На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Гефтер Аманда
Я улыбнулась поэтичному образу, но сама мысль заставила меня съежиться. Как бы мне ни хотелось представить себя носителем бесценного дара, я не могла понять, чем может помочь наличие сознания – и не в последнюю очередь просто потому, что ученые не знают, что такое сознание. Но чем бы оно ни было, оно подчинено тем же законам физики и состоит из тех же частиц, полей или битов информации, как и все остальное. Конечно, Уилер согласен с этим: в первой дуге его цикла посредством слепой череды мутаций и естественного отбора Вселенная порождает наблюдателей. Ничего мистического или сверхъестественного не происходит. Но если все это так, то какое же преимущество у одних физических объектов (мозгов) по сравнению с другими (камнями) превращает их в «наблюдателей», способных, заглянув в прошлое, создать Вселенную? Я была в замешательстве, но решила пока принять слова Уилера на веру и посмотреть, к чему он клонит. Я продолжила чтение.
Несмотря на всю привлекательность концепции наблюдателя, гипотеза Уилера о Вселенной, построенной из битов информации путем проведения наблюдений и измерений, обладала очевидным недостатком: как мог один наблюдатель провести достаточное количество измерений, чтобы создать все, что мы видим вокруг? Оставим в стороне галлюцинации и злых демонов. Вселенная содержит гораздо больше битов информации, чем создается за несколько наблюдений, которые могут провести даже целая планета наблюдателей. «И мыши, и люди, и все на земле, кто хоть как-то соучаствует в наблюдениях и способен сообщать обнаруженные смыслы другим, никогда не смогут произвести достаточный объем информации, чтобы вынести столь большую нагрузку», – писал Уилер.
Он предложил двоякое решение. Во-первых, общее количество битов во Вселенной должно быть конечным. Я знала, что общая теория относительности исключает такую возможность – ее пространственно-временное многообразие непрерывно, между любыми двумя точками всегда существует бесконечное количество точек, некий континуум, от осознания которого мою душу в подростковом возрасте охватывал дух бунтарства, которое понял бы Зенон. Вам необходимо бесконечное число битов только для того, чтобы описать гравитационное поле, не говоря уже о всей Вселенной. Но я знала также, что общая теория относительности – не последнее слово в науке о пространстве-времени; мое знакомство с петлевой квантовой гравитацией научило меня этому. На масштабах пространства-времени в одну миллионную миллиардной миллиардной миллиардной долей сантиметра, благодаря квантовой механике, континуум распадается. При большем увеличении понятие точки теряет смысл, ткань реальности рвется в клочья, как в центре черной дыры или в сингулярности при рождении Вселенной.
«Пространство-время, – писал Уилер, – часто считается бесконечным физическим континуумом, но у нас есть свидетельства (наиболее яркие – Большой взрыв и коллапс звезд) того, что оно не может быть континуумом». Более того, «квантовые флуктуации геометрии и квантовые скачки в топологии наполняют все пространство и на планковском масштабе длин придают ему пенистую структуру».
Во-вторых, необходимо учесть вклад всех наблюдателей, не только тех, живущих сегодня, но и всех, кто когда-либо существовал и когда-либо будет существовать. Это был смелый шаг, учитывая его вопиющее пренебрежение обычным правилом времени, которое гласит, что будущее наступает после прошлого. Но квантовая механика уже нарушает это правило, и никто не знал этого лучше Уилера.
В конце 70-х годов он предложил мысленный эксперимент, известный как отложенный выбор и построенный на основе классического опыта с двойной щелью, он взрывал мозг похлеще оригинала. В классической версии у наблюдателя есть выбор: он может наблюдать интерференционную картину, появляющуюся на фотографической пластине после того, как фотон пройдет одновременно через обе щели, а может расположить детекторы в каждой из щелей и выяснить, по какому пути прошел фотон, тем самым разрушив интерференционную картину. В новой версии Уилера наблюдатель делает этот выбор после того, как фотон прошел через щели. В самый последний момент он может заменить фотографический экран, установив два небольших телескопа: направив один на левую щель, а другой на правую. С помощью телескопов вы сможете определить, через какую щель прошел фотон, и окажется, что фотон всегда выбирает только один путь. Но если наблюдатель решает поставить пластину на прежнее место, на ней снова возникнет интерференционная картина, показывая, что фотон прошел через обе щели. Отложенный выбор наблюдателя диктует фотону, по одной траектории он распространялся или сразу по двум… уже после того, как он миновал щели.
