Читать книгу Уходящие в темноту. Собрание сочинений в 30 книгах. Книга 22 - Павел Амнуэль - Страница 3

Многомирие – далеко не новая идея. Скорее очень древняя. Например, идея о том, что души умерших продолжают жить, но в другом мире. Значит, есть, по крайней мере, два мира: наш и потусторонний. В христианской традиции «тот свет», в свою очередь, состоит из трех миров: Рая, Ада и Чистилища. Всё это вроде бы разные миры, каждый со своими законами (не нужно объяснять, чем законы Рая отличаются от адских!). О многомирии вроде бы вел речь и Панглос, утверждая в «Кандиде» Вольтера, что «все к лучшему в этом лучшем из миров». Есть, значит, и другие миры, среди которых наш – лучший.

На самом деле упоминания о «других мирах» в древних и не очень древних текстах имеют весьма косвенное отношение к современному, имеющему четкое физическое определение, понятию многомирия.

Говоря о разных мирах, древние и не очень древние авторы полагали все же, что эти миры существуют в нашей единственной вселенной, созданной Богом (или богами). «Иной мир» для древнего египтянина и не очень древнего европейца находился или на небесах, или за горами и долами, где жили люди с песьими головами и волшебные животные.

Много веков теологи и философы обсуждали (и сейчас обсуждают!) проблему, принципиально не решаемую, если предполагать, что существует одна-единственная Вселенная. Проблема эта: данная человеку Богом свобода воли. Вы сами решаете, как поступить в ситуации, когда поступить можно по-разному, когда существует хотя бы два (часто – гораздо больше) варианта поведения. И от того, что вы выберете, может зависеть не только ваша судьба, но и судьба ваших близких (которые, в свою очередь, обладают свободой воли).

Тут-то и возникает противоречие, над которым бились мудрейшие теологи. Ведь Бог, давший человеку право выбора, сам, безусловно, обладает возможностью выбирать. Бог, создавший Вселенную, не только всемогущ, но и всеведущ, то есть знает все обо всем: о том, что было, и о том, что будет с мирозданием, со звездами и планетами, с человечеством вообще и с каждым из нас лично. Но тогда получается, что свобода выбора у человека – фикция и видимость. Если Богу известно, как вы поступите в той или иной ситуации, то вы не можете поступить иначе. Вам кажется, то вы выбираете сами, но на самом деле Бог за вас давно уже выбор сделал, поскольку знает, каким окажется ваш поступок.

Получается, что в мире на самом деле существует рок, судьба, предопределенность? «От судьбы не уйдешь», «Кому суждено быть повешенным, тот не утонет» и так далее.

Теологи предлагали множество возможностей обойти или объяснить это противоречие, но ни одно из объяснений не выглядело удовлетворительным (кстати, сам спор в этом случае не имеет смысла, поскольку ход дискуссии и ее результат Творцу, конечно же, известны).

* * *

Теологические дискуссии о свободе воли ведутся много веков, а ученые-физики и писатели-фантасты столкнулись с этой проблемой лишь в ХХ веке. Фантасты обсуждали различные возможности исторического развития человечества. Физики решали квантово-механическую задачу, связанную с волновыми функциями элементарных частиц.

Писатели обратились к важнейшим событиям истории и задали себе (и читателям) вопрос: как могла бы развиваться цивилизация, если бы некий исторический персонаж сделал иной выбор? Если бы Наполеон не пошел в 1812 году походом на Россию. Если бы паровую машину изобрели в Древней Греции. Если бы…

История не знает сослагательного наклонения, но литература к такому наклонению привычна, писатель прекрасно осведомлен о принципе свободы воли и использует его всякий раз, когда возникает необходимость исследовать альтернативные возможности развития.

В 1881 году американский журналист и писатель Эдвард Митчелл (в рассказе «Часы, которые шли вспять»), а 14 лет спустя английский писатель Герберт Уэллс (в романе «Машина времени») описали перемещение персонажа во времени. После Уэллса многочисленные авторы описывали историю будущего так, как они ее представляли, но при этом ни у кого не было сомнений в том, что прошлое безальтернативно, вся история не только человечества, но и мироздания в целом до настоящего момента уже свершилась и изменена быть не может. Более того: безальтернативно и будущее, несмотря на наличие у человека свободы воли. Человек, конечно, волен сделать свой выбор и совершить поступок, но, будучи совершённым, этот поступок жестко фиксируется, и, если мы отправимся в будущее на машине времени, то будем наблюдать результаты именно этого, а не какого-то иного, выбора. Получалось, что, если возможны путешествия во времени, то свободы воли нет? Если вы отправились в будущий месяц и увидели, как перешли на красный свет и вас сбила машина, то, вернувшись, будете вынуждены именно этот поступок совершить! Иначе как же вы могли бы в будущем его наблюдать?

В 1954 году был опубликован рассказ Джона Уиндема «Хроноклазм». Писатель задал простой вопрос: если существует (в фантастике, разумеется) возможность перемещения во времени не только в будущее, но и в прошлое, то кто запрещает персонажу отправиться на сотню лет назад и убить собственную бабушку до того, как она встретит своего будущего супруга – дедушку нашего персонажа? И что произойдет, если бабушку убить?

Не обязательно быть кровожадным – достаточно уговорить девицу не ходить на тот бал, где, как внуку уже известно, произошла достопамятная встреча. У девицы определенно была свобода выбора – идти на бал или не идти. Она решила пойти. Могла и остаться дома.

Если бы девушка не пришла на бал, встреча не произошла бы, не родился бы отец (или мать) нашего героя, и сам герой не мог бы появиться на свет.

Но ведь он появился! Он существует, он отправляется в прошлое, уговаривает бабушку не ходить на бал…

«Парадокс бабушки» – попросту другая, не связанная с божественным присутствием, формулировка все той же проблемы свободы воли и предопределенности в единственном мироздании.

И не об этом ли писал Хорхе Луис Борхес за девять лет до Уиндэма в рассказе «Сад расходящихся тропок»?

«Стоит герою любого романа очутиться перед несколькими возможностями, как он выбирает одну из них, отметая остальные; в неразрешимом романе Цюй Пэна он выбирает все разом. Тем самым он творит различные будущие времена, которые в свою очередь множатся и ветвятся…

В отличие от Ньютона и Шопенгауэра ваш предок не верил в единое, абсолютное время. Он верил в бесчисленность временных рядов, в растущую головокружительную сеть расходящихся, сходящихся и параллельных времен… Вечно разветвляясь, время ведет к неисчислимым вариантам будущего».

