Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда

В Плоском мире расставить всё по местам намного проще. Нарративиум сам проследит за тем, чтобы события шли так, как им полагается, а если что-то пойдёт не так, то есть орден Исторических монахов, которые всё исправят. В Круглом мире не то: когда волшебники пытаются создать Шекспира, всё идёт наперекосяк, и им приходится потрудиться, прежде чем они получают «правильный вариант» драматурга.[24]

Откуда вам знать, правильный ли вы вариант?

Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее: всё то, что могло произойти, vs. того, что произошло на самом деле.

Некоторые физики утверждают, что верят (нам кажется маловероятным, что они на это способны), будто существует простой ответ на ребус. Мол, всё возможное случается, и точка. Каждый конкретный выбор порождает новую вселенную, так что Штаны Времени всегда имеют две «штанины». Всё где-нибудь да случается. Утверждение кажется абсурдным, поскольку, согласно ему, потенциально возможные события являются такими же реальными, как и случившиеся. Это как если бы вы подбросили монетку сто раз и записали результаты: орёл, орёл, решка, решка, решка, орёл, орёл, и так далее. Отлично. А теперь вы провозглашаете, что все возможные варианты «где-то» обязательно выпали, включая «орёл-орёл-орёл-орёл-орёл-орёл-орёл» (все «орлы») и «решка-решка-решка-решка-решка-решка-решка» (все «решки»), а также возможные их комбинации. Вот только случилось всё не в этой вселенной, а в какой-то другой. Вы торчите в той, где выпала комбинация «орёл-орёл-решка-решка-решка-орёл-орёл», но где-то ещё выпали все «орлы» или все «решки». Газеты должны бы пестреть описаниями подобных случаев, не так ли? Или они тоже находятся в другой вселенной, где то и дело случается невероятное?

Это мир кота Шрёдингера, одновременно живого и мёртвого, пока на него кто-нибудь не посмотрит. Думминг Тупс ссылался на него в первой главе. Ну, хорошо, это мир именно кота Шрёдингера согласно квантовой физике, а не мир самого Шрёдингера, который взял в качестве примера кота как раз потому, что он устроен на иной манер. В отличие, кстати, от электронов. Так что для квантовых физиков кот – это что-то вроде сверхэлектрона. Существует, однако, другая точка зрения: «орёл-орёл-решка-решка-решка-орёл-орёл» – это то, что действительно случилось, а все другие сочетания, как и все незачатые «люди» и все истории, которые не привели к появлению Морриса-натуралиста, они не выпали, не родились и не приключились. Нигде.

Теперь в утверждении, что классическая вселенная – это суперпозиция всех возможных квантовых состояний, появляется смысл. Это именно то, что стремятся объяснить квантовые физики. Но из всех квантовых вариантов рождается лишь одна-единственная классическая вселенная, поэтому кот ну никак не может быть сверхэлектроном.

В книге «КЭД – странная история света и вещества» Ричард Фейнман приводит в качестве примера лучи света. Классический (читай неквантовый) закон отражения гласит: когда луч света падает на зеркало, «угол падения равен углу отражения». То есть луч «отскакивает» под тем же углом, под каким упал. В классическом мире существует единственный результат, определяемый простым геометрическим законом. В квантовом мире такое понятие, как «луч света», отсутствует. Вместо этого существует квантовая суперпозиция волнообразных фотонов, расходящихся во всех направлениях.

Если вы представите себе такой падающий луч, то его фотоны будут в особом порядке сконцентрированы около классического луча. Каждый фотон следует своим собственным путём; даже те точки, где они ударят в зеркало, будут различными, а направления отскоков не подчинятся классическому закону отражения. Замечательным образом, если вы сложите все волны, соответствующие всем фотонам, – все потенциальные квантовые состояния, то с большой долей вероятности ответ будет близок к классическому отражённому лучу. И Фейнман сумел убедить своих читателей в этой технической особенности (принципе стационарной фазы) даже без каких-либо вычислений. Блестящая работа!

Обратите внимание, как целая квантовая суперпозиция всех возможных состояний (включая самые дикие вроде протона, следующего по извилистой траектории и попадающего в зеркало множество раз) ведёт к единственному классическому результату: тому самому, который мы и наблюдаем. А вовсе не к суперпозиции множества классических миров вроде пресловутого мира, в котором Адольф Гитлер выиграл Вторую мировую войну, мирно сосуществующего с тем, в котором он её проиграл. Наряду с бесконечными мирами, включающими все возможные варианты, произошедшие во все возможные разы.

Да, но… Нельзя ли разложить эту квантовую суперпозицию на несколько различных классических вариантов развития событий так, чтобы их суперпозиция была такой же, как и у квантовой? Таким образом, каждый классический сценарий будет суперпозицией для каких-либо квантовых – нужно только быть внимательным и не использовать один и тот же вариант дважды. Возможно это или нет? Если да, то возражения против «мультигитлеровой» вселенной окажутся несущественными.

Большинство разумных классических вариаций «равноугольного» сценария падения и отражения предполагает классический набор вариантов: как падает луч света (это определяет угол падения) и как он отскакивает (угол отражения). Мы можем нарисовать серию прямых линий, начинающихся у источника света, попадающих в зеркало и отскакивающих, возможно, под разными углами.

Таким образом, мы получаем траектории фотонов, которые составляют море всех возможных квантовых состояний, воспроизводящих все классические траектории. Однако чтобы это работало, попытаемся представить луч как сумму близких квантовых состояний. Однако это перестаёт работать, стоит лишь изменить точку попадания луча в зеркало и попытаться представить этот луч как сумму близких квантовых состояний. Для того чтобы получить исходный набор траекторий фотонов, правильно отображающий падающий луч, этим траекториям должны быть заданы вероятности, которые концентрировались бы вокруг луча. Тогда траектории, связанные с другим лучом, не могут адекватно описывать этот альтернативный луч. Короче говоря, мы просто не можем изменить точку попадания классического луча в зеркало. Поскольку тогда траектории фотонов, отражающихся под разными углами, окажутся совершенно неклассическими. В классической физике такое невозможно, потому что классические траектории подчиняются закону отражения.

Подобный мысленный эксперимент с мини-вселенной, содержащей зеркало и луч света, по-видимому, свидетельствует, что данная квантовая суперпозиция описывает одно-единственное классическое состояние, а кроме того, не может быть разложена на несколько различных классических состояний. Может быть, и существует какой-нибудь подходящий способ это сделать, но не в мире падающих и отражающихся лучей. В общем, хотя эта мини-вселенная вроде бы обладает бесконечным множеством различных квантовых состояний, мы имеем один-единственный вариант суперпозиции, подчиняющийся классическому закону. Поскольку это верно для простой мини-вселенной, нечто более или менее похожее должно выполняться и для более сложных систем. В частности, хотя классическую историю, в которой Гитлер проиграл Вторую мировую войну, можно разложить на тьму-тьмущую квантовых альтернатив, все эти состояния детерминируют один и тот же классический случай: тот, в котором войну Гитлер проиграл. Более того, это состояние нельзя разложить на набор классических историй путём разделения квантовых состояний, которые его составляют.