Для тех, кому этого было еще недостаточно, Уилер предложил более экстремальный вариант. Представьте себе свет, распространяющийся в сторону Земли от квазара, расположенного на расстоянии в миллиард световых лет. Между нами и квазаром находится массивная галактика, которая своим гравитационным полем, как линза, отклоняет лучи света. Свет огибает центр галактики либо слева, либо справа с одинаковой вероятностью. Представьте себе, говорит дальше Уилер, что интенсивность излучения квазара достаточно низка и мы видим только одиночные фотоны. Тогда у нас есть обычный выбор: мы можем расположить фотографическую пластину в месте падения фотонов, и на ней неизбежно появится интерференционная картина, или мы можем направить на галактику телескоп, чтобы увидеть, какой путь выбирают фотоны. Наш выбор определяет, как распространялся фотон: выбрал ли он один из путей или оба сразу. Мы определяем его маршрут (или маршруты) от его начала до конца, прямо сейчас – несмотря на тот факт, что фотон начал свое путешествие миллиард лет назад. Нет смысла задавать вопрос, какой путь (пути) фотон «на самом деле» прошел: просто не существует «на самом деле» до тех пор, пока мы не выбрали, какие измерения провести. Когда мы делаем выбор, мы создаем прошлое, которое простирается назад на миллиарды лет.
«Когда-то мы думали о мире как существующем „где-то там“, независимо от нас, – писал он. – А себя, наблюдателей, представляли надежно скрытыми за толстым стеклом, ни во что не вмешивающимися, а только наблюдающими. Однако теперь мы уже знаем, что это не так и что мир устроен по-другому. Нам пора и на деле разбить стекло и выбраться наружу».
Эксперименты с отложенным выбором были проведены в лаборатории, и каждый раз их результат подтверждал предположения Уилера. Это установленный научный факт: измерения, проведенные в настоящем, могут переписать историю в прошлом. Нет, не переписать. Просто написать. До начала наблюдения истории не существует, просто существует множество возможностей, прошлое ждет своего рождения. «Нет более замечательной особенности этого квантового мира, чем странная связь между будущим и прошлым», – писал Уилер. Если наблюдения, которые мы делаем сегодня, могут создать то, что происходило миллиарды лет назад, то значит, наблюдения, которые будут сделаны в будущем, определяют Вселенную, которую мы видим сегодня.
Если общее количество битов, из которых строится Вселенная, конечно и если мы можем считать и те биты, которые произведут наблюдатели, живущие в далеком будущем, то утверждение, что наблюдатели создают реальность, становится по крайней мере правдоподобным. Во всяком случае, с точки зрения Уилера. «За исключением связывающих будущее с прошлым квантовых явлений, обеспечивающих интерактивное соучастие наблюдателей, каждый из которых выполняет свой элементарный акт наблюдения, не предлагается никакого другого способа построить то, что мы называем реальностью», – писал он.
В общем, получается просто невероятная история – гораздо более интересная, чем привычная история развития от простого к сложному, в которой Вселенная рождается в каком-то горячем и плотном состоянии, расширяется, эволюционирует и через 13,7 млрд лет случайно порождает в меру разумное серое вещество в унылой смене прошлого будущим, причин и следствий. Но в истории Уилера оставалось без ответа множество вопросов. Кого считать наблюдателем? Что придает наблюдателю его особый статус создателя реальности? Какой физический механизм позволяет наблюдателю создавать биты информации посредством измерения? Что общего между «границей границы» и замкнутой Вселенной? И если для того, чтобы вызвать к существованию некий смысл (субстанцию, реальность), требуется акт наблюдения, то кто наблюдает самого наблюдателя?
