „реален“, чем остальные. Не нужно полагать, что все элементы, кроме одного, так или иначе разрушаются, так как все отдельные элементы суперпозиции индивидуально подчиняются волновому уравнению с полным безразличием к присутствию или отсутствию („реальности“ или нет) любых других элементов…»

Иными словами, никакого придуманного коллапса волновой функции не существует, и в момент наблюдения фиксируется не какое-то единственное состояние частицы, а все сразу! Но каждое состояние фиксируется «своим» наблюдателем. «Наш» наблюдатель обнаруживает электрон в состоянии номер 1, но в то же время наблюдатель номер 2 фиксирует состояние номер 2, наблюдатель 3 фиксирует… и так далее. Сколько решений имеет уравнение Шредингера, столько наблюдателей фиксируют все возможные состояния электрона. Возможно ли это в единственной Вселенной? Нет, невозможно. Значит, в момент наблюдения мироздание «расщепляется» на множество ветвей-вселенных, отличающихся друг от друга только тем, что в одной вселенной электрон наблюдали в состоянии 1, в другой – в состоянии 2 и так далее. Сколько решений имеет уравнение Шредингера, столько вселенных и возникает в момент наблюдения. А поскольку разнообразных событий каждое мгновение происходит великое множество, то и расщепляется мир на великое множество почти неотличимых копий, каждая из которых развивается по своему собственному пути. И потому на самом деле существует не одна вселенная – та, что представлена нашему взору и сознанию, – а великое множество вселенных.

Предвидя возражения, Эверетт писал:

«Аргументы, согласно которым картине мира, представленной этой теорией, противоречит опыт… подобны критике коперниканской теории на том основании, что подвижность Земли как реальный физический факт является несовместимой с интерпретацией природы здравым смыслом, поскольку мы не чувствуем такого движения».

Действительно: как же такое возможно? Из-за того, что состояние электрона или любой другой частицы в любом месте нашей Вселенной описывается уравнением, имеющим не одно, а много решений, каждое мгновение возникает огромное число вселенных? С миллиардами галактик? И в каждой есть Земля? И мы с вами? А из чего они возникают? Откуда берется масса? И как вообще возможно мгновенное появление вселенной, имеющей размеры в миллиарды световых лет? Как быть с постулатом Эйнштейна о том, что ничто не способно перемещаться быстрее света?

Естественные вопросы, подсказанные здравым смыслом. Ответы на эти вопросы дает эвереттика (или, как ее называют физики на Западе: многомировая интерпретация) – область знаний, изучающая многомирие по Эверетту.

Вселенная (Universe) существует не в единственном варианте, а в неисчислимом множестве, которое физики назвали Мультиверсом (Multiverse).

Новые вселенные не возникают «из ничего» в момент наблюдения, они существуют в реальности так же, как существует, а не возникает из небытия, волновая функция. Электрон в любой момент времени находится в суперпозиции всех возможных состояний. И все эти состояния существуют реально, потому что ни одно из них не имеет преимуществ перед другими.

Сказанное относится не только к электрону, но и ко всей нашей Вселенной, и к каждой ее части, и к каждому из нас, потому что и электрон, и мы с вами, и вся Вселенная описываются волновыми функциями, решениями соответствующих уравнений Шредингера. Уравнения для изолированного электрона физики решать умеют, а для сложных систем – нет. Тем более – для систем, состоящих из триллионов элементарных частиц, как мы с вами или Вселенная. Но от того, что физики умеют или не умеют делать, мироздание не становится проще или сложнее – оно такое, какое есть. Это бесконечно сложная квантовая система, проявляющая себя бесконечным (или почти бесконечным) числом классических миров, один из которых мы и наблюдаем вокруг себя. Существуют и другие – как грани бесконечно сложного кристалла (кстати, именно такой образ придумал для описания квантового мира российский физик Михаил Менский, и в физической литературе этот «кристалл» носит название «кристалла Менского»).

