Текст книги "Вселенные: ступени бесконечностей (СИ)"

Автор книги: Павел (Песах) Амнуэль

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 25 страниц) [доступный отрывок для чтения: 10 страниц]

Можно ли предположить, что наша Вселенная (или любая другая) возникла не естественным путем, а была создана искусственно? Разумеется, можно. Никаких проблем: примите это в качестве аксиомы и живите с этой аксиомой, никак не влияющей на ваши научные изыскания. Поэтому я не вижу никакого смысла выделять так называемые искусственные многомирия в отдельный тип многомирий. Отличить искусственные многомирия от естественных невозможно, поскольку, кроме изначально принятой аксиомы, они ничем друг от друга не отличаются.

Читатель может мне возразить: поскольку существует множество типов многомирий, причем, как утверждают современные исследователи, число как многомирий, так и их типов, бесконечно велико, то в этом бесконечном множестве наверняка найдутся и многомирия (причем тоже бесконечное количество), созданные искусственно. Наверняка найдутся многомирия (причем всех типов – ландшафтного, инфляционного, эвереттовского и т. д., и т. п.), возникшие в результате действий некой внешней для них силы, которую можно назвать Богом, Создателем и пр. Однако, следует ли выделять эти многомирия в отдельный тип? На мой взгляд – нет, не только не следует, но это определенно противопоказано с научной точки зрения, поскольку, в отличие от всех прочих научных идей, эту идею принципиально невозможно ни доказать, ни опровергнуть.

В свое время аналогичная по видимости ситуация сложилась и в процессе доказательства самого существования многомирия. Поскольку изначально – во всяком случае, для эвереттовской интерпретации, – предполагалось, что разветвившиеся миры более между собой не взаимодействуют, то невозможно доказать существование других вселенных (параллельных, как их называли, что тоже оказывало свое психологическое воздействие и влияло на выводы) так же, как невозможно доказать или опровергнуть существование Бога. Таким образом, многомирие изымалось из ареала науки и передавалось в ведомство философии и теологии. В этом смысле метанаука о многомирии прошла ту же стадию, в какой находится идея существования искусственно созданных многомирий. Однако, в отличие от идеи Бога, Высшей силы, Создателя и пр., в науку о многомирии была внесена аксиома о склейках, о том, что вселенные развиваются не независимо, но могут взаимодействовать, и тогда у науки появилась возможность перейти к поискам таких взаимодействий, поискам, которые привели к успеху во втором десятилетии нынешнего века.

Здесь мы имеем дело не столько с физикой, сколько с психологией – точнее, с таким понятием, как психологическая инерция. Хорошей иллюстрацией психологический инерции является старый (середины ХХ века) научно-фантастический рассказ Джоунса «Уровень шума». В то время ученые были убеждены в том, что антигравитации не существует в природе, антигравитация противоречит главным законам физики (как и вечный двигатель, к примеру), а потому и исследования по обнаружению антигравитации бессмысленны. Естественно, такие исследования или не проводили вовсе, или, если какой-нибудь фрик и занимался подобными исследованиями, у него ничего не получалось, что лишний раз убеждало ученых в справедливости основной идеи. Ситуация изменилась, когда военные показали ученым «документальный фильм» об изобретателе антигравитационного двигателя. Более того, ученым были представлены обломки «реального» антигравитационного летательного аппарата. Испытание аппарата прошло неудачно, изобретатель погиб, записи его сгорели вместе с аппаратом. Но видите: аппарат существовал, вот кадры его полета, вот обломки. Психологический барьер в умах ученых был преодолен, и в результате (в рассказе, конечно) антигравитационная машина была сконструирована.

Аналогичная история произошла и в физике многомирий. Нынешнее состояние этой науки, которая была всего лишь полвека назад сомнительной теоретической дисциплиной, а ныне проникла (причем сугубо практически) чуть ли не во все области нашего бытия, это, повторяю, ее нынешнее активное состояние обязано своим возникновением в значительной части тому, что в начале двадцатых годов создался, наконец, среди физиков консенсус относительно использования аксиомы склеек наравне с аксиомой ветвлений. Вера физиков в то, что взаимодействие различных ветвей (в эвереттовском многомирии) и различных вселенных (в других видах многомирий) есть реальный эффект, позволила преодолеть теоретические трудности и найти не только правильные решения уравнений Шредингера в их модифицированной форме, но и поставить конкретные эксперименты, которые и вывели науку о многомирии на ее нынешний уровень.