Фантастика парадокс свободы воли именно так и разрешила: возникли идеи о том, что, если изменить что-либо в прошлом, то линия времени расщепится, история начнет идти по иному, альтернативному пути, но и прежний путь, прежняя Вселенная продолжат существовать, поскольку они уже есть, и исчезнуть не могут. Нагляднее всего это решение продемонстрировано в увлекательной фантастической повести Рафаила Нудельмана и Ариадны Громовой «В институте времени идет расследование» (1964 год).

Так в фантастику пришла новая парадигма, в бесконечное число раз увеличившая число возможных физических вселенных. Персонаж может изменить любое событие в прошлом. В результате ось времени раздваивается, в будущее протягиваются две независимые временные линии. Возникает еще один мир, отличный от нашего, мир, в котором ваша бабушка не встречается с дедушкой, мир, где вас попросту нет. Событие может быть изменено вновь, и линия раздваивается еще раз. Мироздание оказывается подобно разветвленному дереву, причем число ветвей не только может быть сколь угодно большим (и, следовательно, сколь угодно большим может быть число вселенных, в которых существует и развивается альтернативное человечество), но и число это бесконечно увеличивается, ибо свобода воли позволяет человеку менять события, создавая все новые и новые варианты будущего.

* * *

Независимо от писателей-фантастов к аналогичному представлению о мироздании пришли физики – точнее, американский физик Хью Эверетт III. В 1956 году Эверетт писал диссертационную работу об интерпретации решений волновых уравнений квантовой физики, иначе называемых уравнениями Шредингера.

Проблема была вот в чем. Уравнения Шредингера описывали состояние и взаимодействие элементарных частиц. В отличие от классической физики, где любой объект (неважно – атом, планета или галактика) находится каждый момент времени в одном-единственном вполне определенном состоянии, в мире квантов все не так. Состояние элементарной частицы представляет собой волну вероятности, похожую на гребень с широкими, практически бесконечными, краями. Электрон с разной степенью вероятности находится в любом из состояний, являющихся решениями уравнения Шредингера. В каком именно состоянии – невозможно узнать, пока этот электрон не становится объектом наблюдения. И дело даже не в том, что мы всего лишь не знаем, в каком состоянии находится электрон. Пока электрон не наблюдают, он на самом деле находится сразу во множестве (как говорят физики – суперпозиции) состояний!

В момент наблюдения вы фиксируете некое определенное состояние частицы. Иными словами, выбираете из всех состояний частицы одно-единственное. А что же происходит с остальными?

Электрон – вот он, вы его зафиксировали, его состояние уже известно. Но волновая функция электрона говорит о том, что частица находилась еще и в состоянии 2, и в состоянии 3, и в состоянии 4, и еще во множестве других состояний – в таком их количестве, сколько решений имеет уравнение Шредингера, написанное для данной частицы.

Куда в момент наблюдения деваются все решения уравнения, кроме единственного? Нильс Бор и Вернер Гейзенберг утверждали, что, как только частица попадает в «объектив» наблюдателя, все решения уравнения (то есть, все состояния частицы!) коллапсируют, исчезают, остается единственное.

Такая интерпретация событий, происходящих в квантовом мире, получила название копенгагенской, по названию города, где работали Бор и Гейзенберг. Физиков-практиков копенгагенская интерпретация вполне устраивала, поскольку предсказания квантовой физики выполнялись идеально, на сто процентов. Были построены синхрофазотроны, реакторы, открыты новые элементарные частицы. Расчеты атомной бомбы невозможно было провести, не используя уравнение Шредингера!

На вопрос «что происходит?» копенгагенская интерпретация давала однозначный ответ. А вопрос «почему?» физики-экспериментаторы предпочитали не задавать – формулы работают, ну и ладно. Теоретики, которых интересовала философская глубина квантовой теории, вяло продолжали спорить, не находя выхода из противоречия и соглашаясь с тем, что «да, это некрасиво, неправдоподобно, с чего бы волновой функции коллапсировать?.. Но… так устроен мир».

Альберт Эйнштейн говорил о двух критериях, определяющих хорошую теорию. Теория должна обладать внутренним совершенством (быть внутренне непротиворечивой) и иметь внешнее оправдание (соответствовать наблюдениям, эксперименту). Копенгагенская интерпретация квантовой физики полностью оправдывала себя внешне, но оставалась противоречивой внутренне.

Это противоречие и разрешил Хью Эверетт. Идея его проста, она является прямым и непосредственным следствием самой же квантовой теории, но именно потому революционна. Вот что писал Эверетт в своей диссертации:

«…С точки зрения теории все элементы суперпозиции (все „ветви“) являются „действительными“: ни один не более „реален“, чем остальные. Не нужно полагать, что все элементы, кроме одного, так или иначе разрушаются, так как все отдельные элементы суперпозиции индивидуально подчиняются волновому уравнению с полным безразличием к присутствию или отсутствию („реальности“ или нет) любых других элементов…»

Иными словами, никакого придуманного коллапса волновой функции не существует, и в момент наблюдения фиксируется не какое-то единственное состояние частицы, а все сразу! Но каждое состояние фиксируется «своим» наблюдателем. «Наш» наблюдатель обнаруживает электрон в состоянии номер 1, но в то же время наблюдатель номер 2 фиксирует состояние номер 2, наблюдатель 3 фиксирует… и так далее. Сколько решений имеет уравнение Шредингера, столько наблюдателей фиксируют все возможные состояния электрона. Возможно ли это в единственной Вселенной? Нет, невозможно. Значит, в момент наблюдения мироздание «расщепляется» на множество ветвей-вселенных, отличающихся друг от друга только тем, что в одной вселенной электрон наблюдали в состоянии 1, в другой – в состоянии 2 и так далее. Сколько решений имеет уравнение Шредингера, столько вселенных и возникает в момент наблюдения. А поскольку разнообразных событий каждое мгновение происходит великое множество, то и расщепляется мир на великое множество почти неотличимых копий, каждая из которых развивается по своему собственному пути. И потому на самом деле существует не одна вселенная – та, что представлена нашему взору и сознанию, – а великое множество вселенных.

