Миг под названием жизнь: ни прошлого, ни будущего

      Квантовая физика – интереснейшая дисциплина, дающая ответы на некоторые вопросы, ранее считавшиеся исключительно философскими. В частности, огромное число разнообразных экспериментов показало, что в нашем мире существуют принципиально непознаваемые вещи и фундаментальная случайность – а значит, будущее не предопределено, узнать его в точности невозможно.       Одной из горячих тем в этой области была и остаётся волновая функция, которая описывает квантовые объекты в состоянии суперпозиции, и её коллапс при измерении. Большинство специалистов в этой области согласны между собой насчёт того, что поведение элементарных частиц описывается волновой функцией и что в момент измерения суперпозиция “схлопывается” до одного из возможных состояний, которое и покажет прибор. Однако в том, как трактовать наблюдаемое, как его объяснять и какие делать выводы, учёные расходятся. Существует несколько основных гипотез-интерпретаций квантовой механики, у каждой из которых есть как аргументы “за”, так и сомнительные места, которые подвергаются критике специалистами.       Я хочу обсудить одну из них, называемую “многомировой интерпретацией”. Суть идеи в том, что коллапса волновой функции на самом деле не происходит, а вместо этого происходит “разветвление вселенных” на ту, где прибор выдал один результат, и ту, где он выдал противоположный. Существуют обе эти вселенные, причём в одном и том же “месте” и “качестве” (с равной силой и вероятностью), но из-за того, что одна вселенная квантово запутана с одним состоянием элементарной частицы, а вторая с другим, противоположным, они более не могут взаимодействовать, перестают быть одной и той же вселенной.       Я не буду тут разбирать сильные и слабые стороны этой гипотезы, не буду пытаться её доказать или опровергнуть: у меня нет такой задачи, и моей квалификации, моих знаний для этого недостаточно.       Вместо этого я хочу изложить собственную идею, связанную с данной гипотезой.       Моя гипотеза родилась из мысли, что многомировая интерпретация странным образом асимметрична относительно момента измерения: до него вселенная одна, а после – две или более. На эту проблему внимание обратил не только я, но и многие критики гипотезы Эверетта. Однако я предлагаю вместо того, чтобы отбрасывать многомировую интерпретацию, распространить её и в прошлое тоже.       По современным представлениям о квантовой механике для коллапса волновой функции не нужен ни наблюдатель как существо, ни разум у этого наблюдателя, ни даже прибор. Актом “измерения”, разрушающим суперпозицию, является любое взаимодействие квантового объекта с системой, обладающей высокой степенью взаимной квантовой запутанности, и чем выше эта степень запутанности, тем быстрее и более необратимо (если можно так выразиться) наступает коллапс.       Также важно понимать причину, по которой дело обстоит именно так: информация не существует без носителя, не может быть передана или получена без него, – а значит, для получения информации об элементарной частице (её траектории или спине) с ней должно что-то провзаимодействовать, и из результатов этого процесса мы потом получим информацию. Проблема в том, что на квантовом уровне при любом взаимодействии свойства всех участвующих в нём “объектов” меняются. До взаимодействия поведение частицы описывалось отдельной волновой функцией, но после того, как она вступает в контакт с другой частицей-волной или их множеством, волновая функция описывает уже их общее поведение (и это не совсем то же уравнение, которое было до того) – именно это и называется квантовой запутанностью.       Сложный вопрос, на который чёткого ответа пока нет, состоит в том, когда именно и при каких условиях частица может перестать быть запутанной с другими частицами и снова войти в состояние суперпозиции, описываемое отдельной волновой функцией. Известно, что это в какой-то момент происходит, но как и почему – непонятно.       После этого краткого экскурса я могу наконец вернуться к своей идее. Начать стоит с того, что элементарных частиц во вселенной очень много – и практически всегда было очень много. Кроме того, частицы постоянно самопроизвольно рождаются, а при взаимодействии одни частицы могут превращаться в другие (этот процесс лежит в основе образования всех химических элементов). Соответственно, взаимодействие частиц, приводящее к квантовой запутанности, происходило всегда и продолжает происходить бесчисленное количество раз каждую секунду.       