Аннотация: Есть идеи, которые никогда не перестанут удивлять и будоражить воображение. Таковы представления о том, что на самом деле существует не единственная Вселенная, а множество параллельных миров, отличающихся от нашего, но связанных с ним нерасторжимыми физическими и духовными узами. Первым описанием подобной альтернативной реальности считается роман "Пылающий мир", опубликованный в 1666 году английской аристократкой Маргарет Кавендиш, герцогиней Ньюкасл. Иногда этот факт, правда, оспаривается в пользу рассказа Герберта Уэллса "Дверь в стене". Но ни герцогиня, ни "мечтатель Уэллс" по большому счету ничего нового не придумали. Описанные в мифах Рай, Ад, Олимп, Валгалла, Иркалла, Аваддон, Шамашан - классические примеры "других миров", отличающихся от того, который мы привыкли считать реальным. Особенно плодотворно идеи "многомирия" разрабатывались в 60-е годы прошлого века. Трудно назвать фантаста тех лет, кто не написал бы хотя бы небольшого рассказа о многочисленных вариантах нашего мироздания. Тема эта бурно использовалась также в кинематографе, на телевидении, даже в комиксах. И хотя за научно-фантастической литературой всегда признавалось некоторое умение предвидеть будущие научные открытия - пример тому голография, лазеры, клонирование, многомирие долгое время воспринималось лишь как литературная выдумка, порожденная воображением. Лишь в середине XX века произошло событие, которое ввело идею параллельных и разветвляющихся миров в ареал науки. Аналогичная гипотеза, возникнув сначала в физике, положила начало научному исследованию проблемы, приведя, в конце концов, к признанию Мультиверсума, как в последние годы называется физическое многомирие, реальным.
50 лет назад журнал "Reviews of Modern Physics" опубликовал диссертационную статью американского ученого Хью Эверетта "Формулировка квантовой механики через "соотнесенные состояния"", в которой была изложена теория, считающаяся самой радикальной гипотезой в науке, самой непризнанной и... самой любимой. Принять ее ученый мир опасается, опровергнуть не может, а расстаться не хочет.
Кто же такой Хью Эверетт, и что представляет собой его теория?
Этот человек родился 11 ноября 1930 года в Вашингтоне в семье кадрового военного Хью Эверетта младшего. В энциклопедиях и популярной литературе он часто именуется Хью Эвереттом третьим - подобные случаи, когда мужчины носили не только одну фамилию, но и одно имя, для англосаксонских семей нередки. Его мать, Катарина Кеннеди Эверетт, была образованной и романтичной женщиной, окончила университет, писала стихи, рассказы о космосе и на философские темы. Скорее всего, именно влиянием матери можно объяснить ранний интерес к наукам, проявившийся у Хью еще в подростковом возрасте. Известно, что в двенадцать лет он написал "ученое" письмо самому Эйнштейну, который в своем ответе отметил завидную остроту ума юного дарования.
В 1953 году талантливый юноша закончил инженерно-химический факультет Католического Университета Америки в Вашингтоне. Получив поддержку Национального Научного Фонда и военного ведомства, он продолжил учебу в Принстонском университете, где в 1954 году, на втором курсе аспирантуры, перешел под руководство знаменитого Джона Арчибальда Уилера, одного из ведущих разработчиков американского ядерного проекта и, пожалуй, самого остроумного физика ХХ века. В какой-то мере это и предопределило неоднозначную научную судьбу Хью Эверетта.
Теория, сделавшая Эверетта знаменитым, была порождением его безудержного остроумия. Она родилась на пирушке, которую в 1954 году устроили молодые физики Эверетт, Чарльз Мизнер и ассистент Нильса Бора по имени Ааг Петерсен. Двое последних стали провоцировать славящегося своей находчивостью Эверетта каверзными вопросами о парадоксах квантовой механики. В ответ он разгромил готовую диссертацию Чарльза Мизнера (впоследствии тот вынужден был даже разработать новую теорию) и на ходу сформулировал тезисы, ставшие основой теории, в будущем потрясшей многие представления о мире.