Предвидя возражения, Эверетт писал:

«Аргументы, согласно которым картине мира, представленной этой теорией, противоречит опыт… подобны критике коперниканской теории на том основании, что подвижность Земли как реальный физический факт является несовместимой с интерпретацией природы здравым смыслом, поскольку мы не чувствуем такого движения».

Действительно: как же такое возможно? Из-за того, что состояние электрона или любой другой частицы в любом месте нашей Вселенной описывается уравнением, имеющим не одно, а много решений, каждое мгновение возникает огромное число вселенных? С миллиардами галактик? И в каждой есть Земля? И мы с вами? А из чего они возникают? Откуда берется масса? И как вообще возможно мгновенное появление вселенной, имеющей размеры в миллиарды световых лет? Как быть с постулатом Эйнштейна о том, что ничто не способно перемещаться быстрее света?

Естественные вопросы, подсказанные здравым смыслом. Ответы на эти вопросы дает эвереттика (или, как ее называют физики на Западе: многомировая интерпретация) – область знаний, изучающая многомирие по Эверетту.

Вселенная (Universe) существует не в единственном варианте, а в неисчислимом множестве, которое физики назвали Мультиверсом (Multiverse).

Новые вселенные не возникают «из ничего» в момент наблюдения, они существуют в реальности так же, как существует, а не возникает из небытия, волновая функция. Электрон в любой момент времени находится в суперпозиции всех возможных состояний. И все эти состояния существуют реально, потому что ни одно из них не имеет преимуществ перед другими.

Сказанное относится не только к электрону, но и ко всей нашей Вселенной, и к каждой ее части, и к каждому из нас, потому что и электрон, и мы с вами, и вся Вселенная описываются волновыми функциями, решениями соответствующих уравнений Шредингера. Уравнения для изолированного электрона физики решать умеют, а для сложных систем – нет. Тем более – для систем, состоящих из триллионов элементарных частиц, как мы с вами или Вселенная. Но от того, что физики умеют или не умеют делать, мироздание не становится проще или сложнее – оно такое, какое есть. Это бесконечно сложная квантовая система, проявляющая себя бесконечным (или почти бесконечным) числом классических миров, один из которых мы и наблюдаем вокруг себя. Существуют и другие – как грани бесконечно сложного кристалла (кстати, именно такой образ придумал для описания квантового мира российский физик Михаил Менский, и в физической литературе этот «кристалл» носит название «кристалла Менского»).

Каждый из нас обладает свободой воли. Каждый из нас свободно решает по утрам, например, налить кофе или чай, а может, позволить себе рюмку коньяка. Вы выбрали чай? Это означает, что и другие ваши решения существуют в Мультиверсе – есть мир, в котором вы налили себе кофе, и мир, где вы опрокинули рюмочку коньяка.

Идея Мультиверса позволила разрешить и давний теологический спор, о котором я писал в начале статьи. Да, Бог все знает, и, тем не менее, истинная свобода воли существует. В любой ситуации вы можете поступить так, как вам подсказывают интуиция, совесть, обстоятельства, советы близких – как угодно, и каждый ваш выбор известен Богу, поскольку каждый осуществляется – в своей вселенной. Теологические аргументы в пользу многомирия сейчас активно обсуждаются, и мы поговорим об этом в другой статье.

Эвереттика как область науки значительно изменилась со времени первой статьи Эверетта, как изменилась теория эволюции по сравнению с «Происхождением видов» Дарвина. Российский ученый Юрий Лебедев, например, ввел в обиход понятие склеек, противоположное эвереттовскому ветвлению. Миры не только ветвятся, создавая неисчислимое многообразие Мультиверса, но и «склеиваются», пересекаются, и тогда можно наблюдать интересные феномены появления и исчезновения предметов. А в случае ментальных склеек мы можем «общаться» с самими собой в других ветвях Мультиверса, и тогда нас посещают неизвестно, казалось бы, откуда взявшиеся озарения и идеи.

* * *

23 апреля 1956 года Эверетт успешно защитил диссертацию, и в тот день Вселенная расщепилась, возникла ветвь мироздания, в которой диссертацию защитить не удалось, и опечаленный Эверетт бросил занятия теоретической физикой.

В нашей реальности Эверетт диссертацию защитил и идеи свои в 1957 году изложил в статье «Интерпретация квантовой механики через соотнесенные состояния», опубликованной в престижном журнале «Reviews of Modern Physics».

Научный мир предпочел не заметить работу молодого ученого. Ее так упорно обходили вниманием, что лет двадцать спустя профессор Джеммер назвал работу Эверетта «одним из самых крепких секретов нашего века». А сам автор многомировой интерпретации занялся стратегическим планированием и программированием в фирме Lambda Corp.

В конце семидесятых годов прошлого века физики стали упоминать работу Эверетта в своих публикациях, а сейчас число серьезных теоретических исследований в области многомирия растет, как снежный ком. Современная физика находит для гипотезы Мультиверса все больше убедительных аргументов. Известный русский физик Андрей Линде, автор космологической теории инфляции, говорит о многомирии, как о прямом следствии инфляционной модели. К многомирию пришли и физики, разрабатывающие теорию суперструн. Мультиверс является физикам в огромном многообразии проявлений.

Полтора десятилетия назад 58% ведущих американских физиков считали, что трактовка Эверетта «правильная», 13% полагали, что она «скорее правильная, чем ошибочная», и только 18% отвергали возможность существования Мультиверса. За прошедшие годы число приверженцев эвереттики лишь увеличилось. Лауреат Нобелевской премии, известный физик Стивен Вайнберг сказал во время одной из своих лекций: «О Мультиверсе существует многообразие мнений, и точки зрения ученых значительно отличаются. В аэропорту Остина, по пути на эту встречу, я заметил на прилавке октябрьский выпуск журнала „Астрономия“, имевший на обложке заголовок: „Почему вы живете в множественных вселенных“. Внутри я нашел сообщение о дискуссии на конференции в Стэнфорде, где Мартин Рис сказал, что он уверен в реальности Мультиверса настолько, чтобы держать пари на жизнь его собаки, в то время как Андрей Линде сказал, что готов держать пари на свою собственную жизнь. Что касается меня, то у меня достаточно веры в Мультиверс, чтобы держать пари на жизни и собаки Мартина Риса, и Андрея Линде».