При этом с точки зрения многомировой интерпретации не должно быть никакой принципиальной разницы между вселенной сейчас и вселенной в первые мгновения после её возникновения: элементарные частицы одни и те же, законы, по которым они существуют и взаимодействуют, тоже. То есть предполагаемое Эвереттом “ветвление вселенных” не является феноменом настоящего времени, когда люди измеряют спин некого электрона или фотона, а происходило всегда – или, если точнее, с момента возникновения “среды”, с которой элементарная частица может запутаться таким образом, чтобы по этой среде пошла волна значимых и необратимых изменений. Ключевой вывод: “мультивёрс” не “возникает” в некий момент, а существовал практически с самого начала.       Побочный вывод: это делает невозможным существование “всеведущего” чего угодно. Если существо, сущность или объект, которому приписывается обладание всей информацией во всей её полноте, не нарушает законов, по которым существует информация, то возникает сразу два противоречия. Во-первых, оно должно быть больше, чем весь мультивёрс в его четрёхмерной форме, потому что иначе оно не сможет вместить в себя информацию о нём и всех состояниях всего, что есть в этом кластере вселенных. И, во-вторых, это существо должно быть способно на измерения квантовых объектов без запутывания с ними, то есть без коллапса волновой функции.       Ещё один важный нюанс заключается в том, что вселенные могут не только “делиться”, но и “сливаться”, если в результате некоторой последовательности квантовых преобразований различия между ними исчезают. Это возможно потому, что информация о прошлом хранится в ограниченном объёме, а для большого множества объектов квантовой природы не хранится вовсе. Невозможность установить точно траекторию элементарной частицы действует не только в настоящем и будущем, но и в прошлом – а значит, полное познание нашей вселенной невозможно в принципе. И, следовательно, не только её будущее не является фиксированным, а представляет собой облако вероятностей, но и прошлое!       Вдумайтесь! Мы привыкли считать, что наше прошлое – это нечто определённое, однозначное, но на самом деле оно определено строго по степени наших знаний о нём. История – это не единственная линия событий, а пучок, суперпозиция всех линий, которые включают в себя некоторый набор фактов (информационных срезов) с фиксированными связями между ними. Мы живём не в одной вселенной, а сразу во всех, в которых известные нам события происходили в известной нам последовательности. И при этом, пока мы не знаем доподлинно, промежутки между этими фактами-событиями могут быть заполнены каким угодно образом из возможных – точнее, даже заполнены всеми ими сразу.       Коллапс волновой функции происходит не со вселенной, а с конкретным объектом или их множеством. Суть процесса не в том, что вселенная в момент измерения “разветвляется”, а в том, что объект, вступающий в квантовую запутанность с другим объектом, получает информацию о том, в каком множестве вселенных он находится. Если вернуться к конкретике, то при измерении прибором спина элементарной частицы в суперпозиции не “вселенная делится на две, в одной из которых прибор показывает спин вверх, а в другой спин вниз”, как это трактуют некоторые, а прибор и все, кто узнаёт результаты его измерения, перемещаются из вселенной, в которой спин данного электрона известен не был, во вселенную, в которой он показал тот или иной результат. То есть результат измерения меняет не весь мультивёрс, а лишь положение конкретного наблюдателя в этом мультивёрсе.       Интересно также, что мысленный эксперимент, придуманный Максом Тегмарком для подтверждения многомировой интепретации Эверетта, не является мысленным и не требует постановки, а является объяснением того, почему мы ещё живы и наблюдаем то, что наблюдаем: в тех вселенных, где мы к этому моменту мертвы, мы как наблюдатели не существуем.       