Космологические коаны. Путешествие в самое сердце физической реальности - Энтони Агирре

«Все просто, — отвечает Дзеньё. — Смерти нет».

«Но, — возражаешь ты, — разве тело не перестает дышать, разве затем оно не разлагается? Может ли сознание существовать без тела?» Дзеньё с еле заметной улыбкой смотрит вниз на свою древнюю оболочку.

«Тело действительно разлагается… — И продолжает после недолгого молчания: — Сознание? Сознание не отделено от тела».

«Тогда что же остается, когда ты умираешь?»

«Ты не остаешься. И не кончаешься. Кстати, кто ты?»

Ты молчишь.

Многие физики несомненно обрадовались бы, если бы перед ними, возлежащими на смертном одре, появился всезнающий гений и, в награду за любознательность, сопровождавшую их всю жизнь, предложил ответить на любой, по выбору умирающего, вопрос по физике. Но были ли бы они счастливы, если бы гений запретил им рассказать об этом кому-нибудь еще?

Макс Тегмарк

Можно ли существовать и одновременно не существовать?

Инфернальные манипуляции джинна показали, что определенные физические процессы, такие как дублирование материального предмета, становятся очень странными и сомнительными, если этот материальный предмет обладает своим собственным, субъективным взглядом на происходящее. Либо точка зрения «предмета» находится с ним в одно-однозначном соответствии — и тогда дублирование «расщепляет» жизненный опыт «предмета», что действует на него удручающе. Либо точка зрения материального «предмета» не находится с ним в одно-однозначном соответствии — но что именно она тогда собой представляет, и что происходит с материальным предметом, когда он теряет это нечто?

Вспомните, как квантовое состояние блеска меча постепенно перепутывалось с глазами Муненори, с его зрительными нервами, с мозгом. На каком-то этапе этого процесса произошла декогеренция (разделение) альтернативных макроскопических описаний, а значит, квантовые аспекты их суперпозиции оказались скрыты и обнаружить их стало невозможно. Тем не менее, в рамках как эпистемологической (теоретико-познавательной), так и онтической (основанной на объективной реальности) интерпретации квантовой теории, математический формализм уравнения Шрёдингера и квантовых состояний позволяет сделать одинаковый вывод: все состояния, принимавшие участие в суперпозиции, сохраняются.

Однако на определенном этапе эти две интерпретации расходятся. С точки зрения эпистемологии, учитывая, что ее математический формализм не допускает исчезновения участвующих в суперпозиции состояний, неизбежно проявляется несоответствие между математическим формализмом и реальностью: только одно из участвующих в суперпозиции состояний представляет собой реальный физический результат, а остальные — нет. Таким образом, если встать на эту точку зрения, получается, что математика не полностью описывает физическую реальность: существует нечто, некий признак «действительно происходящего», присущий только одному из участвующих в суперпозиции квантовых состояний. Когда мы, как наблюдатели, определяем, какое из состояний обладает этим свойством, мы просто настраиваем математику «вручную», а затем, вплоть до следующего измерения, позволяем уравнению Шрёдингера взять управление на себя.

В противоположность этому, согласно онтической интерпретации, при дублировании оба математических результата соответствуют подлинной реальности, так что одно-однозначное соответствие между реальностью и математикой сохраняется. Существуют два (или больше) «одинаково реальных» Муненори. Такое дублирование никак не нарушает теорему о запрете клонирования, согласно которой создание двух одинаковых копий квантового состояния невозможно. В нашем случае одно квантовое состояние переходит тоже в одно, но другое квантовое состояние, которое содержит суперпозицию двух различных Муненориподобных состояний.

Из обеих интерпретаций следуют достаточно радикальные утверждения относительно реальности, и они обе ставят не до конца понятные, смущающие нас вопросы. Возникает ощущение, что эпистемологическая интерпретация предполагает наличие в мире некоего свойства (назовем его «долженствующее произойти»), которое не описывается законами физики. Кроме того, здесь (в отсутствие четкого определения, что же это такое) во главу угла ставятся некие туманные «наблюдаемые» и не объясняется, как с их помощью определить это самое «долженствующее произойти». В то же время, исходя из онтической интерпретации, получается, что мир беспрестанно ширится, что появляется бесчисленное множество параллельных и равно реальных его ответвлений. Принять на веру эту идею очень трудно. И тут есть свои, достаточно сомнительные положения, несколько из которых мы обсудим ниже.

Притом что квантовая механика каждодневно используется при решении невероятно большого количества научных и технических задач, как могут существовать одновременно столь разные «точки зрения» или «интерпретации» того, что эта наука означает? Причина в том, что в случае истинно макроскопических объектов в рамках этих или любых иных подходов квантовые явления (такие как интерференция) недоступны для непосредственного наблюдения, поскольку процесс декогеренции идет чрезвычайно эффективно, даже если система состоит всего из нескольких частиц. В этом смысле в больших системах вы никогда не сможете «наблюдать» одновременно два состояния, как и Муненори не может одновременно и победить соперника, и быть им убитым. Поэтому, даже если та версия событий, в которой вы не принимали непосредственного участия, существует математически, но не физически, или, как вариант, она существует в другой равновероятной физической реальности, эта другая версия, по-видимому, не имеет ничего общего с тем, что вы наблюдаете.

Хотя, возможно, есть способ провести различие между ними. Цена, которую потребуется заплатить за это знание, не так уж велика: ваша практически верная смерть.

Предположим, что онтическая многомировая интерпретация квантовой механики верна. Это значит, что если вы проведете квантовый эксперимент, в котором возможны, скажем, два результата, вы получите состояние, являющееся суперпозицией большего числа состояний, чем исходная суперпозиция. В конечной суперпозиции участвует как состояние той версии прибора, который регистрирует один из возможных результатов, так и той, которая регистрирует другой результат. А еще эта суперпозиция должна включать в себя как вашу «версию», считывающую показания одного из приборов, так и ту вашу «версию», которая наблюдает за другим прибором. Ваше дублирование произошло без вмешательства джинна.

Несмотря на то, что идет такой удивительный процесс дублирования, в действительности происходящее в большинстве подобных экспериментов не вызывает большого интереса: поскольку вы не в пещере джинна, вы не можете получить хоть какую-то информацию о таком дублировании. Получается, вы можете подбросить квантовую монетку, а квантовый эксперимент определит, что выпадет — орел или решка[124]. Но поскольку после проведения эксперимента получившиеся две ваши версии контактировать не могут, имеются просто две разные истории: монетка может упасть так, что выпадает орел, или она перевернется и выпадет решка. Оба варианта имеют смысл. Поскольку данный мозг может иметь дело только с одной историей и нет никаких оснований полагать, что ваше Ты должно придерживаться одной, а не другой истории, можно утверждать, что, субъективно, тот или иной результат вы получили «случайно». И именно по этой причине случайность свойственна квантовой механике.

Нужно сказать, что и здесь не все так гладко. Если квантовая механика предсказывает два равновероятных результата, концы с концами сходятся хорошо. Но