В классификации многомирий нет нужды в аксиоме искусственности. Сказанное не относится к литературной деятельности. В фантастической литературе аксиома (или, как говорят сами фантасты: прием) искусственности – чрезвычайно плодотворный способ создания сюжетов, поскольку позволяет ставить множество этических, моральных и психологических (вплоть до психопатии) мысленных экспериментов, придумывать новые сюжеты и т. д. При этом число и типы многомирий, в этих сюжетах задействованных, никак не зависят от изначально принятой аксиомы искусственности.

* * *

Сказанное относится и к последнему из упомянутых Ступальским в его монографии типу многомирий – так называемому окончательному многомирию, определение которого таково: каждая возможная вселенная реальна и служит реализацией всех возможных математических уравнений. Не думаю, что имеет смысл специально доказывать, что любое из уже классифицированных многомирий (эвереттовское, инфляционное, бранное и пр.) и любое из многомирий, которые будут обнаружены в результате дальнейших исследований, является реализацией какого-то математического уравнения. «Окончательная мультивселенная» не может быть классифицирована, как некий тип многомирия, поскольку является, по идее, надсистемой многомирий – переходной идеей к той науке о бесконечности бесконечностей, которая была создана для решения задач многомировой физики, и о которой пойдет речь ниже.

* * *

Барбуровские многомирия относятся к классу многомирий, в которых отсутствует такое имманентное свойство материи как время. Барбур (Barbour, 1999) рассматривал широко распространенную в конце ХХ – начале ХХI века концепцию о том, что время, как последовательность событий, есть субъективное представление наблюдателя о мироздании. Вне этого сугубо субъективного представления времени как имманентного свойства материи не существует. Барбур рассматривал не отдельные классы многомирий с отсутствующим времени, он полагал, что времени не существует в нашем, эвереттовском, альтерверсе, и то, что мы называем временем, есть иллюзия сознания. «На самом деле» во Вселенной существует все, что мы можем расположить по временой оси – от момента Большого взрыва до полного распада атомов и частиц. Барбур представил такую Вселенную в виде отдельных «кадриков» некоего фильма, который лишь сознание наблюдателя «собирает» и располагает в определенной причинно-следственной последовательности. В отсутствие сознательного наблюдателя все «кадры», то есть, все «моментальные снимки» Вселенной присутствуют в безвременном пространстве.

Идеи Барбура отошли на периферию физического исследования многомирий, хотя физики и предполагали, что многомирия без времени могут, в принципе, существовать. Математического фундамента у барбуровской вселенной не было, и потому к рассмотрению этой проблемы физики вернулись только в 2032 году, после опубликования работы Vilmar & Konstantiniv (2032), где впервые были математически рассмотрены многомерные физические пространства, в которых исключено действие законов термодинамики и, следовательно, отсутствует стрела времени. Физически альтерверсы, описанные Вильмаром и Константиновым, имеют очень мало общего с мирами Барбура, которые были скорее онтологической фантазией. Лишь отсутствие стрелы времени позволило авторам назвать открытые ими многомирия именем Барбура.

* * *

Фрактальные многомирия описаны в другой работе тех же авторов (Vilmar & Konstantiniv, 2033). Здесь, как и в случае барбуровских многомирий, выбрано не очень удачное название, поскольку множества Мандельброта были использованы лишь на начальной стадии построения многомирий данного типа. Однако в науке чаще приживаются самые странные названия, данный случай не исключение. Примером такого странного названия может служить хотя бы всем известный Большой взрыв (Big Bang), который на самом деле не имел ничего общего с взрывными процессами. Прижилось и название «фрактальные многомирия», хотя более поздние исследователи этого класса многомирия пытались дать им более правильные названия: например, переносимые многомирия, поскольку речь шла об открытых Вильмаром и Константиновым классах так называемых переносимых операторов, порождающих, в свою очередь, новый класс решений нелинейных квантовых уравнения. Некоторые физики и сейчас полагают, что фрактальные многомирия являются лишь математической абстракцией, однако большинство исследователей выводят эти многомирия в физическую реальность, в соответствии с идеями Тегмарка (Tegmark, 2007).

