Брайан Грин - Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса
Квантовая механика, рассматриваемая с точки зрения многомирового подхода, приводит к квантовой мультивселенной. Если в будущем исследования покажут, что уравнения квантовой механики, сколь бы надёжными они ни были до сих пор, потребуют небольших модификаций для соответствия с более точными данными, то этот тип мультивселенной может быть отброшен. Так произойдёт, если при модификации потребуется отказаться от свойства линейности (на котором основывались все наши рассуждения в главе 8). Мы также отмечали, что в принципе существуют тесты на квантовую мультивселенную, эксперименты, результаты которых зависят от того, правилен ли подход Эверетта или нет. Эти эксперименты выходят за рамки того, что нам доступно сейчас, а может, и будет доступно когда-либо, но причина этого в том, что они фантастически сложны, а вовсе не в том, что они фундаментально невыполнимы из за каких-то внутренних свойств самой квантовой мультивселенной.
Голографическая мультивселенная возникает из рассмотрения хорошо установленных теорий — общей теории относительности и квантовой механики — и получает сильнейшую теоретическую поддержку со стороны теории струн. Вычисления, основанные на голографическом принципе, предварительно согласуются с экспериментальными результатами на ускорителе тяжёлых релятивистских ионов, и всё указывает на то, что такие экспериментальные связи в будущем будут только крепнуть. Рассматривать ли голографическую мультивселенную только как полезный математический инструмент или же как указание на голографичность реальности — является личным мнением каждого. Следует подождать дальнейших работ, теоретических и экспериментальных, чтобы иметь больше данных для физической интерпретации.
В основе смоделированной мультивселенной лежит не какая-то одна теоретическая структура, а непреклонный рост компьютерных мощностей. Ключевое допущение здесь состоит в том, что способность к ощущениям не привязана фундаментальным образом к какой-то выделенной основе — мозгу, — а является сопутствующей характеристикой определённого множества информационных процессов. Это весьма спорное предположение, и пылкие аргументы выдвигаются с обеих сторон. Возможно, что будущие исследования мозга и природы сознания развенчают идею о машинах, обладающих самосознанием. А может быть и нет. Впрочем, один способ тестирования этой модели мультивселенной вполне очевиден. Если наши потомки однажды увидят, или вступят в контакт, или виртуально посетят, или станут частью вполне убедительного смоделированного мира, то вопрос с практической точки зрения будет решён.
Смоделированная мультивселенная, по крайней мере теоретически, может быть также связана с урезанной версией окончательной мультивселенной, которая включает вселенные, основанные только на вычислимых математических структурах. В отличие от полной теории окончательной мультивселенной, генезис этой более ограниченной версии позволяет поднять её на ступень выше, чем просто гипотеза. Пользователи, реальные и виртуальные, стоящие за этой смоделированной мультивселенной, будут, по определению, моделировать вычислимые математические структуры и поэтому будут обладать способностью породить эту часть окончательной мультивселенной.
Получить экспериментальные и наблюдательные подтверждения справедливости любой из гипотез мультивселенных — это, конечно, непростая задача. Но в ней нет ничего невозможного. И понимая, каким огромным может быть вознаграждение, и если теоретические исследования естественно толкают нас на путь изучения мультивселенных, мы обязаны проследовать по этому пути и выяснить, куда он нас приведёт.
Как мультивселенная влияет на природу научного исследования?
Иногда наука направляет фокус на детали. Она говорит нам, почему планеты вращаются по эллиптическим орбитам, почему небо голубое, почему вода прозрачная, почему письменный стол твёрдый. Сколь бы привычными эти факты ни казались, поразительно, что мы можем их объяснить. Иногда наука расширяет фокус и смотрит на вещи более широко. Она обнаруживает, что мы живём внутри галактики, насчитывающей несколько сотен миллиардов звёзд, она устанавливает, что наша галактика — одна из сотен миллиардов других галактик, и утверждает, что существует невидимая тёмная энергия, пронизывающая каждый уголок этого огромного пространства. Оглядываясь всего лишь на сто лет назад, во время, когда считалось, что Вселенная статична, и в ней есть только галактика Млечный Путь, мы можем с удовлетворением окинуть взором величественную картину, которую наука нарисовала за это время.