Молодой аспирант представил Джону Уилеру три статьи, в одной из которых был изложен первый вариант его теории "соотнесенных состояний". Учитель высоко оценил работы, но направлять их в печать не спешил, так как небезосновательно опасался дилетантских перетолкований. Но искомую степень магистра Эверетт все же тогда получил, а на его 137-страничную работу "Теория вселенской волновой функции", представленную в Принстонский университет 1 марта 1957 года, прислали отзывы Бор, Греневальд, Петерсен, Штерн и Розенфельд.
Осенью 1956 года Эверетт принимает приглашение основать и возглавить Группу оценки систем вооружений Пентагона. В это время его увлекают компьютеры, и он прилагает массу усилий для выбивания финансирования на компьютеризацию, нередко (таков уж он!) оформляя решение этой административной проблемы как розыгрыш. В это время Эверетт публикует статьи по теории игр, разрабатывает множество алгоритмов (наиболее эффективные из них получили название "алгоритмов Эверетта") и решает огромное множество разнообразных задач - от тактики возможной ядерной войны до геополитических стратегий, и от изучения НЛО до бизнес-планирования. Сам Эверетт особенно гордился созданным им в конце 50-х - начале 60-х годов текстовым редактором.
В начале 1957 года, следуя рекомендациям Джона Уилера, он перерабатывает свою рукопись 1956 года в статью "Формулировка квантовой теории в терминах "соотнесенных состояний"", к которой Уилер лично написал послесловие. В марте учитель и ученик разослали свои статьи рецензентам (ответы прислали Петерсен, Греневальд и Норберт Винер), и в июле они были опубликованы в "Reviews of Modern Physic". Статья моментально стала сенсацией. В ней, ни много ни мало переворачивались все представления о Вселенной, хотя во введении автор, вовсю старавшийся отвести возможные обвинения в радикализме, демонстрировавший свою приверженность принципу преемственности и "кланявшийся" авторитетам, пишет: "Цель настоящей работы не отрицание общепринятой формулировки квантовой теории или противопоставление ей чего-то другого - она продемонстрировала свою применимость в подавляющем большинстве проблем - но, скорее, выдвижение новой, более общей и полной формулировки, из которой общепризнанная интерпретация может быть выведена".
Но ни "реверансы", ни авторитет рецензентов, среди которых был и сам Нильс Бор, не помогли - теория Эверетта быстро стала "физическим апокрифом". Кстати, не исключено, что именно Бор сыграл в истории теории Эверетта весьма сложную, "двоякую" роль. Поначалу идеи Эверетта были Бором поддержаны настолько активно, что публикуется статья в солидном журнале. А дальше случилось что-то непонятное. По поводу статьи возникает какой-то "заговор молчания". Сам Эверетт (по молодости и американской непосредственности) решает все выяснить у главного авторитета и летит в Копенгаген к Бору. Что сказали друг другу Бор и Эверетт - неизвестно, но, думается догадаться нетрудно. Особенно после анализа текста статьи Уилера, опубликованной в том же журнале в связке со статьей Эверетта. В этой работе Уилер прямо ставит Эверетта в один ряд с Ньютоном и Эйнштейном, а о концепции дополнительности Бора говорит как о противоречащей идеям Эверетта.
Как бы там ни было, Эверетт не выдержал внутреннего интеллектуального давления осенившей его мысли, и не удержался от соблазна обсудить ее публично. (Моральная аксиома в действии: слаб человек...) После возвращения из Европы он бросает физику, уходит в бизнес, и вскоре становится мультимиллионером. Лишь в 70-х годах, после того, как Уилер и Де Витт вновь возродили интерес физиков к идеям Эверетта, он решает вернуться в науку и заняться проблемами измерения в квантовой механике. Но - не судьба. В 1982 году Эверетт умирает от сердечного приступа.