В чувстве юмора физикам не откажешь, но многие ученые, признавая красоту многомировой интерпретации, считают, что доказать реальность Мультиверса будет исключительно трудно, если вообще возможно. Любая теория проверяется экспериментом, наблюдениями. Можно ли наблюдать иные вселенные, иные ветви Мультиверса?

Похоже, что да. Такие эксперименты уже проводятся, и начало им положила работа израильских физиков Авшалома Элицура и Льва Вайдмана, опубликованная в 1994 году.

Как увидеть черную кошку в черной комнате?

Многие физики считают, что многомирие – красивое предположение, действительно избавляющее квантовую механику от странного парадокса коллапсирующей волновой функции. «Но, – продолжают они, – всякая научная теория, согласно Проппу, должна быть верифицируемой и фальсифицируемой. Иными словами, истинно научную теорию можно проверить в эксперименте, а можно и опровергнуть. Однако ни проверить экспериментом, ни опровергнуть предположение о многомирии невозможно, а потому это не физическая теория, а всего лишь философическое измышление».

И это действительно было так лет двадцать назад. Уже в начале девяностых годов прошлого века физики обсуждали несколько вариантов «многомирий» и не представляли, как доказать, что существует на самом деле хотя бы одно из них. Многомирие получалось, например, в расчетах инфляционной модели Большого взрыва, которую предложил Андрей Линде. Если предположения и расчеты правильны, то, оказывается, в результате хаотического процесса инфляции после Большого взрыва возникает не единственная Вселенная, а великое множество вселенных, которые «отпочковываются» друг от друга подобно виноградной грозди. И казалось, что проверить (доказать или опровергнуть) это утверждение не удастся никогда: ведь другие вселенные многомирия по Линде образуются за пределами нашей, видимой, Вселенной!

Однако в 2012 году были опубликованы результаты измерений температуры реликтового излучения в разных точках неба, и неожиданно оказалось, что это излучение не так однородно, как представлялось прежде. Видны странные области с пониженной температурой реликтового фона, и ученые выдвинули гипотезу: наша Вселенная столкнулась с другой, соседней, вселенной, результат этого столкновения мы и наблюдаем. Значит, существуют другие вселенные! Значит, многомирие – реальность?

А есть еще многомирие по Эверетту. Предположение о том, что всякий раз, когда в природе происходит процесс, имеющий несколько возможных исходов, то реализуется не один вариант (в нашей вселенной), а все, какие только возможны (но каждый – в своей вселенной). То есть, в результате любого физического процесса вселенная ветвится, возникают новые вселенные, которые затем развиваются своим путем. У многих физиков (а не у физиков – тем более) сложилось мнение, что доказать многомирие по Эверетту невозможно (недавно считалось, что невозможно доказать многомирие и по Линде). На самом деле и этот вид многомирия можно обнаружить экспериментально. Не только можно – это уже было сделано больше десяти лет назад! А сегодня с помощью иных миров можно наблюдать то, что, казалось, увидеть невозможно в принципе.

Вот пример.

Как обнаружить черную кошку в черной комнате, не зная даже, находится ли там кошка? По идее, нужно или зафиксировать хотя бы один фотон, этой кошкой излученный (но тогда кошка перестает быть черной), или осветить кошку каким-нибудь излучением (но тогда перестает быть черной комната, в которой проводятся измерения). В обоих случаях или кошка, или комната перестают быть черными, и сам эксперимент теряет смысл.

А можно ли обнаружить местоположение черной кошки в черной комнате, не получив от нее ни одного фотона – излученного или отраженного?

Классическая физика дает на этот вопрос однозначный ответ: нет, невозможно. Однако с появлением квантовой физики и, особенно, после работы Хью Эверетта, предположившего существование не одного, а множества ветвящихся миров, ситуация принципиально изменилась. Квантовые законы позволяют узнать, есть ли кошка в комнате, и даже более того – выяснить, где именно она находится, не только не касаясь бедного животного, но не получив от него ни единого фотона. Мы можем сказать «в нашем мире здесь есть кошка» или «в нашем мире здесь ее точно нет», получив информацию из другой ветви эвереттовского многомирия, т. е. мы можем узнать о существовании предмета, не имея от него ни единого бита реальной информации, и все это – благодаря странным свойствам квантового ветвящегося мира.

Метод, с помощью которого можно изучать предмет, никак с ним не соприкасаясь, получил название бесконтактного метода измерений, и ученые, исследующее это удивительное явление, считают, что в будущем вся измерительная техника станет совсем другой. Возможно это только в том случае, если мы живем в реальном многомирии. В ветвящейся Вселенной.

В 1993 году два израильских физика Авшалом Элицур и Лев Вайдман описали в статье, опубликованной в Found. Physics, интересный мысленный эксперимент. «Предположим, – сказали они, – что на складе находятся бомбы, половина из которых исправна, а половина испорчена. Нужно отделить исправные бомбы от испорченных. Но есть одна особенность: каждая бомба (неважно – исправна она или нет) снабжена детектором, и если на него попадет один-единственный фотон, исправная бомба немедленно взорвется. Неисправная бомба не взорвется, конечно, но нам-то какая от этого польза, если в результате проверки мы будем иметь только неисправные бомбы, а все исправные взорвутся – ведь невозможно обнаружить что бы то ни было, не направив на предмет луч света или не получив от предмета излученный им фотон».

Если предположить (согласно идее Эверетта), что при каждом взаимодействии мироздание расщепляется, то всё не так, и Элицур с Вайдманом придумали способ, с помощью которого можно определить, исправна ли бомба, вообще ее не касаясь и ни единым фотоном не нарушая ее спокойствие.

Для этого они предложили использовать интерферометр Маха-Цандера. От обычного прибор отличается наличием двух зеркал, полностью отражающих падающий на них свет, и двух полупрозрачных – половину фотонов эти зеркала пропускают, а половину отражают. Расположены зеркала таким образом:

Рисунок 1. Слева внизу – источник света (фотонов). А и В – детекторы, фиксирующие попадание (или отсутствие) фотона. Черные параллелограммы – зеркала, полностью отражающие излучение, серые – полупрозрачные. Бомба, которую нужно обнаружить и протестировать, расположена на нижнем рисунке под первым (полупрозрачным) зеркалом.