* * *

Фрактально-дрейфовые многомирия были открыты Войзером и Башевисом (Voyzer & Bashevis, 2052), эти многомирия описываются инфинитной математикой и физически не существуют, если описывать мироздание «классическими» уравнениями Шредингера, поскольку в описании фрактально-дрейфовых многомирий в квантовых уравнениях линейная часть вообще отсутствует и уравнения принципиально нелинейны. Иными словами, фрактально-дрейфовые многомирия существуют как деятельность наблюдателей, обладающих сознанием (и разумом). Эти миры могут быть и материальными, но в бесконечно большом числе случаев они являются ментальными мирами – мультивидуум в них проявляет себя, не имея материальных возможностей приложения. Внешне же для наблюдателя из эвереттических многомирий фрактально-дрейфовые многомирия представляются именно как миры без времени, барбуровские миры. Время в таких мирах не является необходимой категорией (хотя и может быть искусственно вызвано внутренними деятелями для решения той или иной задачи), потому и возникает ассоциация с барбуровскими многомириями.

Перечисленные типы многомирий в настоящее время хорошо изучены. В последние несколько лет физики, после того, как стали активно использоваться инфинитная математика и психофизические методы исследований, физикам удалось дать предварительные описания более десяти ранее не известных типов многомирий. Перечислю некоторые из их без конкретизации, поскольку еще нет достаточно надежных и признанных физическим сообществом описаний: транспанентные или геометрологические многомирия (Ushikava & Bandilos, 2052), гильбертовы многомирия (Saverino, Kotton, Shan Li, Kortassat, Mohdren & Vlasov, 2054), поверхностные многомирия (McKormack & Pearce, 2049), дисторсные многомирия (Gorenshtein, 2052) и др.

Глава 3
Первые эксперименты

Обратимся к аксиоматике инфинитного исчисления. Действительно, без знания основ инфинитного анализа невозможно разобраться в современных физических экспериментах и даже в философии современной физики. Но математизация изложения представляет современную физику как неудобопонятную для «среднего читателя» дисциплину. Математика, конечно, необходима. Более того: мироздание и есть, по сути, математика, о чем пишет, например, доктор Голдберг в своем фундаментальном труде «Математика метамира» (Goldberg, 2055):[4]4
  Цитируется по изданию: Амнуэль (2055), апокриф «Поводырь».


[Закрыть] «Математика – не костыль для физики, это вселенная, существовавшая до появления человека. Мир математики будет существовать и после того, как не станет меня, не станет человечества, не станет Солнца, звезд и галактик. Когда во Вселенной не останется ничего, материя схлопнется в черные дыры, а черные дыры испарятся, мир математики не изменится ни на йоту, два плюс два все равно будет равно четырем, а прямая останется кратчайшим расстоянием между двумя точками. Останется и теорема Геделя о неполноте, сущность, определявшая состояние математической вселенной еще до рождения австрийского математика. Математическая вселенная столь же реальна, хотя и нематериальна, как реален наш вещный мир…»

В первом десятилетии нынешнего века большинство физиков было уже склонно принять, в принципе, концепцию многомирия. Однако о «совместимости» различных типов многомирия речь еще не шла. Сторонники бранной мультивселенной в большинстве скептически относились к многомирию по Эверетту, а адепты инфляционного многомирия не считали бранную мультивселенную отдельной онтологической сущностью, Наиболее толерантны были физики, принявшие аксиоматику эвереттики – они полагали допустимым существование многомирий разных типов, но и они полагали, что число разных типов многомирий, во-первых, вряд ли больше числа пальцев на руках, и, кроме того, каждый из типов многомирий предполагался независимым от других. Многомирие по Эверетту и, скажем, бранные мультивселенные предполагались равно существующими, но не взаимодействующими друг с другом. Эвереттика, единственная в те года многомировая метанаука, также не рассматривала возможности склеек эвереттовских миров с альтерверсами, например, инфляционного многомирия.