Что получилось из пирушки физиков
Первым переводчиком статьи на русский язык (в рамках работы научного студенческого общества) в начале 80-х годов прошлого века был тогдашний студент МВТУ имени Н.Э. Баумана, а ныне профессор кафедры физики "бауманки" В.О. Гладышев. Это он перевел ключевой термин теории Эверетта "Relative State" как "соотнесенное состояние". Перевод Гладышева не опубликован в "бумажном варианте" до сих пор. Первая электронная публикация состоялась в 2005 году на сайте Российского междисциплинарного семинара по темпорологии при МГУ. (Уточненный перевод также был сделан одним из авторов данной статьи, Ю.А. Лебедевым).
В чем же суть концепции ученого и что из этого вышло впоследствии?
Причиной появления работы Эверетта стало давнее противоречие между двумя разными квантовомеханическими формулировками - волновой и матричной. Идея Эверетта заключалась в преодолении одного из главных парадоксов копенгагенской интерпретации квантовой механики - парадокса коллапса волновой функции. Например, того факта, что элементарная частица может, теоретически находиться сразу во многих местах пространства (с разной вероятностью в каждом из них), меж тем как измерение обнаруживает ее только в каком-то одном. Другими словами, происходит коллапс волновой функции электрона - она "стягивается" к области реального наблюдения. Но коллапс порождает резкое противоречие со специальной теорией относительности - в ней абсолютно запрещена мгновенность передачи информационного сигнала. И Эверетт нашел логически безупречный выход, предположив, что, на самом деле никакого коллапса не происходит, а все члены суперпозиции становятся реальными, но... в разных мирах.
Согласно такой трактовке, ни один из возможных исходов квантового взаимодействия не остается нереализованным, однако каждый из них осуществляется в своей вселенной, совокупность которых составляет физический Мультиверсум. То есть признается реальным физическое многомирие. Вселенная в каждый микромомент времени ветвится на параллельные микромиры. Каждый такой мир представляет собой некую комбинацию микрособытий, которая могла бы реализоваться вследствие вероятностной изменчивости мира. Другими словами, каждый такой мир - как бы ветвь колоссального Древа Времен, развивающаяся в момент ответвления уже по своим законам.
В основе концепции Эверетта лежит утверждение, что в замкнутой Вселенной всякое наблюдение за объектом (взаимодействием) само является взаимодействием, причем не существует какого-то "супервнешнего наблюдателя", который мог бы изучать процесс нашего наблюдения, не взаимодействуя с ним.
Далее, нам следует понять значение термина "соотнесенное" состояние". Согласно Эверетту, он означает, что в любой сложной системе, состоящей из выделенных по каким-то правилам подсистем, "подсистемы не имеют состояний, независимых от состояний остальных частей системы". То есть: все связано со всем. (Хотя, разумеется, степень связи может быть различной).
Под "наблюдателем" Эверетт понимает не только человека, но и любую механическую или электронную систему, способную запоминать предыдущие результаты и действовать в соответствии с последним результатом наблюдения. В зависимости от состояния объекта, состояния наблюдателя будут различными, а "истинное" определяется как суперпозиция (сумма) всех физически возможных состояний. Иными словами, именно пара "объект-наблюдатель" при каждом событии (взаимодействии внутри объекта и фиксации результата) "расщепляется" и принимает состояния, соответствующие физически возможным результатам такого взаимодействия. Но, поскольку пара - это подсистема, вместе с ней делится, ветвится, расщепляется и вся система, то есть Вселенная. Это ветвление Вселенных - самое важное в теории Эверетта.
Один из основоположников теории квантовой гравитации Де Витт пишет: " ... Такой мир постоянно делится на чудовищно большое число ветвей, возникающих вследствие аналогичных измерениям взаимодействий между мириадами его компонент. Кроме того, каждый квантовый переход, происходящий в каждой звезде, в каждой галактике, в каждом далеком уголке нашей Вселенной приводит к ветвлению нашего локального мира на Земле на мириады копий".
