Олег Фейгин - Феномен Мессинга. Как получать информацию из будущего? Страница 59

С самого начала вокруг теории Эверетта возникла бурная дискуссия. Особенно усердствовали различные околонаучные журналисты, настойчиво добиваясь от ученых ответа на вопрос: «Как же попасть в иные миры Эверетта – Уиллера»? Надо заметить, что абсолютным большинством физиков-экспериментаторов модель многомирья воспринималась с полным безразличием, ведь для тех расчетов, которыми пользуются физики при описании своих экспериментов и при создании различных приборов, совершенно безразлично, верна теория Эверетта или нет.

Если обратиться к истории становления и развития идей квантового Универсума, то надо честно признать, что в самом начале профессиональное сообщество ученых отнеслось к ней с большим сомнением, сочтя ее автора, по меньшей мере, беспочвенным фантазером. И это несмотря на то, что благожелательную, но очень осторожную рекомендацию к публикации первой статьи Эверетта дал сам Бор, а ходатайствовал перед ним об этом сам Уилер. Ситуация начала несколько меняться только после того, как у многомировой интерпретации появились комментарии и развивающие идеи таких крупных теоретиков, как Уилер и ДеВитт. Собственно говоря, сам термин «многомировая интерпретация» возник только после аналитических работ Уилера и ДеВитта. Вообще-то, такое название не точно и уже ввело в заблуждение множество журналистов, литераторов и философов, правильнее было бы употреблять словосочетание «многопроекционная интерпретация».

Таким образом, в квантовом Универсуме Эверетта будут совершенно реальны все возможные варианты измерений, скажем, того же спина электрона, но вот реализовываться они будут в совершенно разных квантовых проекциях нашей Вселенной. Причем в многомировой интерпретации (будем употреблять этот общепринятый термин) проблема выбора результата измерений формулируется иначе, чем в традиционной квантовой физике. Вместо поиска возможных результатов измерений возникает вопрос: в каком именно проекционном отражении квантового Универсума произошла локализация лабораторного наблюдателя?

В свое время Уилер предложил довольно наглядную формулировку многомировой парадигмы, получившей название «железнодорожная аналогия». Он представил, что в момент измерения параметров квантового объекта перед экспериментатором как бы возникает некая железнодорожная стрелка, и состав нашего мира может двинуться в самых разных направлениях. И только тогда в полной зависимости от выбранной «железнодорожной колеи» наблюдатель зафиксирует тот или иной параметр измерения. При этом каждое направление маршрута железнодорожного состава, соответствующее альтернативным измерениям, будет пролегать уже по рельефу иных миров как проекций нашей Вселенной.

Тем не менее самым узким местом многомировой интерпретации является отсутствие реальных физических механизмов воплощения того или иного мира, составляющего нашу реальность. Несмотря на свою внешнюю элегантность и внутреннюю логику построения универсума, интерпретация квантовой механики Эверетта – Уилера – ДеВитта при всей своей парадоксальности не вводит ни одного нового физического объекта, существование которого можно было хотя бы косвенно подтвердить или даже опровергнуть экспериментальным путем.

Чтобы понять буквально гипнотизирующую привлекательность квантового многомирья, надо вспомнить, что воздействие любого измерительного прибора мгновенно «схлопывает» волновой вектор, вызывая так называемый коллапс волновой функции, или редукцию волнового пакета. Однако подобные «катастрофические» решения неправомерны для математической структуры уравнения Шредингера, проще говоря, для тех, кто еще хоть что-то помнит из школьной алгебры, – это неправильные решения, которые надо отбрасывать в конечном итоге.

Что же тогда происходит с волновой пси-функцией при лабораторных измерениях и как же правильно рассказать обо всем этом на языке квантовой физики?

Этот вопрос до сих пор не имеет однозначного ответа; так, с точки зрения стандартной копенгагенской интерпретации, измерение представляет собой взаимодействие квантовой системы с классическими объектами, в результате которого она переходит от одного состояния макроскопического детектора к другому. Поэтому сам процесс измерения и не должен описываться решениями уравнения Шредингера, которое справедливо лишь для квантового мира. В копенгагенской интерпретации редукция пси-функции считается объективной реальностью квантового мира. Собственно говоря, на этом и строится детально разработанный формализованный аппарат расчетов поведения квантовых систем. За всю историю квантовой науки он всегда выдавал стопроцентно верные результаты, предсказывающие экспериментальные данные. Именно поэтому все возможные физические расчеты, например в квантовой оптике, выполненные на основе самых разных квантово-механических интерпретаций, дают совершенно одинаковые результаты, что заставляет глубоко задуматься о правомерности разделения таких подходов.

