Мультивселенная может быть частью более глубокой реальности — уникальной и вполне постижимой

В наши дни, однако, Вселенную трудно назвать понятной или даже уникальной. «Самая непостижимая вещь во вселенной — это то, что она понятна», однажды сказал Альберт Эйнштейн. Фундаментальная физика переживает кризис, связанный с двумя популярными концепциями, которые часто называют «multiverse» и «uglyverse», что дословно расшифровывается как «множественная вселенная» и «уродливая вселенная».

Как устроена вселенная?

«Мультивселенная может быть самой опасной идеей в физике», считает южноафриканский космолог Джордж Эллис. Сторонники множественной вселенной отстаивают идею существования неисчислимого множества других вселенных, некоторые из которых имеют совершенно другую физику и число пространственных измерений; в этих вселенных вы, я и все остальные могут существовать в виде бесчисленных копий.

Среди современных примеров есть такой: законы физики, по всей видимости, точно настроены таким образом, чтобы позволить существование разумных существ, которые могут обнаружить эти законы — это совпадение, требующее объяснения. С самых первых дней науки обнаружение маловероятного совпадения приводило к необходимости объяснять его, искать скрытую причину и мотив.

И если совпадение кажется способствующим появлению сложных структур, жизни или сознания, нам не стоит даже удивляться, что мы оказались во вселенной, которая позволяет нам существовать в первую очередь. С появлением мультивселенной все изменилось: каким бы невероятным ни было совпадение, в миллиардах миллиардов вселенных, составляющих мультивселенную, хоть где-нибудь — оно будет. Нет никаких очевидных принципов для физиков ЦЕРН в поиске новых частиц. Но это «антропное рассуждение», в свою очередь, подразумевает, что мы не можем ничего предсказывать. И нет никакого фундаментального закона, который можно было бы обнаружить за случайными свойствами вселенной.

Как считает физик-теоретик Сабина Хоссенфельдер, современная физика была сбита с толку своим влечением к «прекрасному», что привело к возникновению математически элегантных, спекулятивных фантазий без каких-либо связей с экспериментами. Совершенно иной, но не менее опасной стала другая проблема — «уродливая вселенная». И то, что физики называют «красотой», это структуры и симметрии. Физики «потерялись в математике», считает она. Если мы не можем полагаться на такие концепции более, разница между пониманием и простым соответствием экспериментальным данным будет размыта.

«Почему законам природы не плевать на то, что я считаю прекрасным?», справедливо задается вопросом Хоссенфельдер. Обе проблемы имеют почву под собой. Конечно, природа могла бы быть сложной, путанной и непостижимой — если бы она была классической. И ответ таков: им плевать. Природа квантово-механическая. Но природа не такая. Состояние вашего автомобиля не связано с цветом платья вашей жены. И хотя классическая физика — это наука о нашей повседневной жизни, в которой объекты отделимы друг от друга, квантовая механика иная. Такие корреляции составляют структуру, а структура это красиво. Но в квантовой механики все вещи находятся в причинно-следственной зависимости друг от друга, что Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии».

Квантовая механика, в частности, прекрасно к ней относится. И напротив, мультивселенную, похоже, трудно отрицать. В каждом из случаев оказывается, что электрон проходит мимо обе щели каждый раз. Выстрел отдельными электронами в экран с двумя щелями приводит к появлению интерференционной картины на детекторе за экраном.

В квантовой механике различные реальности могут накладываться одна на другую (вроде «частица здесь» и «частица там» или «кот жив» и «кот мертв»), подобно волнам на поверхности озера. Квантовая физика — это наука, стоящая за ядерными взрывами, смартфонами и столкновениями частиц — и она известна своими странностями, вроде кота Шрёдингера, существующего в подвешенном состоянии между жизнью и смертью. Это называется суперпозицией, и именно она приводит к появлению интерференционной картины. Частица может быть наполовину здесь и наполовину там.

Однако почему-то наша повседневная жизнь каким-то образом защищена от слишком большого количества квантовых странностей. Первоначально разработанная для описания микроскопического мира, квантовая механика в последние годы показала, что она управляет все более крупными объект, если они достаточно изолированы от окружающей среды. Никто никогда не видел полуживого кота и всякий раз, когда вы измеряете положение частицы, вы получаете определенный результат.

«Множество миров» Эверетта на самом деле представляют лишь один из примеров мультивселенной — один из четырех. Прямая интерпретация предполагает, что все возможные варианты реализованы, хоть и в разных, но параллельных реальностях «ветвей Эверетта» — названных в честь Хью Эверетта, который первым отстаивал эту точку зрения, известную как многомировая интерпретация квантовой механики. Два других не так интересны, а третий это «ландшафт теории струн», к которому мы вернемся позже.

Однако этот вывод лежит лишь на поверхности. Обращаясь к квантовой механике, чтобы оправдать красоту физики, мы похоже жертвуем уникальностью вселенной. Он лишь кажущаяся или «эмерджентная», как утверждает философ Дэвид Уоллес из Университета Южной Калифорнии. В такой картине обычно упускается то, что мультивселенная Эверетта не является фундаментальной.

