Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина - Терри Пратчетт

У принципа наименьшего действия другой стиль — он глобален. Он говорит нам, что для путешествия из пункта А в пункт Б частица должна каким-то образом увидеть все возможные пути между этими точками. Она должна вычислить действие, необходимое для движения по каждому из этих путей и выбрать наименьшее. Это «вычисление» не локально, потому что включает в себя весь путь (пути) и в некотором смысле должно быть проведено до того, как частица решит, куда ей двигаться. Вот она естественная интерпретация математики — частицы оказываются наделены чудесной дальновидностью и способностью выбирать, прямо-таки обладают рудиментарным видом интеллекта.

Так что же верно? Бессмысленный кусок материи, постоянно подчиняющийся местным правилам или квазиразумное существо с огромными вычислительными способностями, которое среди всех возможный путей предусмотрительно может выбирать то, на преодоление которого потребуется меньше всего сил?

Мы то знаем, что выбрали бы сами.

Интересно, что принцип наименьшего действия является механическим аналогом интерпретации Фейнмана в оптике. Они действительно очень похожи. Да, вы можете сформулировать математику квантовой механики таким образом, что она будет подразумевать, что свет следует по всем возможным путям и складывает их. Но нельзя слепо верить, что это описание реальной физики реального мира, даже если оно работает в математике.

Последователи теории мультивселенной не только безоговорочно в это верят, но и идут дальше: не история одного фотона отразилась от зеркала, но история всей вселенной. Это тоже является суммой всех возможностей — использование квантовой волновой функции Вселенной вместо интенсивности света, обусловленного фотонами, так что мы можем интерпретировать математику в похожем смысле. Вселенная действительно совершает все возможные действия. Мы видим лишь то, что случается, когда все эти возможности складываются вместе.

Конечно, есть более «реальное» объяснение: вселенная плывет, подчиняясь местным законам квантовой механики, и делает ровно одно действие… которое только случайно, по чисто математическим причинам, равно сумме всех действий, которые она могла бы сделать.

Ну и что вам больше нравится?

Математически, если верно одно, верно и другое. Однако с физической точки зрения они совершенно по-разному объясняют устройство мира. Наше мнение таково, что, как и в случае с частицей, их математическое равенство не обязывает вас принимать их физические описания за святую истину (учитывая, что эквивалентом законов Ньютона и принципа наименьшего действия является разумная частица, обладающая способностью предсказывать будущее).

Многомировая интерпретация квантовой механики держится на непрочном основании, хотя его математические основы безупречны. Но обычное представление этой интерпретации идёт дальше, добавляя изрядную долю рассказия. Именно это и привлекает авторов научной фантастики и очень жаль что оно простирает интерпретацию далеко за пределы переломного момента.

Обычно мы говорим следующее. В любой момент времени, когда бы ни был совершён выбор, вселенная распадается на серию «параллельных миров», в которых происходит каждый из вариантов. Да, в этом мире вы просыпаетесь, съедаете свои кукурузные хлопья на завтрак и отправляетесь на работу. Но где-то в просторах мультивселенной, существует другая вселенная, в которой на завтрак у вас была рыба, поэтому вы вышли из дома минутой позже, так что когда вы переходили дорогу, у вас случилось небольшое недоразумение с автобусом, которое для вас оказалось фатальным.

Ошибочно здесь как ни странно не утверждение о том, что мир это в «действительности» сумма многих других. Возможно на квантовом уровне так и есть. Почему нет? Однако неправильно описывать эти альтернативные миры с точки зрения человека, как сценарий, согласно которому всё происходит в соответствии с повествованием, которое имеет смысл для человеческого ума. Тогда как миры с рыбой и автобусом не имеют смысла вообще. И ещё менее допустимо делать вид, что каждый из этих параллельных миров это небольшая вариация на тему нашего, в котором некоторые выборы на уровне человека происходят по разному.

Если эти параллельные миры существуют, то они описываются различными изменением квантово-волновых функций, сложность которых находится за пределами человеческого понимания. Результат не обязательно должен соответствовать сценариям понятным человеку. Подобно того как мелодия сыгранная на кларнете может быть разложена на чистые тона, но большинство комбинаций этих тонов не будет соответствовать мелодии, сыгранной на любом кларнете.