Эксперимент Тегмарка по форме весьма схож с “котом Шрёдингера”. Идея была в том, чтобы связать жизнь/смерть наблюдателя с результатами измерения квантового объекта: если прибор показывает спин вверх, то человек продолжает жить, а если спин вниз, то умирает. И фокус в том, что при постановке подобного эксперимента наблюдатель – со своей точки зрения, на основе того, что ещё жив, – знает, что прибор измерил спин вверх каждый раз, когда эксперимент проводился. Этот наблюдатель НИКОГДА не увидит на экспериментальном приборе спин вниз, потому что в этом случае он будет мёртв и не увидит ничего вообще. И данный наблюдатель, если он провёл эксперимент на себе много раз подряд, очевидно будет убеждён в истинности многомировой интерпретации – потому что в иных интерпретациях то, что он остался жив после такого ряда экспериментов, является крайне маловероятным событием.       Если же принять изложенную мной версию гипотезы Эверетта, то получается, что аналогичный по сути эксперимент был для каждого из нас поставлен самой природой бесчисленное количество раз. Всякий раз, когда я мог умереть в результате одного из исходов вероятностного процесса, – речь не только о внешних воздействиях, но и о естественных физико-химических процессах внутри моего тела, потому подобных случаев множество, – “я” делился на две версии, одна из которых умирала и отправлялась в соответствующую вселенную, а другая оставалась жить. И так – для КАЖДОГО существа и каждого объекта вообще.       Именно это – в рамках моей гипотезы, разумеется, – объясняет “самосогласованность” вселенной, то, что она такова, что звёздные системы и планеты сформировались, что жизнь на Земле возникла, в процессе эволюции на ней появились люди и конкретно мы появились на свет. Дело вовсе не в том, что иначе быть не могло или кто-то специально создал вселенную такой и нас в ней. Дело в том, что вселенные, в которых нас нет, слишком “далеко” от нас и мы не можем их наблюдать. И поэтому мы никогда не обнаружим в прошлом нашего мира ничего такого, что делает наше собственное существование принципиально невозможным.       Пожалуй, стоит подчеркнуть один момент. “Объективно существуют” – если можно так выразиться, потому что в ряде случаев возникают проблемы с самой концепцией “существования”, – вообще ВСЕ варианты вселенной, которые допустимы с точки зрения квантовых законов, то есть могли возникнуть в соответствии с ними. Однако большая часть вселенных мультивёрса нам принципиально недоступна: там творится такая квантасмогория, что в них невозможно существование классических наблюдателей, да и вообще существование: слишком велика степень неопределённости всего, включая время, потому есть “проблемы” с причинно-следственными связями.       Но то, что каждый вариант мира “существует”, вовсе не делает их равновозможными для нас. Физический смысл вероятности в мультивёрсе – это толщина пучка историй, приводящих в нужное “место”, мощность множества путей, которые ведут к целевому состоянию. Поэтому миры, которые могли возникнуть большим числом способов, не равны тем, к которым могла привести лишь строго заданная, единственная линия квантовых событий, хотя формально существуют они одинаково. Можно предположить, что гравитационная масса вселенной прямо пропорциональна её вероятности, то есть количество "тёмной материи" сопоставимо с числом вселенных в суперпозиции, и тогда получится, что менее вероятные вселенные в мультивёрсе физически намного легче, чем более вероятные.       Считаю важным отметить также, что данная концепция не отрицает концепцию “невозможности”: если некий вариант вселенной не мог возникнуть никак, нет ни одного пути, которым кванты могли бы в него сложиться, либо в нём нарушаются квантовые законы, то такого мира не существует.       Также эта гипотеза предлагает интересный ответ на вопрос о путешествиях в прошлое и его изменениях. С одной стороны, такое перемещение – во вселенную, состояние которой неотличимо от известного прошлого, – принципиально вполне возможно. Ведь вселенные не только делятся, но и сливаются обратно, и особой разницы между перемещением во времени (в рамках доступных ветвей мультивёрса) “вперёд” и “назад” нет.       С другой стороны, остро встаёт вопрос философского характера: является ли “вселенная, неотличимая от прошлого” этим самым прошлым?       Кроме того, с учётом вышеизложенного появляется вопрос о том, куда именно, в какое конкретно “прошлое” из всей совокупности возможных произойдёт перемещение?       Ну и, конечно, никаких временных парадоксов не возникает. Что бы человек ни сделал “в прошлом”, на мир “будущего”, который он покинул, это никак не повлияет. Изменения коснутся только его “настоящего”, того мира, в котором хронопутешественник себя осознаёт. Потому что, как уже было сказано выше, меняется не мультивёрс, а только положение наблюдателя в нём.