Эта книга - научная фантастика, но это не художественная проза.
Это научно-популярная книга, но большая часть научных идей и достижений, которые она популяризирует, - фантастика.
Книга написана в еще не существующем жанре фантастической научной популяризации. Она рассказывает о науке, зарождающейся на наших глазах. Науке, о которой физики спорят и еще не пришли к общему мнению. Наука эта призвана ответить на фундаментальные вопросы бытия. Живем ли мы в лучшем из миров? Существуют ли вообще другие миры, кроме нашего?
В 2057 году исполнится сто лет со дня выхода из печати статьи американского физика Хью Эверетта, вызвавшей споры, продолжающиеся и в наши дни. В год столетнего юбилея пионерской работы Эверетта выйдет в свет книга, которую вы держите в руках.
Это - фантастика, потому что наука может развиваться не так, как здесь написано. Это - научно-популярная книга будущего, потому что наука может развиваться так, как написано здесь.
Читая эту книгу, помните о том, что фантастический роман Жюля Верна "Робур-завоеватель" вызвал в свое время немалые споры, потому что общепринятым было мнение: аппараты тяжелее воздуха никогда не смогут летать. Не прошло и четверти века - в воздух поднялся самолет братьев Райт…
Содержание:
Предисловие 1
Введение 1
Часть первая - МНОГОМИРИЯ И НАУКА 2
Часть вторая - МНОГОМИРИЯ И СОЗНАНИЕ 40
Часть третья - МНОГОМИРИЯ И ОБЩЕСТВО 49
Заключение 75
Благодарности 76
Примечания 79
Павел Амнуэль
ВСЕЛЕННЫЕ: СТУПЕНИ БЕСКОНЕЧНОСТЕЙ
Предисловие
В январе 2057 года издательство Prinston InT Press опубликовало одновременно на трех языках (английском, немецком и русском) фундаментальную монографию профессора Принстонского университета Анджея Ступальского "Миры, о которых мы знаем", имеющую подзаголовок "Обзор и критическое рассмотрение современных многомировых теорий" (Ступальский, 2057). Книга, вышедшая одновременно в бумажном, электронном и мультитранспарентном вариантах в год столетнего юбилея статьи Хью Эверетта III (Everett, 1957), привлекла внимание не только профессионалов (физиков, физико-психологов, математиков), но и так называемой "широкой общественности". Это естественно: несмотря на многочисленные перемены, привнесенные успехами метанауки многомирий в общественную жизнь, быт и личное пространство, несмотря на многочисленные публикации в средствах массовой информации, большинство людей еще мало знает о том, что сейчас с нами происходит. Монография Ступальского должна была заполнить лакуну, но оказалась трудом слишком специальным, насыщенным информацией очень важной, но бесполезной для большинства читателей и зрителей - в книге множество формул, графиков, таблиц и схем, изрядное количество фотографий и видеофайлов. Все это чрезвычайно интересно профессионалам, но профессор Ступальский, обращавшийся (судя по предисловию) к "широкой публике", несколько преувеличил ее (публики) возможности понимания сложнейших процессов, происходящих в многомириях.
Поэтому у издателей возникла идея выпустить еще одну книгу, столь же обширную по охвату проблем, но гораздо более простую в понимании. Издатели обратились ко мне, поскольку у меня, во-первых, есть некоторый опыт в популяризации многомировых представлений (Амнуэль, 2041, 2045, 2055), и, во-вторых, я много лет собирал и фиксировал реальные случаи, явления, истории, связанные с жизнью в многомириях. Эти истории в виде литературных апокрифов публиковались в разное время, но в собрании "Свидетель" (Амнуэль, 2055) были, наконец, собраны воедино. В результате возникла книга, которую вы сейчас начали читать. В отличие от монографии Ступальского, здесь нет ни одной формулы, нет ни таблиц, ни графиков - ничего, что могло бы отвлечь читателя-непрофессионала от потрясающе интересной и жизненно важной для каждого человека проблемы освоения человечеством бесконечных возможностей многомирий.
Смею надеяться, что эта книга и монография Ступальского взаимно дополнят друг друга и будут прочитаны обе. Разумеется, читатель вправе сделать выбор: изучить ли сначала книгу Ступальского, понадеявшись на собственную научную подкованность, а к моей книге обратиться (или не обратиться) уже потом, или наоборот - сначала прочитать "Вселенные: ступени бесконечностей", чтобы знать, на какие места в монографии "Миры, о которых мы знаем" обратить критическое внимание.
Введение
История исследования многомирий рассматривалась и ранее в многочисленных популярных обзорах, на которые я даже и ссылаться не буду, потому что в последнее время о многомирии не писали разве только сугубо специальные издания типа "Вестника тонкорунного овцеводства", известного своим пренебрежением ко всему, что не относится непосредственно к проблемам правильной стрижки специфической породы овец.