«Давайте, – предложили Элицур и Вайдман, – под одним из зеркал поместим бомбу, о которой мы хотим узнать, исправна она или нет. Запустим в интерферометр один-единственный фотон и посмотрим, что произойдет».

Фотон может двигаться от зеркала к зеркалу разными путями, и Элицур с Вайдманом рассмотрели, что будет происходить в каждом случае. В конце пути – это легко видеть на схеме – фотон будет зарегистрирован или детектором А, или детектором В, других возможностей нет. Какой из них сработает, зависит от хода лучей света в каждом конкретном эксперименте.

Не будем подробно разбирать ход лучей и реакцию детекторов: читатели-физики, заинтересовавшись этой проблемой, найдут описание эксперимента в специальной литературе, а остальные, надеюсь, поверят автору в том, что физики-экспериментаторы, взявшиеся за проверку идеи Элицура и Вайдмана, не нашли в ней никаких противоречий. Здесь нам важно увидеть собственными глазами схему устройства, с помощью которого многомирие Эверетта впервые стало предметом физического экспериментирования.

Оказалось, что если Эверетт неправ и многомирия не существует, то нет никакой возможности обнаружить исправную бомбу, направив на нее фотон (бомба непременно взорвется!). Если же многомирие существует, есть не равная нулю вероятность того, что исправная бомба будет обнаружена и не взорвется. Точнее: взорваться-то она взорвется, но не в нашей Вселенной, а в другой, принадлежащей другой ветви многомирия! В нашей же Вселенной взрыва не произойдет, хотя бомба исправна.

Элицур и Вайдман показали, что, если многомирие существует, то с вероятностью 25% единственный фотон обнаружит исправную бомбу, не взорвав её.

Коллеги, тщательно изучившие мысленный эксперимент Элицура-Вайдмана, не нашли в их анализе противоречий или ошибок и вынуждены были признать: да, если многомирие существует, то можно получить информацию о предмете, никак его не касаясь! Но… только в четверти случаев. Хорошая, казалось бы, идея, но ведь в трех случаях из четырех бомба все равно взорвется, и только о каждой четвертой бомбе мы будем знать, что она исправна, не коснувшись ее взрывателя. Не очень большая эффективность, верно?

Важен, однако, принцип – с помощью эксперимента Элицура-Вайдмана можно экспериментально доказать существование многомирия!

Кроме того, если в многомирии возможно что-то измерять, никак с предметом не контактируя, то наверняка существуют и способы увеличить вероятность нужного измерения?

Однако, прежде предстояло осуществить мысленный эксперимент Элицура-Вайдмана на практике и доказать экспериментально, что хотя бы в четверти случаев можно что-то измерять, ничего не измеряя. Увидеть, не видя, и доказать, что Эверетт прав.

В 1994 году такой эксперимент был поставлен Полом Квятом из университета в Иннсбруке (сейчас Квят – член совета Оппенгеймеровской Национальной лаборатории в Лос-Аламосе) и Томасом Герцогом из Женевского университета. Они действительно использовали для опытов интерферометр с четырьмя зеркалами, как предлагали Элицур с Вайдманом. Правда, вместо бомбы взяли все же обычное зеркало – не взрывать же установку, а с ней и всю лабораторию, в трех случаях из четырех, если Элицур с Вайдманом правы!

И все получилось так, как предсказывали израильские физики. В каждом четвертом эксперименте Квят зафиксировали присутствие зеркала, хотя фотон этого зеркала не касался!

Таким образом, многомирие по Эверетту получило подтверждение.

Квят и его сотрудники сделали, однако, и следующий шаг. Если удлинить схему, – рассуждали физики, – и поставить восемь зеркал вместо четырех, то вероятность зафиксировать детектором присутствие невидимой бомбы (зеркала) должна, согласно теоретическим выкладкам, увеличиться вдвое и достичь 50%. То есть, в таком эксперименте «исправную бомбу» можно обнаружить, не касаясь ее взрывателя-зеркала, в каждом втором случае. Правда, сам процесс наблюдений при этом усложнялся, но это уже всего лишь технические детали.

Физики построили новую установку и действительно довели количество «обнаружений исправной бомбы» до 50%.

И это все? Это тот максимум, на который могут рассчитывать экспериментаторы, пытаясь увидеть невидимое? Квят полагал, что – да, большего достичь не удастся. Скептицизм ученого развеял Марк Казевич из Стенфордского университета. Во время своего пребывания в Иннсбруке Казевич обсудил с Квятом самые разные варианты экспериментов, и ученые пришли к потрясающему (пока только в мысленном эксперименте!) заключению: в принципе, можно построить такую установку, где вероятность обнаружения «бомбы», никак ее не касаясь, окажется сколь угодно близка к 100%! То есть, не существуют, по идее, никакие природные ограничения для создания аппаратуры, которая, например, давала бы изображение реального предмета, никак его при этом не освещая и не получая от него никакой информации!

Природных (физических) ограничений не было, но технические существовали, конечно. И для следующего своего эксперимента Квят с сотрудниками (в числе которых был теперь и Казевич) построили установку, работавшую на другом принципе и использовавшую не просто отражающие и наполовину поглощающие зеркала, а зеркала, меняющие поляризацию падающих на них фотонов. Установка значительно усложнилась, но уже предварительные результаты опытов, проведенных в лаборатории в Лос-Аламосе, показали: вероятность обнаружения необнаружимого составляет 70%. Квят и его сотрудники доказали (это было еще в середине девяностых годов прошлого века), что более чем две трети физических измерений могут быть бесконтактными.

Можно обнаружить черную кошку в черной комнате, даже не зная, есть ли в комнате кошка!

Но и две трети правильных ответов – не такой уж надежный результат. Ведь в мысленном эксперименте надежность бесконтактных измерений была уже доведена чуть ли не до 100%. А в реальности – разве достаточно сказать, что взорвутся при проверке не три бомбы из четырех, а только одна из трех? Одна бомба все равно разнесет установку. Или, иными словами, только в 70% случаев экспериментатор получит правильное изображение невидимого предмета. Мало для практического применения бесконтактных измерений.

Обратите внимание: речь уже не шла о том, существует ли многомирие по Эверетту, или это красивая, но бесполезная гипотеза. Конечно, многомирие существует. Задача теперь стояла – как можно эффективнее использовать многомирие на практике.