* * *

Нужно представить себе, на каком научном фоне появилась работа Гиносаара (2048) о бесконечном числе типов многомирий, потребовавшая создания нового типа математики – инфинитного исчисления. В десятых годах нынешнего века число принятых физиками типов многомирий исчислялось девятью. Отсутствие связи этих многомирий не то чтобы определенно аргументировалось, но полагалось само собой разумеющимся, поскольку доказательства эвереттовского многомирия физики искали на уровне микрофизики, проводя эксперименты с отдельными частицами. Физики, занимавшиеся инфляционным (и бранным) многомирием, искали необходимые доказательства в наблюдениях космологического реликтового фона – то есть, на противоположной метрической шкале. Казалось естественным, что эти типы многомирий не имеют между собой ничего общего, кроме, конечно, единого математического аппарата квантовой физики.

В реальности нашей ветви ситуация физики проводили эксперименты, не имея не только знаний об аппарате инфинитного исчисления, но не предполагая даже, что такое исчисление возможно.

В 1993 году израильские физики Авшалом Элицур и Лев Вайдман описали в статье, опубликованной в Found. Physics (Elitzur, Waidman, 1993) мысленный эксперимент. «Предполжим, – сказали они, – что на складе находятся бомбы, половина из которых исправна, а половина испорчена. Нужно отделить исправные бомбы от испорченных. Но есть одна особенность: каждая бомба (неважно – исправна она или нет) снабжена детектором, и если на него попадет один-единственный фотон, исправная бомба немедленно взорвется. Неисправная бомба не взорвется, конечно, но нам-то какая от этого польза, если в результате проверки мы будем иметь только неисправные бомбы, а все исправные взорвутся – ведь невозможно обнаружить что бы то ни было, не направив на предмет луч света или не получив от предмета излученный им фотон».

Если предположить (согласно идее Эверетта), что при каждом взаимодействии мироздание расщепляется, то всё не так, и Элицур с Вайдманом придумали способ, с помощью которого можно определить, исправна ли бомба, вообще ее не касаясь и ни единым фотоном не нарушая ее спокойствие.

Для этого они предложили использовать интерферометр Маха-Цандера. От обычного этот прибор отличается наличием двух зеркал, полностью отражающих падающий на них свет, и двух полупрозрачных – половину фотонов эти зеркала пропускают, а половину отражают. Расположены зеркала таким образом:

Рисунок 1. Слева внизу – источник света (фотонов). А и В – детекторы, фиксирующие попадание (или отсутствие) фотона. Черные параллелограммы – зеркала, полностью отражающие излучение, серые – полупрозрачные. Бомба, которую нужно обнаружить и протестировать, расположена на нижнем рисунке под первым (полупрозрачным) зеркалом.

«Давайте, – предложили Элицур и Вайдман, – под одним из зеркал поместим бомбу, о которой мы хотим узнать, исправна она или нет. Запустим в интерферометр один-единственный фотон и посмотрим, что произойдет».

Фотон может двигаться от зеркала к зеркалу разными путями, и Элицур с Вайдманом рассмотрели, что будет происходить в каждом случае. В конце пути – это легко видеть на схеме – фотон будет зарегистрирован или детектором А, или детектором В, других возможностей нет. Какой из них сработает, зависит от хода лучей света в каждом конкретном эксперименте.

Оказалось, что если Эверетт неправ и многомирия не существует, то нет никакой возможности обнаружить исправную бомбу, направив на нее фотон (бомба непременно взорвется!). Если же эвереттовское многомирие существует, есть не равная нулю вероятность того, что исправная бомба будет обнаружена и не взорвется. Точнее: взорваться-то она взорвется, но не в нашей Вселенной, а в другой, принадлежащей другой ветви многомирия! В нашей же Вселенной взрыва не произойдет, хотя бомба исправна.

Элицур и Вайдман показали, что, если многомирие существует, то с вероятностью 25 % единственный фотон обнаружит исправную бомбу, не взорвав её.

Коллеги, тщательно изучившие мысленный эксперимент Элицура-Вайдмана, не нашли в их анализе противоречий или ошибок и вынуждены были признать: да, если многомирие существует, то можно получить информацию о предмете, никак его не касаясь! Но только в четверти случаев. Хорошая, казалось бы, идея, но ведь в трех случаях из четырех бомба все равно взорвется, и только о каждой четвертой бомбе мы будем знать, что она исправна, не коснувшись ее взрывателя.

Важен, однако, принцип – с помощью эксперимента Элицура-Вайдмана оказалось возможно доказать существование многомирия!

