Мультивсесвіт може бути частиною більш глибокої реальності — унікальною і цілком збагненною

«Сама незбагненна річ у всесвіті — це те, що вона зрозуміла», одного разу сказав Альберт Ейнштейн. У наші дні, однак, Всесвіт важко назвати зрозумілою або навіть унікальною. Фундаментальна фізика переживає кризу, пов'язаний із двома популярними концепціями, які часто називають «multiverse» і «uglyverse», що дослівно розшифровується як «множинний всесвіт» і «потворна всесвіт».

Як влаштований всесвіт?

Прихильники множинної всесвіту відстоюють ідею існування незліченної безлічі інших всесвітів, деякі з яких мають зовсім іншу фізику і число просторових вимірів; в цих всесвітів ви, я і всі інші можуть існувати у вигляді незліченних копій. «Мультивсесвіт може бути найнебезпечнішою ідеєю у фізиці», вважає південноафриканський космолог Джордж Елліс.

З самих перших днів науки виявлення малоймовірного збігу призводило до необхідності пояснювати його, шукати приховану причину і мотив. Серед сучасних прикладів є такий: закони фізики, по всій видимості, точно налаштовані таким чином, щоб дозволити існування розумних істот, які можуть виявити ці закони — це збіг, що вимагає пояснення.

З появою мультивселенной все змінилося: яким би неймовірним це не було співпадіння, в мільярди мільярдів всесвітів, складових мультивсесвіт, хоч де-небудь — воно буде. І якщо збіг здається сприяє появі складних структур, життя або свідомості, нам навіть не варто дивуватися, що ми опинилися у всесвіті, яка дозволяє нам існувати в першу чергу. Але це «антропное міркування», в свою чергу, означає, що ми не можемо нічого передбачити. Немає ніяких очевидних принципів для фізиків ЦЕРН в пошуку нових частинок. І немає жодного фундаментального закону, який можна було б виявити за випадковими властивостями всесвіту.

Зовсім іншою, але не менш небезпечною стала інша проблема — «потворна всесвіт». Як вважає фізик-теоретик Сабіна Хоссенфельдер, сучасна фізика була збита з пантелику своїм потягом до «прекрасного», що призвело до виникнення математично елегантних, спекулятивних фантазій без будь-яких зв'язків з експериментами. Фізики «загубилися в математиці», вважає вона. І те, що фізики називають «красою», це структури та симетрії. Якщо ми не можемо покладатися на такі концепції більш, різниця між розумінням і простим відповідністю експериментальним даним розмита.

Обидві проблеми мають ґрунт під собою. «Чому законами природи не плювати на те, що я вважаю прекрасним?», справедливо запитує Хоссенфельдер. І відповідь така: їм плювати. Звичайно, природа могла б бути складною, плутану і незбагненною — якби вона була класичною. Але природа не така. Природа квантово-механічна. І хоча класична фізика — це наука про нашого повсякденного життя, у якій об'єкти віддільні один від одного, квантова механіка інша. Стан вашого автомобіля не пов'язано з кольором сукні вашої дружини. Але в квантової механіки всі речі знаходяться в причинно-наслідкового залежності один від одного, що Ейнштейн назвав «жахливим дією на відстані». Такі кореляції становлять структуру, а структура це красиво.

І навпаки, мультивсесвіт, схоже, важко заперечувати. Квантова механіка, зокрема, добре до неї ставиться. Постріл окремими електронами в екран з двома щілинами призводить до появи інтерференційної картини на детекторі за екраном. У кожному з випадків виявляється, що електрон проходить повз обидві щілини кожен раз.

— це наука, що стоїть за ядерними вибухами, смартфонами і зіткненнями частинок — і вона відома своїми дивацтвами, начебто кота Шредінгера, існуючого в підвішеному стані між життям і смертю. У квантовій механіці різні реальності можуть накладатися одна на іншу на зразок «частинка тут» і «частка» або «кіт живий» і «кіт мертвий»), подібно хвилям на поверхні озера. Частинка може бути наполовину тут і наполовину там. Це називається суперпозицією, і саме вона призводить до появи інтерференційної картини.

Спочатку розроблена для опису мікроскопічного світу, квантова механіка в останні роки показала, що вона управляє все більш великими об'єкт, якщо вони досить ізольовані від навколишнього середовища. Однак чомусь наше повсякденне життя якимось чином захищена від занадто великої кількості квантових дивацтв. Ніхто ніколи не бачив напівживого кота і всякий раз, коли ви вимірюєте положення частинки, ви отримуєте певний результат.

Пряма інтерпретація припускає, що всі можливі варіанти реалізовані, хоч і в різних, але паралельних реальностях «гілок Еверетта» — названих на честь Хью Еверетта, який першим відстоював цю точку зору, відому як многомировая інтерпретація квантової механіки. «Безліч світів» Еверетта насправді представляють лише один з прикладів мультивселенной — один з чотирьох. Два інших не так цікаві, а це третій «ландшафт теорії струн», до якої ми повернемося пізніше.

Звертаючись до квантової механіки, щоб виправдати красу фізики, схоже ми жертвуємо унікальністю всесвіту. Однак цей висновок лежить лише на поверхні. У такій картині зазвичай береться те, що мультивсесвіт Еверетта не є фундаментальною. Він лише уявна або «эмерджентная», як стверджує філософ Девід Уоллес з Університету Південної Каліфорнії.