Сама по себе гипотеза Мультивселенной оказалась довольно продуктивной как в теорфизическом, так и в философском плане, вызвав еще один поток работ в области квантовой космологии. В их основе лежит удивительная модель инфляционного Большого взрыва, согласно которой наш мир при рождении испытал кратковременное сверхбыстрое (инфляционное) расширение, в ходе которого его размеры выросли по экспоненте от времени.

Эта стадия эволюции космоса началась через 10 секунды после возникновения космологической сингулярности, формально являющейся точкой отсчета истории нашей реальности. Этот этап носит название «планковский», поскольку в свое время «отец квантов», используя комбинации из известных фундаментальных констант, включая постоянную Планка, сконструировал набор величин длины, массы, времени, температуры и энергии. Планковское время составляет трудновообразимую величину, близкую к 10—43–44 секунды, поэтому все временные интервалы этого порядка получили название «планковские». В этот период теоретики смогли «нащупать» только следы физического вакуума, наполненного неким силовым полем, насыщенным квантовыми флуктуациями, «вспенивающими» пространство-время. Эти спонтанные квантовые всплески первичного поля и явились «зародышами» исполинских областей континуума, развившимися в миры Мультивселенной. При этом отдельные вселенные могут находиться в едином пространстве-времени, но совершенно не понятно, как они могут наблюдаться относительно друг друга.

В конце концов одна из флуктуаций достигла критического размера, что привело к острому локальному экстремуму интенсивности поля, после чего она стала быстро спадать. Данный квантовый скачок как раз и создал предпосылки для выхода расширения Вселенной на инфляционный режим, который начался с генерации молниеносно расширяющегося сгустка силовых полей зародыша нашего мира. И вот – за невообразимо малый «квантовый» срок, заполнивший, как минимум, объем Метагалактики.

Так пространство нашей Вселенной приобрело современные размеры, в которых и начал развиваться, собственно, процесс Большого взрыва. Именно на этапе инфляции и сформировалось «физическое лицо» нашего мира, представляющего систему фундаментальных физических законов, с тех пор и управляющих поведением вещества и излучения в нашей реальности. После всплеска, вызвавшего распространение пространства-времени, скалярное поле устремилось к минимуму, при этом в нем возникли очень быстрые колебания – осцилляции, рождающие элементарные частицы. Таким образом, к окончанию инфляционной фазы наш мир уже был переполнен высокотемпературной плазмой, включающей свободные кварки, глюоны, лептоны и сверхвысокоэнергетичные фотоны – кванты электромагнитного излучения. Затем началась интенсивная конденсация кварков и глюонов в протоны и нейтроны, плавно перешедшая в первичный нуклеосинтез ядер гелия, дейтерия и лития.

Судьба нашей Вселенной решалась в первые секунды после Большого взрыва, и решалась квантовой физикой, управляющей балансом плотности вещества и энергии. Даже ничтожное преобладание энергии привело бы к быстрому раздуванию и охлаждению, а вещества – к скорой смене расширения на сжатие в точку и, возможно, новому взрыву. Вид нашей Вселенной также определила величина внутриядерных сил, связывающих вместе нейтроны и протоны. Если бы она была меньше существующей, атомные ядра просто бы не возникли, а если бы больше, то еще на этапе первичного нуклеосинтеза весь наличный водород практически мгновенно превратился бы в гелий. Не совсем понятную, но, несомненно, очень важную роль играет в эволюции нашего мира скрытая «темная энергия» физического вакуума. В силу каких-то совершенно непонятных причин где-то семь миллиардов лет назад эта странная энергия сместилась от нулевого к положительному значению, подтолкнув Вселенную к ускоренному расширению. Существуют предположения, что энергия вакуума определяет структуру космической материи, и будь она хоть немного ближе к нулю, наш мир так бы и остался бесформенным газопылевым облаком, равномерно рассеянным по космическим просторам. В противном случае чем больше была бы величина темной энергии, тем быстрее первичное вещество сконденсировалась в сверхмассивные галактики, через несколько миллиардолетий сколлапсировавшие в черные дыры гравитационных провалов космоса.