Ключевым для обоих явлений является концепция «запутанности», на которую в 1935 году указали Эйнштейн, Борис Подольский и Натаниэль Розен: в квантовой механике система двух запутанных спинов с нулевой суммой может состоять из суперпозиции пар спинов с противоположным направлением вращением при абсолютной неопределенности направлений вращения отдельных спинов. Чтобы понять этот момент, нужно понять принцип, лежащий как в основе квантовых измерений, как и «жуткого действия на расстоянии». Запутанность это природный спооб объединения частей в целое; отдельные свойства составляющих перестают существовать в пользу сильно завязанной общей системы.

С точки зрения местного наблюдателя информация рассеивается в неизвестной среде и начинается процесс «декогеренции». Всякий раз, когда квантовая система измеряется или связывается с окружающей средой, проявляется важная роль запутанности: квантовая система, наблюдатель и остальная часть вселенной переплетаются между собой. Декогеренция работает как застежка-молния между параллельными реальностями квантовой физики. Декогеренция это агент классичности:  она описывает потерю квантовых свойств, когда квантовая система взаимодействует с окружением. Наблюдатель наблюдает живого кота или мертвого кота, но ничего промежуточного. С точки зрения наблюдателя, вселенная «раскалывается» на отдельные ветви Эверетта. Фактически, с этой точки зрения вся вселенная является квантовым объектом. Для него мир кажется классическим, хотя с глобальной точки зрения он все еще остается квантово-механическим.

Квантовый монизм

Шаффер размышлял над вопросом, из чего состоит вселенная. И вот здесь мы привлекаем интереснейшую концепцию «квантового монизма», предложенного философом Джонатаном Шаффером. Согласно квантовому монизму, фундаментальный слой реальности состоит не из частиц или струн, а из самой вселенной, понимаемой не как сумма составляющих ее вещей, а скорее как единое запутанное квантовое состояние.

Однородность и крошечные колебания температуры космического микроволнового фона, которые указывают, что наблюдаемую вселенную можно проследить назад до единого квантового состояния, обычно связанного с квантовым полем первичной инфляции, поддерживают эту точку зрения. Подобные мысли высказывались и ранее, например, физиком и философом Карлом Фридрихом фон Вайцзеккером: принятие квантовой механики всерьез предсказывает уникальную единую квантовую реальность, лежащую в основе мультивселенной.

Поскольку запутанность универсальна, она не ограничивается нашим космическим пузырем. Более того, этот вывод распространяется на другие концепции мультивселенных. Какой бы ни была мультивселенная, если вы принимаете квантовый монизм, все будет частью единого целого: всегда будет существовать более фундаментальный слой реальности, лежащий в основе множества вселенной внутри мультивселенной, и этот слой будет уникальным.

Отличает их только перспектива: то, что с точки зрения локального наблюдателя будет похоже на «множество миров», в действительности представляет собой единую уникальную вселенную с глобальной точки зрения (например, существа, которое может увидеть целую вселенную извне). И квантовый монизм, и эвереттовская многомировая интерпретация являются предсказаниями квантовой механики.

Фактически, изначальная мотивация Эверетта состояла в разработке квантового описания всей вселенной в терминах «универсальной волновой функции». Другими словами, множество миров — это квантовый монизм глазами наблюдателя, располагающего ограниченной информацией о вселенной. Взгляните на это, как через мутное окно: природа разделена на множество кусочков, но это лишь искажение перспективы.

Монизма и множественных миров можно избежать, но лишь в том случае, если кто-либо изменит формализм квантовой механики — обычно это вступает в противоречие со специальной теорией относительности Эйнштейна — или кто-то представит квантовую механику не как теорию о науке, но как о знании: человеческие представления, но не наука.

Кроме того, квантовый монизм также устраняет необходимость множественной вселенной, поскольку предсказывает корреляции, реализованные не только в отдельной рожденной вселенной, но и в любой отдельной ветви мультивселенной. В своем нынешнем виде квантовый монизм следует рассматривать в качестве ключевого понятия в современной физике: он объясняет, почему «красота», воспринимаемая в виде структуры, корреляции и симметрии между внешне независимыми сферами природы, является не искаженным эстетическим идеалом, а следствием расщепления природы из единого квантового состояния.

Потому что самые мелкие составляющие не будут являться фундаментальным слоем реальности. Наконец, квантовый монизм может решить кризис экспериментальной фундаментальной физики, которая полагается на все более крупные коллайдеры для изучения все более мелких составляющих природы. Изучение основ квантовой механики, новых сфер квантовой теории поля или крупнейших структур в космологии может быть таким же полезным.

В конце концов, этого стремления у нас не отнять. Все это означает, что мы не должны прекращать поиски. Где-то там, глубоко внизу, существует уникальная, понятная и фундаментальная реальность.

Расскажите в нашем чате в Телеграме. Это не может не радовать, да?