Почему вообще возникает этот процесс ветвления? Дело в том, что в отличие от классической картины мира, в квантовой механике установлено, что в процессе взаимодействия объект наблюдения не может остаться неизменным. Но наблюдение - это всегда взаимодействие с наблюдаемым объектом: освещение, нагрев, механические операции, получение информации от объекта. И даже при пассивном наблюдении мы получаем информацию об объекте путем "изъятия" из окружающей объект среды, по крайней мере, части квантов излучения, что влияет и на состояние объекта, и на состояние наблюдателя, который, получив информацию об объекте, меняет свое состояние.
Это принципиально отличает трактовку Эверетта от "стандартной" - в квантовой механике рассматривается изменение только объекта. Но, как следует из теории Эверетта, кроме физического, крайне важно учитывать и информационное изменение в состоянии наблюдателя. Это важнейшее дополнение Эверетта к понятийному аппарату квантовой механики следует из того, что Y - функция наблюдателя в качестве параметра содержит его память. Если наблюдателем является прибор (фотопластинка, счетчик Гейгера, камера Вильсона и т.п.), то изменение его памяти детерминировано свойствами прибора (засветка, импульс тока, конденсация паров и т.п.). Если же наблюдатель разумен, то картина существенно усложняется. Но в любом случае - является ли наблюдателем данного события нобелевский лауреат по физике или лабораторная уборщица - изменение состояния разумного наблюдателя определяется не только информацией, полученной из опыта, но и волевой интерпретацией этой информации.
Физики теорию Эверетта поначалу опровергать не стали, они просто постарались не заметить. Но прошло время, и гипотеза о множественности Вселенных была признана допустимой. Свидетельствует об этом даже статья "Вселенная" во вполне консервативной и академичной "Физической энциклопедии", изданной в 1988 году: "Поскольку Вселенная не обязательно исчерпывает собой весь объективно существующий материальный мир, допустима гипотеза о существовании других вселенных. Эти вселенные рассматриваются пока чисто умозрительно, они могут быть либо всегда отъединенными от нашей Вселенной, либо иметь общее с ней происхождение от одной первичной правселенной".
Стрелы времени
Исторически пространство и время всегда были отдельно. Соединить их предложили Эйнштейн и Минковский. Получилось нечто новое: пространство-время. Оказалось, что все события (механические, электрические, политические и даже семейные) протекают с участием в качестве "фундаментальной среды" определенного симбиоза пространства и времени. Новое понятие пространства-времени потребовало и соответствующего математического аппарата. Он в основном был сконструирован в 1908 году немецким математиком и физиком Германом Минковским (к слову, родившимся в Белоруссии).
Следует вспомнить, что согласно известным представлениям о ходе эволюции нашей Вселенной, космологическое время является физическим, выделившимся в процессе развития Большого взрыва. Оно равномерно заполняет нашу Вселенную, причем, вследствие ее расширения, для поддержания равномерности физическое время постоянно образуется параллельно с образованием физического пространства.
Особое место в эвереттике занимает проблема понимания времени и истории, над которой вот уже много лет плодотворно работает Российский междисциплинарный семинар по темпорологии.
Не будучи пока в состоянии дать законченную трактовку этих фундаментальных понятий, эвереттика, тем не менее, уже внесла свой вклад в их осмысление, утверждая, что в современных концепциях времени историю невозможно рассматривать только как линейный процесс. Первое положение развивает английский физик Дж. Барбур, а одним из первых, кто понял многовариантность реальной истории, является отечественный математик А.К. Гуц.