В физике очень часто случается так, что быстро преодолеваются первые, не самые трудные, препятствия, а потом тянутся годы (порой – десятилетия), пока удается добиться надежного, применимого на практике, эффекта.

Прошло чуть более десяти лет, и сегодня в реальных экспериментах (группы японских ученых Цегая и Намикаты) удается бесконтактным способом обнаружить до 88% невидимых объектов, которых не коснулся ни один фотон. Это не полная надежность, какой хотят добиться физики, но дорога еще не пройдена до конца, и сейчас ученые убеждены: в ближайшие двадцать-тридцать лет бесконтактные методы измерений найдут свое применение во множестве областей человеческой деятельности: в фотографии, например, в рентгеноскопии (не придется больше стоять под вредным для здоровья излучением рентгеновской установки), в создании квантовых компьютеров.

Тем временем бразильские ученые Сант-Анна Адонаи и Буэно Оттавио обобщили метод Элицура-Вайдмана и описали эксперимент, в котором для бесконтактных измерений используют не фотоны, а волны Де-Бройля (и этот вариант еще более увеличивает область бесконтактных измерений).

Пол Квят назвал метод бесконтактных измерений квантовой магией. Это действительно выглядит, будто магическое действо: способность видеть, не видя. Но на самом деле все необходимые идеи и возможности были уже заложены в квантовой физике, ведь природа квантовых измерений известна с тридцатых годов прошлого века, а теория Эверетта появилась в 1957 году – более полувека назад. «Но только недавно, – писал Квят в своей статье в Scientific American еще в 1995 году, – физики начали применять эти идеи, чтобы открыть новые феномены в квантовом информационном процессе, включая и возможность видеть в темноте».

Мы живем в многомирии – блестящие эксперименты Квята, Цегая, Намикаты, Адонаи и Оттавио доказали это вполне определенно.

Экспериментальная физика свое слово сказала. Но осталась еще одна проблема: философская и теологическая. Монотеистические религии утверждают: Бог един. Что же создал Он во время шести дней творения? Одну Вселенную? Множество? Согласуется ли идея многомирия с религиозными представлениями о мироздании? Что говорят о многомирии современные теологи?

«В доме Отца моего горниц много»…

В XIV веке английский монах и философ Уильям Оккам сформулировал принцип, который был принят как один из краеугольных камней научного познания мира. «Не умножай сущностей сверх необходимого», – иными словами, если вам нужно объяснить какое-то явление природы, пользуйтесь сначала известными теориями, идеями и предположениями. Если не получится, что ж, тогда придумайте что-то новое, добавьте новую сущность к списку уже известных сущностей. Но не раньше, чем будут исчерпаны все прочие возможности объяснения.

Наука тщательно следует принципу Оккама, выбирая из всех мыслимых объяснений природного явления самые простые, по возможности не меняющие принятой картины мироустройства. Но наука развивается, разрешая возникающие на ее пути противоречия. Разрешив одно противоречие, наука непременно оказывается перед следующим, порой еще более сложным.

Так и произошло, когда физики обнаружили, что уравнение Шредингера, описывающее взаимодействия элементарных частиц, имеет не одно-единственное, а несколько (порой – огромное количество!) решений, причем нет никакой возможности и никаких физических причин отдать предпочтение одному решению из этого множества. Между тем, если (да что «если», так и происходит на самом деле) уравнение Шредингера описывает реальный физический процесс, то решений может быть только одно. Ведь наблюдаем мы один-единственный исход взаимодействия, а не сразу два, десять или сотню. Столкнувшись друг с другом, частицы разлетаются под определенными углами – траектории полета частиц после взаимодействия прекрасно видны, например, в пузырьковых камерах. Невозможно представить, чтобы частицы летели сразу во всех возможных направлениях.

Но – и это тоже факт, – уравнение Шредингера имеет все-таки много решений, а не одно-единственное. Как быть с остальными?

Принцип Оккама говорит: не надо придумывать новых сущностей. Наблюдения показывают, что любое взаимодействие имеет единственный наблюдаемый исход? А теория говорит, что возможно множество исходов? Что ж, тем хуже для теории, ибо самое простое, что можно сделать: отдать приоритет видимой реальности. Пытаясь объяснить возникшее противоречие между множественностью решений уравнения Шредингера и единственностью наблюдаемой картины мира, физики предложили идею: в момент, когда производится наблюдение, физически реальным становится одно-единственное решение уравнения Шредингера, то, которое соответствует наблюдению. А все остальные решения мгновенно «коллапсируют», перестают существовать, не имеют больше физического смысла.

Бритва Оккама отсекла лишнее, и физики облегченно вздохнули. Но противоречие осталось. Интерпретация процессов в квантовом мире, названная копенгагенской, прекрасно описывала наблюдаемую реальность. Уравнения Шредингера во всех случаях без исключений давали верные описания работы атомных реакторов, ускорителей, любых явлений, которые физики наблюдали в мире элементарных частиц. Большинство физиков предпочитало не задумываться над тем, что происходит в мироздании в тот момент, когда из множества решений уравнения Шредингера «неведомая сила» отбирает одно-единственное.

Каким образом происходит выбор? Свободен ли этот выбор? Случаен ли? И кто, собственно, выбирает? Сам ли электрон «решает», по какой из множества возможных траекторий ему двигаться? Или это подсознательно (возможно, осознанно) решает экспериментатор? А может, решение принимает Высшая сила, иными словами – Бог?

Поразительно, но не у физиков, а именно у богословов и философов уже было решение этой неожиданно возникшей и, казалось бы, сугубо физической проблемы: проблемы коллапса волновой функции.

С древних времен философы обсуждали возможность существования иных миров, отличных от нашего, и с древних времен богословы спорили о том, что означает данная человеку Творцом свобода воли, позволяющая каждому из нас каждое мгновение принимать то или иное свободное решение (перейти ли улицу на красный свет светофора, например, или подождать зеленого?) и, тем самым, выбирать, каким окажется мироздание в следующую секунду. Будет ли это мирозданием, где вы благополучно перебежали улицу, или мироздание окажется таким, где вас сбила машина?

Кроме проблемы свободы выбора, существует еще одна важная физическая проблема, не разобравшись в которой невозможно понять не только, почему именно так устроен наш физический мир, но самое важное: невозможно понять, почему в этом мире существуем мы, разумные существа, люди.