Щоб зрозуміти цей момент, потрібно зрозуміти принцип, що лежитьв основі квантових вимірювань, як і «страшного дії на відстані». Ключовим для обох явищ є концепція «заплутаності», на яку в 1935 році вказали Ейнштейн, Борис Подольський і Натаніель Розен: у квантовій механіці система двох заплутаних спінів з нульовою сумою може складатися з суперпозиції пар спінів з протилежним напрямком обертання при абсолютній невизначеності напрямків обертання окремих спінів. Заплутаність це природний спооб об'єднання частин у ціле; окремі властивості складових перестають існувати на користь сильно зав'язаної загальної системи.

щоразу, коли квантова система вимірюється або зв'язується з навколишнім середовищем, що проявляється важлива роль заплутаності: квантова система, спостерігач і інша частина всесвіту переплітаються між собою. З точки зору місцевого спостерігача інформація розсіюється в невідомою середовищі і починається процес «декогеренции». Декогеренції це агент класичності: вона описує втрату квантових властивостей, коли квантова система взаємодіє з оточенням. Декогеренції працює як застібка-блискавка між паралельними реальностями квантової фізики. З точки зору спостерігача, всесвіт «розколюється» на окремі гілки Еверетта. Спостерігач спостерігає живого кота або мертвого кота, але нічого проміжного. Для нього світ здається класичним, хоча з глобальної точки зору він все ще залишається квантово-механічним. Фактично, з цієї точки зору весь всесвіт є квантовим об'єктом.

Квантовий монізм

І ось тут ми залучаємо цікаву концепцію «квантового монізму», запропонованого філософом Джонатаном Шаффером. Шаффер міркував над питанням, з чого складається всесвіт. Згідно з квантовим монізму, фундаментальний шар реальності складається з частинок або струн, а з самої всесвіту, що розуміється не як сума складових її речей, а скоріше як єдине заплутане квантовий стан.

Такі думки висловлювалися й раніше, наприклад, фізиком і філософом Карлом Фрідріхом фон Вайцзеккером: прийняття квантової механіки всерйоз передбачає унікальну єдину квантову реальність, що лежить в основі мультивселенной. Однорідність і крихітні коливання температури космічного мікрохвильового фону, які вказують, що спостерігається всесвіт можна простежити назад до єдиного квантового стану, зазвичай пов'язаного з квантовим полем первинної інфляції, підтримують цю точку зору.

Більш того, цей висновок поширюється на інші концепції мультивселенных. Оскільки заплутаність універсальна, вона не обмежується нашим космічним міхуром. Якою б не була мультивсесвіт, якщо ви приймаєте квантовий монізм, все буде частиною єдиного цілого: завжди буде існувати більш фундаментальний шар реальності, що лежить в основі безлічі всесвіту всередині мультивселенной, і цей шар буде унікальним.

І квантовий монізм, і эвереттовская многомировая інтерпретація є передбаченнями квантової механіки. Відрізняє їх лише перспектива: те, що з точки зору локального спостерігача буде схоже на «безліч світів», насправді являє собою єдину унікальну всесвіт з глобальної точки зору (наприклад, істоти, яка може побачити цілий всесвіт ззовні).

Іншими словами, безліч світів — це квантовий монізм очима спостерігача, що володіє обмеженою інформацією про всесвіт. Фактично, початкова мотивація Еверетта полягала в розробці квантового опису всього всесвіту в термінах «універсальної хвильової функції». Погляньте на це, як через каламутне вікно: природа розділена на безліч шматочків, але це лише спотворення перспективи.

Монізму і множинних світів можна уникнути, але лише в тому випадку, якщо хто-небудь змінить формалізм квантової механіки — зазвичай це вступає в протиріччя зі спеціальною теорією відносності Ейнштейна — або хтось представить квантову механіку не як теорію про науку, але як про знання: людські уявлення, але не наука.

У своєму нинішньому вигляді квантовий монізм слід розглядати в якості ключового поняття в сучасній фізиці: він пояснює, чому «краса», що сприймається у вигляді структури, кореляції і симетрії між зовні незалежними сферами природи, є не спотвореним естетичним ідеалом, а наслідком розщеплення природи з єдиного квантового стану. Крім того, квантовий монізм також усуває необхідність множинної всесвіту, оскільки передбачає кореляції, реалізовані не тільки в окремій народженої всесвіту, але і в будь-якої окремої гілки мультивселенной.

Нарешті, квантовий монізм може вирішити кризу експериментальної фундаментальної фізики, яка покладається на всі більш великі колайдери для вивчення все більш дрібних складових природи. Тому що самі дрібні складові не будуть фундаментальним шаром реальності. Вивчення основ квантової механіки, нових сфер квантової теорії поля або найбільших структур в космології може бути таким же корисним.

Все це означає, що ми не повинні припиняти пошуки. Зрештою, цього прагнення у нас не відняти. Десь там, глибоко внизу, існує унікальна, зрозуміла і фундаментальна реальність.

Це не може не радувати, так? Розкажіть .