Каждый из нас обладает свободой воли. Каждый из нас свободно решает по утрам, например, налить кофе или чай, а может, позволить себе рюмку коньяка. Вы выбрали чай? Это означает, что и другие ваши решения существуют в Мультиверсе – есть мир, в котором вы налили себе кофе, и мир, где вы опрокинули рюмочку коньяка.

Идея Мультиверса позволила разрешить и давний теологический спор, о котором я писал в начале статьи. Да, Бог все знает, и, тем не менее, истинная свобода воли существует. В любой ситуации вы можете поступить так, как вам подсказывают интуиция, совесть, обстоятельства, советы близких – как угодно, и каждый ваш выбор известен Богу, поскольку каждый осуществляется – в своей вселенной. Теологические аргументы в пользу многомирия сейчас активно обсуждаются, и мы поговорим об этом в другой статье.

Эвереттика как область науки значительно изменилась со времени первой статьи Эверетта, как изменилась теория эволюции по сравнению с «Происхождением видов» Дарвина. Российский ученый Юрий Лебедев, например, ввел в обиход понятие склеек, противоположное эвереттовскому ветвлению. Миры не только ветвятся, создавая неисчислимое многообразие Мультиверса, но и «склеиваются», пересекаются, и тогда можно наблюдать интересные феномены появления и исчезновения предметов. А в случае ментальных склеек мы можем «общаться» с самими собой в других ветвях Мультиверса, и тогда нас посещают неизвестно, казалось бы, откуда взявшиеся озарения и идеи.

* * *

23 апреля 1956 года Эверетт успешно защитил диссертацию, и в тот день Вселенная расщепилась, возникла ветвь мироздания, в которой диссертацию защитить не удалось, и опечаленный Эверетт бросил занятия теоретической физикой.

В нашей реальности Эверетт диссертацию защитил и идеи свои в 1957 году изложил в статье «Интерпретация квантовой механики через соотнесенные состояния», опубликованной в престижном журнале «Reviews of Modern Physics».

Научный мир предпочел не заметить работу молодого ученого. Ее так упорно обходили вниманием, что лет двадцать спустя профессор Джеммер назвал работу Эверетта «одним из самых крепких секретов нашего века». А сам автор многомировой интерпретации занялся стратегическим планированием и программированием в фирме Lambda Corp.

В конце семидесятых годов прошлого века физики стали упоминать работу Эверетта в своих публикациях, а сейчас число серьезных теоретических исследований в области многомирия растет, как снежный ком. Современная физика находит для гипотезы Мультиверса все больше убедительных аргументов. Известный русский физик Андрей Линде, автор космологической теории инфляции, говорит о многомирии, как о прямом следствии инфляционной модели. К многомирию пришли и физики, разрабатывающие теорию суперструн. Мультиверс является физикам в огромном многообразии проявлений.

Полтора десятилетия назад 58% ведущих американских физиков считали, что трактовка Эверетта «правильная», 13% полагали, что она «скорее правильная, чем ошибочная», и только 18% отвергали возможность существования Мультиверса. За прошедшие годы число приверженцев эвереттики лишь увеличилось. Лауреат Нобелевской премии, известный физик Стивен Вайнберг сказал во время одной из своих лекций: «О Мультиверсе существует многообразие мнений, и точки зрения ученых значительно отличаются. В аэропорту Остина, по пути на эту встречу, я заметил на прилавке октябрьский выпуск журнала „Астрономия“, имевший на обложке заголовок: „Почему вы живете в множественных вселенных“. Внутри я нашел сообщение о дискуссии на конференции в Стэнфорде, где Мартин Рис сказал, что он уверен в реальности Мультиверса настолько, чтобы держать пари на жизнь его собаки, в то время как Андрей Линде сказал, что готов держать пари на свою собственную жизнь. Что касается меня, то у меня достаточно веры в Мультиверс, чтобы держать пари на жизни и собаки Мартина Риса, и Андрея Линде».

В чувстве юмора физикам не откажешь, но многие ученые, признавая красоту многомировой интерпретации, считают, что доказать реальность Мультиверса будет исключительно трудно, если вообще возможно. Любая теория проверяется экспериментом, наблюдениями. Можно ли наблюдать иные вселенные, иные ветви Мультиверса?