Дело в том, что все физические законы нашей Вселенной, все существующие в ней мировые постоянные, а также многие другие физические, астрофизические и биологические особенности строения мироздания будто специально подобраны таким образом, чтобы в нашей Вселенной мог возникнуть человеческий разум на планете Земля. Противники эволюционной теории и современных теорий зарождения жизни на нашей планете выдвигают простой и, как раньше казалось, неоспоримый аргумент. Самопроизвольное возникновение человеческого разума – процесс настолько маловероятный, что нет смысла его даже рассматривать. Физические и астрофизические свойства Вселенной должны быть подобраны и взаимно согласованы с такой тщательностью, которая, как будто, полностью исключает всякую случайность. Достаточно было бы, например, космологической постоянной на один-два порядка отличаться от известного современного значения, и физические условия во Вселенной оказались бы таковы, что биологическая жизнь появиться не могла бы. Достаточно было постоянной Планка отличаться от известного значения на один-два порядка, и наша Вселенная или погибла бы в первые секунды после Большого взрыва, или в ней не смогли бы возникнуть звезды и галактики, а если бы не родилось Солнце, то и для жизни не оказалось бы места. Достаточно было Солнцу быть не такой спокойной звездой, какой оно является на самом деле… Достаточно было Земле сформироваться на пару десятков миллионов километров дальше от Солнца или ближе… Достаточно было Солнечной системе возникнуть чуть дальше (или ближе) от центра Галактики… Достаточно было Солнечной системе образоваться в области Галактики, заполненной массивными звездами, где часто происходят взрывы сверхновых…

И если бы Земля в свое время не обзавелась Луной… Если бы Луна находилась ближе к нашей планете (или дальше) … Если бы атмосфера Земли имела немного другой химический состав… Если бы большие метеориты чаще бомбардировали поверхность планеты…

Все эти и еще множество подобных условий должны были выполниться, чтобы на Земле могла возникнуть и развиться жизнь, которая, в конце концов, привела к появлению человека разумного. Вероятность случайного совпадения всех этих условий (а может, еще множества других, о которых мы пока и не подозреваем) так мала, что для возникновения на Земле человечества потребовалось бы время, на много порядков большее, чем время реальной жизни нашей Вселенной!

Но мы-то существуем и можем задать сакраментальный вопрос: каким же образом случилось это крайне невероятное событие?

Выигрыш миллиона в лотерею очень мало вероятен, но нельзя исключить, что именно такой выигрыш выпадет вам, как только вы купите свой первый в жизни лотерейный билет. «Антропный принцип», о котором шла речь, говорит о том, что Вселенная именно такова, потому что в ней есть мы, способные задать вопрос о том, почему Вселенная именно такова.

Возможны два объяснения. Первое. Случай не играл никакой роли при образовании Вселенной, поскольку Вселенную создал бесконечно мудрый Конструктор, иными словами – Бог, который, конечно же, все продумал заранее. Бог хотел создать именно такую Вселенную, в которой смог бы жить человек разумный – хотел и создал. И потому нет смысла спрашивать: как же получилось, что Вселенная такова, какой мы ее видим? Она такова, потому что такой ее создал Бог-творец.

Это путь теологический.

Есть второй путь. Существует не одна Вселенная, а огромное их количество (не исключено, что бесконечно большое!). Отличаться друг от друга вселенные могут очень сильно: в одной вселенной, например, постоянная Планка в тысячи раз больше, чем в нашей, и там даже звезды не смогли образоваться. В другой все мировые постоянные такие же, как у нас, отличие лишь в том, что в одном и том же квантовом процессе в нашей вселенной оказалось физически реально одно решение уравнения Шредингера, а в «той» вселенной – другое.

В нашей вселенной наблюдатель увидел на экране осциллографа, что частица летит по диагонали вниз, а в «той» вселенной точно такой же наблюдатель увидел, что частица полетела вверх. Разница невелика, но вселенных огромное множество, и практически с вероятностью, равной единице, хоть в какой-то из них выполняется нужное нам решение уравнения Шредингера. Иными словами, если Вселенная – одна, то жизнь и разум в ней никак не успеют естественным образом возникнуть за 14 миллиардов лет ее существования. Но если вселенных почти бесконечно много, то с вероятностью, практически равной единице, существует и такая вселенная, где выполнены абсолютно все условия для возникновения жизни и разума. В этой Вселенной мы с вами и живем. В многомирии появление такой Вселенной неизбежно.

А как же: «И сотворил Бог небо и землю?» Многомирие прекрасно решает парадокс «антропного принципа» и замечательно согласуется с множественностью решений уравнения Шредингера. Возможно ли совместить представления о многомирии с догматами монотеистических религий?

В Канаде работает известный физик Дон Н. Пейдж, который, наряду с разработкой современных идей квантовой механики, пытается примирить их с положениями христианства, будучи евангелическим христианином по вере своей.

В своих статьях «Теологический аргумент для эвереттовского мультверса», «Бог так любит мультиверс?» Пейдж показывает, что существование многомирия не противоречит божественному плану, как не противоречит ему эволюционная теория, против которой выступают многие церковные (и не только церковные) деятели.

Еще во времена Дарвина консервативный христианский теолог, руководитель Принстонской семинарии Бенджамин Уорфилд (1851—1921) в своей книге «Основы» (The Fundamentals, откуда, кстати, возникло понятие «фундаментализм») писал: «Я свободен сказать от себя, что нет в Библии ни общего утверждения, ни утверждения в какой-либо части, касающейся творения, ни в Бытии 1—2, ни в других местах какого-либо упоминания о необходимости оппонировать эволюции».

«Эволюция, – отмечает Пейдж, – не опровергает существование Бога или некоего общего проекта. Сегодня есть много ведущих богословов и ученых, принимающих и эволюцию, и Божье творенье. Среди них, например, Френсис Коллинз, руководитель проекта „Геном человека“».

«До Дарвина, – продолжает Пейдж, – некоторые христиане представляли чудо человека, как доказательство отдельного и индивидуального плана. Сейчас некоторые христиане представляют чудо точной подгонки мировых постоянных, как доказательство теизма и также отдельной и индивидуальной программы создания Богом этих постоянных».