Но что такое история? Мы не можем, разумеется, претендовать на основательное и всеобъемлющее определение, но считаем, что в любом правильном определении обязательно должно быть отражено следующее обстоятельство. Наличие самого по себе изменения чего-либо со временем не является достаточным, чтобы рассматриваемый процесс такого изменения считался историческим. История появляется там и тогда, где и когда возникают "развилки" развития событий, не определяемые из начальных условий. Когда буриданов осел выберет ту кормушку, из которой будет есть, он совершит исторический поступок. Историческим будет и выбор первой погремушки младенцем. А вот его первый крик - нет. Это детерминированный физиологический акт. В этом смысле не является историческим поступком в биографии и полет Гагарина - он был логически детерминирован программой освоения космоса. С этой точки зрения все предполетные заявления о том, что полет - "это достижение большого коллектива ученых и рабочих, всего советского народа" - чистейшая истина, хотя и облаченная в идеологическую хламиду. А вот написание Гагариным заявления о приеме его в отряд космонавтов - воистину историческое событие. Поэтому смысл пожелания авторов статьи к определению истории сводится к тому, чтобы это определение включало в себя рассмотрение только физически или логически недетерминированных процессов. Именно такими являются процессы бифуркации (от лат. bifurcus - раздвоенный) и наблюдения. Наблюдатель может воспринять информацию о событии и на этом основании, руководствуясь свободой воли, изменить и свое состояние, и состояние Вселенной. Поэтому роль Разума в "истории ветвления" Вселенных ясна - он создает эту историю.
История обязана однозначно и бесповоротно следовать из Прошлого в Будущее. Но есть ли у нее материальный квант? Рискнем предположить - нет!
В 30-х годах прошлого века для характеристики такого общеизвестного свойства времени, как его однозначная направленность из Прошлого в Будущее, знаменитым английским астрономом и физиком Артуром Стэнли Эддингтоном был введен строгий научный термин - стрела времени.
Стрела - это образ однонаправленного движения. Громадный опыт цивилизации свидетельствует о том, что это так. Но почему это так? Всегда ли это так? И для какого времени это так?
Историческая стрела времени возникает из-за того, что всякий поступок - необратим. Прошлое не может быть изменено ни в какой части и никаким образом, а машина времени возможна только в фантастических романах. Это соотношение определяется неким базовым законом, который, по аналогии с физическими законами сохранения можно назвать Законом несохранения (исчезновения) информации в этом мире. Сущность этого закона, сформулированного математиком А.А.Ляпуновым и биологом-эволюционистом А.С.Раутианом, заключается в том, что информация, заложенная в структуру любых материальных объектов, при их разрушении теряется полностью, и принципиально невосстановима. Ведь если даже удастся восстановить утраченный кусок информации, его не с чем будет сравнить, и мы вынуждены будем считать восстановленную информацию для себя новой. Но именно благодаря способности безвозвратно исчезать, информация обладает и способностью возникать, генерироваться. Если в нашем мире произошло какое-либо событие, то часть информации перестала быть актуальной, исчезла из реального физического мира, и на ее месте возникла новая информация.
Вышеизложенное рассуждение приводит нас к фундаментальному выводу. Вероятностно не только Будущее (что очевидно), но и Прошлое! Иными словами, история не всегда однозначна. И многие трудности интерпретации исторических фактов являются прямым следствием неучета этого фундаментального следствия теории Эверетта. Более того, можно утверждать, что история всегда неоднозначна. И эта неоднозначность возникает там и тогда, где и когда прерывается фиксация цепочки, связывающей события настоящего момента с их причинами в прошлом. Иными словами, как только "мы забыли" что-либо (умерли свидетели, пропали документы и другие однозначные свидетельства о тех или иных фактах), в истории возникает "склейка" всех возможных вариантов причин, приводящих к последнему зафиксированному звену цепочки.
Далеко ходить за примерами не приходится: попытки "подкорректировать в правильном направлении" Прошлое в "исторической науке" предпринимались неоднократно, начиная со времен Владимира Мономаха. Мы сами являлись свидетелями целого ряда таких попыток, удачных, как казалось проводившим их идеологам. А попытки коррекции пусть не Прошлого в Истории, а только личного прошлого, по тем или иным причинам (чаще всего этического характера) предпринимал практически каждый читатель.