Иногда наука делает ещё кое-что. Иногда она заставляет нас пересмотреть наши взгляды на саму науку. Устоявшаяся многовековая научная традиция говорит, что при описании физической системы учёному следует определить три момента. Мы уже встречались со всеми тремя в разных контекстах, но полезно собрать их все в одном месте. Во-первых, это математические уравнения, описывающие применяемые физические законы (например, это могут быть уравнения движения Ньютона, уравнения электромагнетизма Максвелла, уравнение Шрёдингера в квантовой механике). Во-вторых, это численные значения всех фундаментальных констант, входящих в математические уравнения (например, констант, определяющих силу гравитации или электромагнетизма, или констант, определяющих массу фундаментальных частиц). В-третьих, следует задать «начальные условия» для системы (например, когда бейсбольный мяч выбивается с домашней базы с определённой скоростью в определённом направлении или когда электрон отправляется в путь с вероятностью в 50 процентов быть обнаруженным в мемориале Гранта и с такой же вероятностью быть обнаруженным на Земляничных полях). Тогда уравнения определят, что произойдёт в любой последующий момент времени. Как классическая, так и квантовая физика следуют этой традиции; различие лишь в том, что классическая физика имеет цель сообщить нам, каким определённым образом всё будет устроено в данный момент времени, а квантовая механика задаёт вероятность того, что всё будет так или иначе.
Когда речь заходит о предсказании того, где упадёт бейсбольный мяч или как электрон пройдёт сквозь компьютерный чип (или модель Манхэттена), эта трёхшаговая процедура демонстрирует очевидную силу. Однако при описании реальности в целом, эти три шага наталкивают нас на более глубокие вопросы: можем ли мы объяснить начальные данные — то, как вещи устроены в самый начальный момент? Можем ли мы объяснить значения констант — массы частиц, силу взаимодействий и так далее, — от которых эти законы зависят? Можем ли мы объяснить, почему определённый набор математических уравнений описывает ту или иную грань физической вселенной?
Те модели мультивселенной, которые мы обсуждали, могут значительно повлиять на наше осмысление этих вопросов. В лоскутной мультивселенной мы имеем одинаковые физические законы внутри разных вселенных, но разные конфигурации частиц. Разные конфигурации частиц в настоящем отражают разные начальные условия в прошлом. Поэтому в рамках этой модели мультивселенной наш подход к вопросу, почему начальные условия в нашей Вселенной были такими или другими, меняется. Начальные условия могут и, как правило, действительно варьируются от вселенной к вселенной, поэтому нет какого-либо фундаментального объяснения того, что наблюдается та или иная конфигурация частиц. Требовать объяснения этому — это неправильно ставить вопрос; это привлекать логику одной единственной вселенной в контексте мультивселенной. Вопрос следует ставить так: есть ли где-нибудь на просторах мультивселенной вселенная, конфигурации частиц внутри которой и, следовательно, начальные условия, согласуются с теми, что мы здесь видим. А лучше всего спросить, можем ли мы показать, что таких вселенных много? Если да, то на глубокий вопрос о начальных условиях можно будет просто пожать плечами — в такой мультивселенной требовать объяснения начальных условий в нашей Вселенной — это всё равно что требовать объяснить то, что где-то в Нью-Йорке есть обувной магазин, в котором продаётся обувь вашего размера.
В инфляционной мультивселенной фундаментальные «константы» природы могут и, как правило, варьируются от одной дочерней вселенной, возникающей из пузырька, к другой. Вспомним из главы 3, что различие в условиях — разные значения поля Хиггса, пронизывающего каждый пузырёк, — приводят к различным массам частиц и свойствам взаимодействий. То же самое справедливо для бранной мультивселенной, циклической мультивселенной и ландшафтной мультивселенной, где разная форма дополнительных измерений в теории струн вместе с различиями в полях и потоках приводят ко вселенным с разными свойствами, такими как масса электрона, если он вообще существует, величина электромагнитного взаимодействия, если оно есть, значение космологической постоянной и так далее. В контексте этих мультивселенных вопрос об объяснении измеряемых свойств частиц и взаимодействий опять же является неправильным вопросом; это вопрос, порождённый логикой одной единственной Вселенной. Наоборот, следует задаться вопросом о том, есть ли в одной из этих мультивселенных такая вселенная, физические свойства которой совпадают с измеряемыми нами на опыте. А лучше было бы показать, что вселенных с нашими физическими свойствами много, или, по крайней мере, их много среди тех вселенных, которые поддерживают жизнь в известном нам виде. Но подобно тому, как бессмысленно спрашивать о том, каким единственным словом написана «Леди Макбет» Шекспира, также бессмысленно требовать от уравнений выделить те значения физических свойств, которые мы наблюдаем в нашей Вселенной.