Понятно, что любой автор (или почти любой - из всякого правила есть исключения) стремится, иногда даже не осознавая того, ввести в орбиту рассматриваемого предмета как можно большее число явлений, полагая, что чем больше фактов привлекается для утверждения некоего тезиса, тем более почтенным и внушительным этот тезис представляется. Не думаю, что в данном случае количество становится причиной перехода в новое, более высокое, качество. Так, многие не только популяризаторы, но и физики-профессионалы (странно, что и профессор Ступальский не избежал этой ошибки) совершенно напрасно, на мой взгляд, пишут о том, что идеи многомирия возникли еще в античные времена, ссылаясь, с одной стороны, на Платона, с другой - на верования еще более древних народов, в том числе шумеров, египтян, etc. Практически в любой религиозной и (или) философской системе можно найти идеи и описания трех (как минимум) миров: земного, небесного и подземного. Платон повествует о двух мирах: вещном, материальном мире и мире идей. Многие историки науки придерживаются такого подхода, не обращая внимания на принципиальное отличие понятия физического многомирия от любых прежних представлений о множестве миров.
Обратимся для примера к Платоновскому двумирию. На самом деле оно является дихотомным описанием единственного мира, где и расположена пресловутая пещера, на стены которой падают тени проходящих мимо материальных созданий. Равно и религиозные (как языческие, так и монотеистические) представления о трехмирии никоим образом не выводят нас за пределы одного-единственного мира, одной-единственной Вселенной, созданной сонмом богов или Богом. Небесное царство, как и подземное (Рай и Ад в христианском понимании), находятся в той же Вселенной, что и земное, вещное, царство.
Вот еще типичный пример. Немецкий схоласт Роберт Гроссетест опубликовал в 1225 году труд, в котором якобы не только предсказал появление семь веков спустя теории Большого взрыва, но и сформулировал идею мультивселенной. Многие интерпретаторы склонны видеть в "совершенных сферах" Гроссетеста девять миров многомирия. Действительно, мы можем найти у Гросеетеста зачатки этой идеи, как можем найти ее зачатки в трудах Аристотеля, Платона и многих других философов античности и раннего средневековья. Аналогично рассуждали историки научной фантастики, когда приписывали, например, Сирано де Бержераку предвидение полета на Луну при помощи ракет ("Государства и империи Луны"). Вероятно, тут нужно объясниться с читателем относительно термина "предвидение", "прогноз". На мой взгляд, реальным предвидением можно назвать лишь такое сбывшееся в будущем утверждение, относительно которого у автора утверждения и у его исследователя в будущем существует хотя бы частичное единомыслие касательно предмета утверждения и его физической сущности. Рассказывая о связке ракет, с помощью которых герой "Государств и империй Луны" поднялся в лунный мир, Сирано де Бержерак придавал этому способу не большее значение и смысл, нежели пяти другим описанным там же способам, как то: подбрасывание магнита, высушенные на солнце бычьи шкуры и пр. Случайное совпадение буйной фантазии "пророка" с будущей реальностью не является основанием для того, чтобы считать эти фантазии научным предвидением. Равно как и Гомера нельзя считать первым (или одним из первых) научным фантастом на том основании, что описанные им странствия Одиссея суть фантастика, имевшая лишь отдаленное отношение к реальности.
Возвращаясь к работе Гроссетеста, отмечу, что средневековый схоласт описывал эволюцию одного-единственного мира, созданного Творцом. Не вне, а внутри этой Вселенной возникают в процессе эволюции девять совершенных сфер, и то, что происходит это именно в единственном мироздании, подтверждает заключение Гроссетеста, что девятая совершенная сфера не может породить десятую, поскольку эта десятая содержит четыре известные стихии: огонь, воздух, землю и воду - сущности нашего мира, а не каких-то иных вселенных.
Многомирие эпохи классицизма также нельзя отнести к многомирию в нашем нынешнем представлении. Утверждение Панглоса, героя Вольтеровского "Кандида", что мы живем в лучшем из миров, никоим образом не является провозвестником многомирия, поскольку речь шла не о различных вселенных, а о разных "мирах" во все той же единственной Вселенной. Если принять, как это делают практически все исследователи истории вопроса, что Платон, Вольтер и многочисленные древние народы, включая греков с их пантеоном олимпийцев, говорили именно о многомирии, то следует причислить к этой великолепной когорте также и Джордано Бруно с его идеями множественности цивилизаций. Бруно говорил о жизни на других планетах - в сущности, на каждой такой планете свой мир, свои представления о мироздании, своя история, независимая от нашей. Но можно ли считать многомирие Бруно действительным многомирием? Полагаю, что каждый здравомыслящий читатель даст отрицательный ответ на этот вопрос, и это подводит нас к идее, что и платоновская дихотомия, и религиозные "миры", и вольтеровские, скорее иронические, нежели физические представления о "мирах", на самом деле имеют к многомирию не большее отношение, чем предсказания писателей-фантастов ХХ века о полетах за пределы Солнечной системы к реальным перемещениям к далеким космическим целям.