По мнению Пейджа, оба представления равно ошибочны. Ошибка же заключается в том, что в обоих случаях замысел Творца (и так полагает не только Пейдж, но и другие известные теисты: Джон Лесли, Стивен Барр, Клаас Краай и другие) бесконечно более грандиозен, нежели это полагают традиционные религии.

Бог всемогущ и всеведущ, и ничто не могло помешать Ему создать не одну Вселенную – нашу – а великое (возможно, бесконечное) множество вселенных, в одной из которых и возникло человечество, как естественный результат выполнения Божественного плана.

Антропный принцип здесь прекрасно уживается с теизмом, а на вопрос «зачем было Богу создавать так много вселенных, если для создания человека достаточно и одной?» Пейдж отвечает встречным вопросом: «А почему вы думаете, что создать многомирие – задача для Творца более сложная, чем создание единственной Вселенной?»

Существуют множества, которые в целом описать гораздо легче, чем каждый отдельный элемент. Множество всех целых чисел намного проще, чем почти все числа, которые являются элементами этого множества.

«Поскольку, – продолжает Пейдж, – Бог может создать все, что логически возможно и что согласуется с Его природой и целями, то, видимо, для Него не существует трудностей создать так много вселенных, сколько Ему угодно. Возможно, Он предпочитает элегантность и принципы, с помощью которых Он создает огромный мультиверс, а не единственную вселенную, то есть экономит принципы, а не материалы».

Иными словами, когда (будем пользоваться этим термином, более нам понятным, хотя Бог, по идее, существует вне пространства-времени, и понятие «когда» для него не имеет смысла) Бог решил создать материальную Вселенную (или огромный набор вселенных – Мультиверс), то руководствовался принципом красоты и совершенства. Но красоты и совершенства не материальных сущностей, которые ему предстояло создать – думал он о красоте и совершенстве физических законов и математических идей, в основу этих законов положенных. Прежде чем создавать Вселенную (или Мультиверс) Бог сконструировал законы природы, сообразуясь с которыми мироздание и было создано.

И тогда Пейдж, будучи, с одной стороны, физиком, а с другой – христианином, приходит к двум важным выводам. Первый: если выбирать между двумя вариантами физической картины будущего мира, то в одной картине волновая функция при взаимодействии коллапсирует, оставляя единственный вариант мироздания. В другой картине волновая функция не коллапсирует, и тогда создается не Вселенная, а Мультиверс. С точки зрения красоты, элегантности, простоты и совершенства, конечно, предпочтительнее вариант мироздания без коллапса волновой функции, порождающего трудно разрешимые философские и физические противоречия.

Конечно же, Бог выбрал красоту и совершенство и создал не Вселенную, а многомирие – Мультиверс. К тому же, избрав такой сценарий, Творец решил попутно еще две, казалось бы, неразрешимые (но ведь не для Него!) задачи:

В Мультиверсе нет необходимости в точной подгонке мировых постоянных, чего требует антропный принцип: все варианты существуют, а, значит, обязательно существует и такая Вселенная, в которой живем мы, человечество.

Исчезает противоречие со свободой воли, извечная тема обсуждений богословов и философов. Да, человек обладает безусловной свободой выбора – и все варианты осуществляются, каждый в своей вселенной. И Бог, будучи всеведущим, конечно же, знает о том, какой выбор сделает человек, что нисколько не ущемляет свободы воли, поскольку Бог никак не влияет на выбор человеком той вселенной, в которой он в результате выбора окажется.

Существует, однако, возражение, о котором ведут речь христиане – противники идеи многомирия. «Если, – говорят они, – Мультиверс достаточно велик для существования других цивилизаций, согрешивших и нуждавшихся в том, чтобы Христос пришел и искупил их грехи чем-то похожим на Его смерть на кресте здесь, на Земле, то Его смерть может оказаться вовсе не уникальным явлением. Между тем, в Библии в Послании к Римлянам сказано (6:10): „Ибо, что Он умер, то умер однажды для греха, а что живет, то живет для Бога“».

«Что ж, – отвечает Пейдж на этот аргумент, – Библия дана людям на Земле, и потому неразумно требовать, чтобы в ней было описано все, что Бог может или не может сделать с другими существами, которые Он, возможно, создал где бы то ни было. Мы можем лишь интерпретировать Библию в том смысле, что смерть Христа здесь, на Земле, уникальна для нашей человеческой цивилизации».

Многозначность Библии и множественность интерпретаций священных текстов, по мнению Аркадия Костерина, православного философа, также может стать аргументом в пользу существования многомирия.

«Глубина познания религиозных истин не определена, – утверждает Костерин, – потому что она, в принципе, бесконечна. Не бывает двух одинаковых прочтений Священного Писания, как не бывает двух одинаковых по переживанию молитв. Духовный опыт, заложенный в этих книгах, бесконечно многообразен. И это полностью соответствует концепции многомирия. Сколько существует параллельных миров, столько может быть и личных прочтений Священного Писания. Причем каждое отдельное прочтение является следствием действительных условий субъективно выделенного параллельного мира. Такой подход позволяет понять, как, руководствуясь одними и теми же принципами, люди ухитряются совершать абсолютно различные по смыслу и нравственному содержанию поступки. Все дело в том, что люди эти находятся в совершенно различных по качеству параллельных мирах».

И далее:

«В очевидной связи с принципом выбора реальности, соответственно вере, находится плюрализм концепции многомирия. Поскольку Вселенная трактуется как всеобъемлющая квантовая система, то в ней найдётся слой бытия, соответствующий любому типу сознания и любой вере. То есть, концепция многомирия гарантирует наличие своего слоя реальности для приверженцев любой веры и конфессии. А это неизбежно переносит центр соперничества религий из силовой сферы в область духовного противостояния… Для меня естественно считать, что будущее спасенного человечества связано с христианством. Но это не противоречит, в контексте многомирия, убеждениям представителей других религий, полагающих, что их вера способна объединить человечество. Как сказал Христос: „В доме Отца моего горниц много“. Многомирового пространства хватит для всех попыток создания всемирной общности».

Может быть, концепция многомирия, придуманная мудрецами древности, возрожденная физиками в ХХ веке, почти доказанная в экспериментах и поддержанная философами и богословами современности, позволит человечеству осознать, наконец, простую, но такую важную истину, записанную еще в Книге книг, но прочтенную и понятую заново в наши дни:

«В доме Отца моего горниц много»…