Похоже, что да. Такие эксперименты уже проводятся, и начало им положила работа израильских физиков Авшалома Элицура и Льва Вайдмана, опубликованная в 1994 году.

Как увидеть черную кошку в черной комнате?

Многие физики считают, что многомирие – красивое предположение, действительно избавляющее квантовую механику от странного парадокса коллапсирующей волновой функции. «Но, – продолжают они, – всякая научная теория, согласно Проппу, должна быть верифицируемой и фальсифицируемой. Иными словами, истинно научную теорию можно проверить в эксперименте, а можно и опровергнуть. Однако ни проверить экспериментом, ни опровергнуть предположение о многомирии невозможно, а потому это не физическая теория, а всего лишь философическое измышление».

И это действительно было так лет двадцать назад. Уже в начале девяностых годов прошлого века физики обсуждали несколько вариантов «многомирий» и не представляли, как доказать, что существует на самом деле хотя бы одно из них. Многомирие получалось, например, в расчетах инфляционной модели Большого взрыва, которую предложил Андрей Линде. Если предположения и расчеты правильны, то, оказывается, в результате хаотического процесса инфляции после Большого взрыва возникает не единственная Вселенная, а великое множество вселенных, которые «отпочковываются» друг от друга подобно виноградной грозди. И казалось, что проверить (доказать или опровергнуть) это утверждение не удастся никогда: ведь другие вселенные многомирия по Линде образуются за пределами нашей, видимой, Вселенной!

Однако в 2012 году были опубликованы результаты измерений температуры реликтового излучения в разных точках неба, и неожиданно оказалось, что это излучение не так однородно, как представлялось прежде. Видны странные области с пониженной температурой реликтового фона, и ученые выдвинули гипотезу: наша Вселенная столкнулась с другой, соседней, вселенной, результат этого столкновения мы и наблюдаем. Значит, существуют другие вселенные! Значит, многомирие – реальность?

А есть еще многомирие по Эверетту. Предположение о том, что всякий раз, когда в природе происходит процесс, имеющий несколько возможных исходов, то реализуется не один вариант (в нашей вселенной), а все, какие только возможны (но каждый – в своей вселенной). То есть, в результате любого физического процесса вселенная ветвится, возникают новые вселенные, которые затем развиваются своим путем. У многих физиков (а не у физиков – тем более) сложилось мнение, что доказать многомирие по Эверетту невозможно (недавно считалось, что невозможно доказать многомирие и по Линде). На самом деле и этот вид многомирия можно обнаружить экспериментально. Не только можно – это уже было сделано больше десяти лет назад! А сегодня с помощью иных миров можно наблюдать то, что, казалось, увидеть невозможно в принципе.

Вот пример.

Как обнаружить черную кошку в черной комнате, не зная даже, находится ли там кошка? По идее, нужно или зафиксировать хотя бы один фотон, этой кошкой излученный (но тогда кошка перестает быть черной), или осветить кошку каким-нибудь излучением (но тогда перестает быть черной комната, в которой проводятся измерения). В обоих случаях или кошка, или комната перестают быть черными, и сам эксперимент теряет смысл.

А можно ли обнаружить местоположение черной кошки в черной комнате, не получив от нее ни одного фотона – излученного или отраженного?

Классическая физика дает на этот вопрос однозначный ответ: нет, невозможно. Однако с появлением квантовой физики и, особенно, после работы Хью Эверетта, предположившего существование не одного, а множества ветвящихся миров, ситуация принципиально изменилась. Квантовые законы позволяют узнать, есть ли кошка в комнате, и даже более того – выяснить, где именно она находится, не только не касаясь бедного животного, но не получив от него ни единого фотона. Мы можем сказать «в нашем мире здесь есть кошка» или «в нашем мире здесь ее точно нет», получив информацию из другой ветви эвереттовского многомирия, т. е. мы можем узнать о существовании предмета, не имея от него ни единого бита реальной информации, и все это – благодаря странным свойствам квантового ветвящегося мира.