Рыба и автобусы являются естественными компонентами человеческого мира. Естественные компоненты квантовых волновых функций мира это не квантовые волновые функции рыбы и автобусов. Они совсем другие и по другому перекраивают реальность. Они изменяют спин электрона, полюсы и термодинамические фазы.

Они не превращают кукурузные хлопья в рыбу.

Это похоже на то, чтобы взять историю, случайно изменить буквы, поменять местами слова, и возможно изменить указания для наборщика, чтобы буквы не соответствовали ни одному известному алфавиту. Вместо того чтобы из гимна Анк-Морпорка получить песню про Ёжика вы получите бессмыслицу. Очень похоже на то.

По словам Макса Тегмарка, написавшему в майском номере Scientific American за 2003 год, в настоящее время физики признают четыре уровня параллельных вселенных. На первом уровне в некоторых отдалённых уровнях вселенных практически точно повторяется то, что происходит в нашей области. Второй уровень подразумевает более или менее изолированные «пузырьки», зародыши вселенных, в которых различные аспекты физических законов, вроде скорости света, являются другими, хотя основные законы остаются такими же. Третий уровень это многомировой квантовый параллелизм Эверета. Четвертый уровень включает совершенно различные физические законы, не только вариации на тему нашей собственной вселенной, а совершенно различные системы описываемые всеми мыслимыми математическими структурами.

Макс предпринимает героическую попытку убедить нас в том, что все эти уровни действительно существуют, что возможно сделать проверяемые предсказания, ошибочность которых может быть установлена научным путём и так далее. Ему даже удаётся переосмыслить принцип бритвы Оккама, который состоит в том что объяснения должны быть по возможности просты.

Все эти размышления, как может показаться являются отличительными признаками космологии и физики. И как раз тот вид теоретизирования, который следует обсудить в этой книге: творческий, ошеломляющий и передовой. Мы вынуждены сделать такой вывод, хотя эта аргументация имеет серьезные недостатки. Очень жаль, что концепция параллельных миров очень богата рассказием, отчего любой автор научной фантастики будет пускать слюнки подобно собаке Павлова.

Что ж, обобщим несколько точек теории Тегмарка, опишем несколько доказательств, которые он приводит в её пользу, выскажем несколько критических замечаний и позволим вам сформировать своё мнение в этом вопросе.

Параллельные миры 1 уровня возникают если (и отчасти потому что) пространство бесконечно. Не так давно мы сказали вам, что оно конечно, потому что Большой Взрыв случился определённое время назад, так что у вселенной не было времени чтобы расширится до бесконечности.[67] Однако очевидно что данные о реликтовом излучении не содействуют в определении конечности вселенной. Даже очень большая и конечная вселенная создавала бы точно такие же данные.

— Существует ли копия вас, читающая эти строки? — спрашивает Тегмарк. Если предположить, говорит он, что вселенная бесконечна, то даже маловероятные события где-нибудь могут иметь место. Ваша копия довольно вероятна, так что она может иметь место. Где? Непосредственные вычисления показывают, что «ваш близнец находится в галактике примерно в 10 в 10^21 степени метров отсюда». Не в 10 в 21 степени метров, что уже в 25 раз больше наблюдаемой вселенной, а в 1 с 1028 нолями. И не только: полная копия (наблюдаемой части) нашей вселенной должна существовать в 10 в 10^118 степени метров… А дальше..

Нам нужен подходящий смысл поговорить о действительно больших числах. Символы вроде 10^118 слишком формальны. Записывать все эти нули бессмысленно и просто невозможно. Вселенная огромна, а мультиверсум ещё огромней. Не так что просто подобрать числа чтобы выразить насколько она больше, а подобрать что-то действительно читабельное ещё труднее.

К счастью мы уже решили эту проблему, условившись, что если n — любое число, тогда n-плекс означает 10 в степени n, что означает единицу с n нолями.

Если n=118, тогда получается 118-плекс, что приблизительно равно числу протонов во вселенной. Когда n = 118-плекс, то у нас получается 118-плексплекс — число о которым Тегмарк просил нас подумать — 10 в степени 10 в степени 118. Эти числа возникают из-за того, что объем Хаббла — наблюдаемая вселенной — имеет огромное, но конечное число возможных квантовых состояний.