Кроме того, если в многомирии возможно что-то измерять, никак с предметом не контактируя, то наверняка существуют и способы увеличить вероятность нужного измерения?

Однако, прежде предстояло осуществить мысленный эксперимент Элицура-Вайдмана на практике и доказать экспериментально, что хотя бы в четверти случаев можно что-то измерять, ничего не измеряя. Увидеть, не видя, и доказать, что Эверетт прав.

В 1994 году такой эксперимент был поставлен Полом Квятом из университета в Иннсбруке и Томасом Герцогом из Женевского университета (Kwiat et al., 1995). Они действительно использовали для опытов интерферометр с четырьмя зеркалами, как предлагали Элицур с Вайдманом. Правда, вместо бомбы взяли все же обычное зеркало – не взрывать же установку, а с ней и всю лабораторию, в трех случаях из четырех, если Элицур с Вайдманом правы!

И все получилось так, как предсказывали израильские физики. В каждом четвертом эксперименте Квят и его сотрудники зафиксировали присутствие зеркала, хотя фотон этого зеркала не касался!

Таким образом, многомирие по Эверетту получило первое подтверждение.

Квят и его сотрудники сделали, однако, и следующий шаг. Если удлинить схему и поставить восемь зеркал вместо четырех, то вероятность зафиксировать присутствие невидимой бомбы (зеркала) должна, согласно теоретическим выкладкам, увеличиться вдвое и достичь 50 %. Физики построили новую установку и действительно довели количество «обнаружений исправной бомбы» до 50 %.

Квят полагал, что большего достичь не удастся. Скептицизм ученого развеял Марк Казевич из Стенфордского университета. Во время своего пребывания в Иннсбруке Казевич обсудил с Квятом самые разные варианты экспериментов, и ученые пришли к заключению: в принципе, можно построить такую установку, где вероятность обнаружения «бомбы», никак ее не касаясь, окажется сколь угодно близка к 100 %! То есть, не существуют, по идее, никакие природные ограничения для создания аппаратуры, которая, например, давала бы изображение реального предмета, никак его при этом не освещая и не получая от него никакой информации.

Для следующего своего эксперимента Квят с сотрудниками (в числе которых был теперь и Казевич) построили установку, работавшую на другом принципе и использовавшую не просто отражающие и наполовину поглощающие зеркала, а зеркала, меняющие поляризацию падающих на них фотонов. Установка значительно усложнилась, но уже предварительные результаты опытов, проведенных в лаборатории в Лос-Аламосе, показали: вероятность обнаружения необнаружимого составляет 70 %. Квят и его сотрудники доказали (напомню: это было еще в середине девяностых годов прошлого века), что более чем две трети физических измерений могут быть бесконтактными (Kwiat et al., 1995).

Обратите внимание: речь уже не шла о том, существует ли многомирие по Эверетту, или это красивая, но бесполезная гипотеза. Задача теперь стояла – как можно эффективнее использовать многомирие на практике.

В физике очень часто случается так, что быстро преодолеваются первые, не самые трудные, препятствия, а потом тянутся годы (порой – десятилетия), пока удается добиться надежного, применимого на практике, эффекта.

Прошло более десяти лет, пока в экспериментах группы японских ученых Цегая и Намикаты (2010) удалось бесконтактным способом обнаружить до 88 % невидимых объектов, которых не коснулся ни один фотон. Тем временем бразильские ученые Сант-Анна Адонаи и Буэно Оттавио (Adonai & Ottavio, 2010) обобщили метод Элицура-Вайдмана и описали эксперимент, в котором для бесконтактных измерений использовали не фотоны, а волны Де-Бройля (и этот вариант еще более увеличил область бесконтактных измерений).

Пол Квят назвал метод бесконтактных измерений квантовой магией. Это действительно выглядит, будто магическое действо: способность видеть, не видя. Но на самом деле все необходимые идеи и возможности были уже заложены в квантовой физике, ведь природа квантовых измерений известна с тридцатых годов прошлого века, а теория Эверетта появилась в 1957 году – сто лет назад.

Блестящие эксперименты Квята, Цегая, Намикаты, Адонаи и Оттавио доказали вполне определенно: мы живем в эвереттовском многомирии.