Время эвереттовых Вселенных пришло
Еще не так давно патриарх отечественной астрофизики И.С. Шкловский высказался, что современная наука не в состоянии даже подойти к проблеме многомирия и придется подождать по крайней мере до XXI века.
И вот он - XXI век - наступил, и принес эвереттике громадный интерес. Являясь результатом инфильтрации извечной идеи многомирия в современную физику через квантовую механику, эвереттика, буквально на наших глазах отделяется от породившей ее физики (хотя в формулировании основных постулатов еще и не порвла пуповину, связывающую с квантовой механикой). Она уже не только естественная наука, она - новое мировоззрение, сложившееся на теории ученого, та интеллектуальная почва, которая порождает новые ветви Познания.
Теория Эверетта - аксиоматическая метатеория. Это значит, что все существующие представления квантовой механики являются одним из частных случаев теории Эверетта. Ее принятие или отклонение в целом никак не скажется на известных проявлениях известных законов. Принятие может дать шанс увидеть новые перспективы, но для этого придется пожертвовать ни много, ни мало существующим взглядом на природу вещей. Отклонение - сохранение существующей картины мира и продолжение оправданной опытом работы по ее детализации.
В настоящее время эвереттика имеет несколько подходов к описанию следствий основного постулата. Каждый из них включает свой дополнительный постулат. Наиболее важные из них - это концепция "безвременья" Джулиана Барбура, концепция Сознания как причины эвереттических ветвлений Михаила Менского, концепция множественности историй Гелл-Мана - Переслегина - Гуца и предложенная Лебедевым концепция "склеек" эвереттических ветвей.
Поскольку эвереттика по своему духу является плюралистическим, а потому толерантным и, в широком смысле, экуменистическим мировоззрением, к эвереттическим исследованиям постепенно начинают обращаться не только физики различных специальностей, но и философы, историки, психиатры, верующие различных религий, а также представители иных наук и мировоззрений, находя в ней решения своих специфических проблем. В последнее время эвереттическое мировоззрение все чаще проникает в художественную литературу, которая в определенном смысле также является исследовательским инструментом Познания.
То, что идеи Эверетта до сих пор не забыты - важное свидетельство в пользу их плодотворности. Но, увы, слова знаменитого популяризатора математики Мартина Гарднера, высказанные им в книге "Путешествие во времени", изданной через 30 лет после журнальной статьи Эверетта, остаются актуальными до сих пор: "Эстетическая привлекательность интерпретации квантовой механики на основе теории множественности миров общепризнанна, однако в нее никто не верит". Замечательное положение! Всем вроде и нравится, но поверить в красоту боятся.
В связи с этим авторы позволят себе еще одну рискованную аналогию. Что представляло собой коперниканство через 50 лет после того, как Коперник произнес: "А все-таки они вертится"? Оно принималось и допускалось католической церковью в качестве "математического приема", удобного для вычислений, но не имеющего ничего общего с физической реальностью. Кстати, и Галилей пострадал фактически не за использование теории Коперника, а за несогласие с оценкой коперниканства как математического инструмента, за утверждение физичности гелиоцентрической системы мира. Не то ли происходит и с теорией Эверетта? Напомню: несмотря на то, что за прошедшие 50 лет противников у нее скопилось больше, чем союзников, ошибку найти им так и не удалось. Создается впечатление, что теория Эверетта - классический пример того, что для признания действительно новых идей нужны новые люди. Признание приходит через ротацию поколений.
Об авторах:
Лебедев Ю.А., кандидат технических наук, доцент МГГУ имени Н.Э.Баумана,руководитель Международного Центра Эвереттических Исследований, автор нескольких научно-популярных книг и публикаций в журналах редактор "Толкового словаря по химии и химической технологии"
Гуларян А.Б., кандидат исторических наук, доцент кафедры философии и социологии Орловского государственного аграрного университета. Участник Российского междисциплинарного семинара по проблеме исследования времени (МГУ) и сотрудник Международного центра эвереттических исследований.