Тем не менее, несмотря на указанные логические огрехи, описание многочисленных "прекрасных и ужасных миров" объединило множество исторических представлений, развитие которых хотя и не привело к современному вúдению многомирий, но позволило "задним числом" оценить корни этого процесса, несомненно, повлиявшего на состояние умов тех исследователей (и, прежде всего, Эверетта-мл.), которые уже во второй половине ХХ века определили фундаментальные основы нынешних представлений о множестве множеств физических миров.
Я не стану отвлекать читателя историческими экскурсами и буду обращаться к ним по мере необходимости. Желающие более серьезно углубиться в историю, могут сделать это, обратившись к монографии Ступальского. Хочу лишь предупредить, что все эти исторические изыскания (очень интересные) не имеют отношения к истинному многомирию, о котором пойдет речь ниже.
Часть первая
МНОГОМИРИЯ И НАУКА
Глава 1
Предтечи
Современные представления о многомириях возникли из необходимости непротиворечиво осмыслить ситуацию с волновым уравнением Шредингера.
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 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 одно-единственное. А что происходит с остальными?
Электрон - вот он, вы его зафиксировали, его состояние вам 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, коллайдеры, реакторы, открыты новые элементарные частицы. Расчеты атомной и водородной бомб 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 еще полвека, 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.
Не очень многие читатели, особенно читатели-гуманитарии, понимают, насколько важна в физике красота предлагаемой теории. Любой хороший физик интуитивно понимает, верна ли теория, даже не вдаваясь в тщательное исследование ее плюсов и минусов. Достаточно понять идею и следствия, чтобы уловить незримую красоту, то, что Эйнштейн называл внутренним совершенством. Теория может правильно описывать известные экспериментальные или наблюдательные данные, но, если в ней не чувствуется внутренней красоты, то практически наверняка такая теория будет впоследствии теми же экспериментальными данными опровергнута - это не раз случалось в истории науки. Интуиция - казалось бы, недостаточно надежный критерий проверки истинности теории, но она очень редко подводила таких физиков, как Эйнштейн, Бор, Гейзенберг, а впоследствии - Зельдович, Хокинг, Линде, Журбин, Дорштейн и др.
Могут сказать, что интуиция, тем не менее, подвела Эйнштейна, когда он вступил в спор с Бором, пытаясь доказать противоречивость и неприемлемость квантовой теории. Однако такая мысль на самом деле слишком поверхностна. На самом деле интуиция и здесь Эйнштейна не подвела - он не терпел внутренней противоречивости квантовой физики, смотрел глубже своего оппонента и понимал, что для признания истинности квантовой механики и ее соответствия не только физической практике, но и физической философии, необходимо или отказаться от основ (что было неприемлемо, да и не нужно), или дополнить эти основы фундаментальным предположением, избавляющим квантовую теорию от присущих ей противоречий.
Поэтому не удивительно, что именно Эйнштейн, противник квантовой физики в ее тогдашних "одеждах", предложил (совместно со своими сотрудниками Борисом Подольским и Натаном Розеном) мысленный эксперимент, названный ЭПР-парадоксом. ЭПР-парадокс, по сути, стал переходной ступенью от одномирия копенгагенской интерпретации к многомирию по Эверетту. Важность этого парадокса была оценена много позднее, а интуиция создателя теории относительности еще раз оказалась на высоте положения.
В чем суть парадокса? Представьте, что вы физик-экспериментатор, и на своей установке заставили несколько элементарных частиц (для простоты возьмем всего две) войти во взаимодействие и создать систему. Предположим, что такая система в простейшем виде состоит из двух электронов. Электроны описываются статистикой Ферми, то есть, не могут, находясь в связанном друг с другом состоянии, иметь одинаковые квантовые числа. В простейшем примере - не могут иметь одинаковые моменты вращения, так называемые спины. Но спин электрона всего-то может принимать два квантованных значения: + ½ или - ½. Значит, и в нашей системе спин одного электрона равен половинке, и тогда спин другого обязательно будет равен минус половинке. Если каким-то образом поменять спин первого электрона на противоположный, то одновременно изменится на противоположный и спин второго электрона. Теперь внимание. Мы берем второй электрон и относим его на расстояние метра от первого. Или на километр. Или на парсек. Можно и на миллиард парсек - в другую часть Вселенной. Конечно, для этого нужна масса времени, но эксперимент наш мысленный, и времени у нас сколько угодно. Итак, мы отправили второй электрон за миллиард парсек от первого, а затем изменили спин первого на противоположный (это и в обычном эксперименте делается очень просто, а в мысленном - подавно). Теоретически (если верна квантовая физика) в тот же момент второй электрон, находящийся на расстоянии многих парсеков от первого, тоже должен изменить свой спин на противоположный, поскольку система из этих двух электронов является связанной и описывается одной волновой функцией. Но как такое может произойти? Ведь существует теория относительности, запрещающая распространение каких бы то ни было сигналов быстрее скорости света. Каким образом второй электрон, будучи на расстоянии миллиарда парсек от первого, узнаёт о том, что должен изменить свой спин? А он это узнаёт - если справедлива квантовая физика и верно, что в связанных системах элементы этих систем описываются единой волновой функцией.