Книга Наука Плоского мира. Книга 3. Часы Дарвина - Джек Коэн

Метод «суммирования по историям» – это прямое математическое следствие из правил квантовой механики. В нем нет ничего предосудительного или даже особенно удивительного. Он работает благодаря тому, что все «неправильные» траектории мешают друг другу и, по сути, ничего не вносят в общую сумму. В ней остается только «правильная» траектория. Можно взять этот бесспорный математический факт и истолковать с точки зрения физики. А именно: свет действительно движется по всем возможным траекториям, но мы видим только их сумму, то есть одну траекторию, по которой световой «луч» попадает в зеркало и отражается под тем же углом.

С философской же точки зрения подобная интерпретация не вызывает много вопросов, но находится на грани весьма сомнительной области. Физики имеют привычку принимать математические описания буквально – не только вводы, но и шаги, которые к ним привели. Они называют это «физическим мышлением», но на самом деле все наоборот: оно проецирует математические свойства на действительный мир – «материализуя» абстракции и воплощая их в реальность.

Мы не говорим, что это не работает – чаще всего такое мышление оправданно. Но материализация приводит к тому, что сами физики забываются и становятся плохими философами.

Одна из проблем «физического мышления» состоит в том, что иногда существует сразу несколько равносильных вариантов математических описаний – разных способов сказать одно и то же математическим языком. Если один из них справедлив, значит, справедливы и остальные. Однако их естественные толкования с точки зрения физики могут быть противоречивыми.

Хороший пример предлагает классическая (не квантовая) механика. Движущуюся частицу можно описать с помощью законов (или закона) движения Ньютона: ускорение частиц прямо пропорционально силам, которые на них воздействуют. С другой стороны, движение можно описать в соответствии с «вариационным принципом»: каждая из возможных траекторий частицы является величиной, называемой «действием». И именно фактическая траектория, по которой движется частица, уменьшает величину действия, насколько это возможно.

Логическое доказательство законов Ньютона и принципа наименьшего действия складывается в математическую теорему. В математике нельзя принять одно, отвергнув другое. Не задумывайтесь о значении «действия». В данном случае это не важно. Здесь важно различие между естественными толкованиями этих двух логически идентичных описаний.

Законы движения Ньютона – это местные правила. Здесь и сейчас дальнейшее поведение частицы всецело определено силами, здесь и сейчас воздействующими на нее. Тут не нужны ни дар предвидения, ни интеллект – лишь подчинение местным правилам.

Принцип наименьшего действия работает по-другому – он имеет всеобщее значение. Этот принцип говорит нам, что для того чтобы переместиться из точки A в точку B, частица должна каким-то образом наметить все возможные траектории между ними, рассчитать действие, связанное с каждой из них, и определить ту, при которой оно будет минимальным. Это «вычисление» не является местным, поскольку включает все траектории и в некотором смысле должно осуществляться до того, как частица поймет, куда ей двигаться. Таким образом, в этом естественном толковании математики частица наделяется чудесным даром предвидения и способностью совершать выбор – то есть зачатком разума.

Так что же такое частица? Безмозглый кусок материи, подчиняющийся местным правилам, или квазиразумная сущность с огромной вычислительной мощью, предвидящая и выбирающая траекторию среди возможных, чтобы минимизировать свое действие?

Мы знаем, что хотим выбрать.

Интересно, что принцип наименьшего действия – это механический аналог метода оптического «суммирования по историям» Фейнмана. Они в самом деле чрезвычайно похожи. Да, вы можете выразить математику квантовой механики так, чтобы она соответствовала утверждению, что свет движется по всем возможным траекториям и суммирует их. Но вы не обязаны применять это описание к действительной физике действительного мира, даже если математика для него справедлива.

Сторонники многомировой интерпретации верят в такое описание и даже идут еще дальше. Они считают, что в зеркале отражается история не только самого фотона, но и целой вселенной. Она также равна сумме всех возможностей – если вместо интенсивности света, обусловленного фотоном, взять квантовую волновую функцию вселенной, – и по аналогии мы можем схожим и эффектным образом объяснить это с позиции математики. А именно: вселенная действительно совершает все возможные действия, а наблюдаемое нами – это то, что происходит при их суммировании.

Существует, конечно, и менее эффектное толкование: вселенная подчиняется местным правилам квантовой механики и совершает ровно одно действие – то самое, которое происходит и чисто по математическим причинам равняется сумме всех возможностей.

В какое из толкований верите вы?

С точки зрения математики, если одно из них «верно», значит, и о втором можно сказать то же самое. А с позиции физики они содержат очень разные представления об устройстве мира. Мы же считаем, что, как и в случае с классической частицей, их математическое равенство не требует от вас обязательно принимать их физическую истинность за описание действительности. Лишь равенство законов Ньютона и принципа наименьшего действия требует верить в разумные частицы, способные предвидеть будущее.

Таким образом, многомировая интерпретация квантовой механики стоит на непрочном основаниии – пусть с математической точки зрения оно и безупречно. Однако обычные представления данной интерпретации этим не ограничиваются, и к ним добавляется увесистая порция рассказия. Вот почему она привлекает писателей-фантастов – но те, к сожалению, растягивают ее, нарушая все мыслимые пределы.

Обычно нам говорят следующее. В любой момент времени, когда бы ни был принят выбор, вселенная делится на множество «параллельных миров», в каждом из которых совершается каждый из выборов. Да, в этом мире вы проснулись, позавтракали кукурузными хлопьями и отправились на работу. Но где-то «там», в безмерной мультивселенной, существует мир, в котором вы позавтракали копченой селедкой, из-за чего вышли из дома на минуту позже и, переходя дорогу, вступили в конфликт с автобусом и проиграли – с фатальным для себя исходом.

Что удивительно, ошибка здесь кроется не в утверждении, будто наш мир в «действительности» является суммой множества других. Может, это в самом деле так – на квантовом уровне. Почему бы и нет? Но неправильно будет описывать эти альтернативные миры людскими понятиями как сценарии, где все следует повествованию, которое кажется осмысленным для человеческого разума. Как миры, в которых слова «автобус» или «копченая селедка» вообще не имеют никакого значения. Еще более недопустимо делать вид, будто каждый из этих параллельных миров приходится слегка измененной вариацией нашего, в котором на человеческом уровне принимается другой выбор.

Если эти параллельные миры вообще существуют, то они описаны различными изменяющимися компонентами квантовой волновой функции, сложность которой лежит за пределами человеческого понимания. Результат не обязательно должен походить на понятные человеку сценарии. Так же, как звук кларнета раскладывается на чистые тона, но большинство их комбинаций при этом не соответствуют его звуку.