Во что мы верим, но не можем доказать: Интеллектуалы XXI века о современной науке - Джон Брокман

Это значит, что квантовая механика представляет собой только приблизительное описание более общей физической теории. Тогда должны существовать скрытые переменные, усредненные для получения приблизительного, вероятностного описания, которое и является квантовой теорией. Из экспериментальных исследований неравенств Белла мы знаем, что любая теория, которая не противоречит квантовой механике в тех экспериментах, в которых она была проверена, должна быть нелокальной. Квантовая механика основана на нелокальности, как и все другие, более осмысленные теории, которые могли бы ее заменить. Таким образом, любые дополнительные скрытые переменные тоже должны быть нелокальными. Но я думаю, что здесь можно сказать больше. Я верю, что скрытые переменные описывают отношения между частицами, которые мы можем видеть, но отношения между которыми скрыты, потому что они нелокальны и соединяют широко разнесенные частицы.

Это согласуется с другим моим твердым убеждением, основанным на общей теории относительности. Оно заключается в том, что фундаментальные свойства физических объектов – это ряд отношений, которые развиваются динамически. Не существует никаких неотъемлемых свойств, не связанных с отношениями между объектами, и нет никакого фиксированного контекста – например, ньютонового пространства и времени, – который бы существовал только для того, чтобы наделять вещи теми или иными свойствами.

Одно из следствий этого предположения заключается в том, что геометрия пространства и времени – также всего лишь приблизительное, неполное описание, применимое только на тех уровнях, где невозможно увидеть фундаментальные степени свободы. Фундаментальные отношения являются нелокальными относительно приблизительного понятия локальности, возникающего на том уровне, где уже имеет смысл говорить о локальности в геометрии.

Объединяя эти понятия, мы видим, что принцип неопределенности[23] в квантовой теории должен быть остатком возникающей нелокальности (resulting nonlocality), а это ограничивает нашу способность предсказывать будущее любой, даже самой небольшой области Вселенной. Константа Дирака, основная константа квантовой механики, измеряющая квантовую неопределенность, связана с N, количеством степеней свободы во Вселенной. Разумно предположить, что константа Дирака обратно пропорциональна квадратному корню из N.

Но как описать физику, если не с точки зрения вещей, движущихся в неподвижном пространстве-времени? Над этим ломал голову Эйнштейн, и меня устраивает только один ответ – тот, к которому он пришел незадолго до смерти: фундаментальная физика должна быть дискретной, и ее описание должно быть сделано на языке алгебры и комбинаторики.

А что можно сказать о времени? Мне также не удалось понять смысла призывов покончить со временем как с фундаментальным аспектом описания природы. Поэтому я верю в существование времени в смысле причинно-следственных связей. Я также сомневаюсь, что Большой взрыв был началом времени. Я почти уверен, что наша история началась задолго до Большого взрыва. Наконец, я верю, что в ближайшем будущем мы сможем делать прогнозы на основании этих гипотез, которые будут проверены в процессе реальных экспериментов.

Антон Зелингер

Антон Зелингер – профессор физики Венского университета. Проводит эксперименты в области квантовой телепортации и квантовой интерференции с «бакиболловыми» молекулами, крупнейшими объектами, когда-либо демонстрировавшими квантовый феномен. Его следующая цель – найти экспериментальные доказательства существования квантового феномена в объектах большего размера, возможно, даже в самой жизни.

Я верю, но не могу доказать, что квантовая физика требует от нас отказа от разделения между информацией и реальностью.

Почему я в это верю? Потому что провести функциональную границу между реальностью и информацией невозможно. Когда мы делаем какое-либо утверждение о мире, о каком-то объекте, его качествах, это утверждение исходит из информации, которой мы располагаем. А научные прогнозы по сути – это сообщения об информации, которую мы надеемся получить в будущем. Поэтому очень соблазнительно верить, что все на свете – просто информация; но при этом мы рискуем впасть в солипсизм и субъективизм. Мы знаем (хотя не можем этого доказать), что реальность существует «вне» нас. Для меня главное доказательство того, что реальность существует независимо от меня, – это случайность отдельного квантового явления – распада радиоактивного атома. Нет никаких скрытых причин для того, чтобы атом распадался с той невероятной скоростью, с какой он это делает.

Следовательно, если реальность существует, и если мы никогда не сможем провести функциональную границу между реальностью и информацией, может оказаться, что реальность и информация – одно и то же. Нам нужна концепция, способная вместить и то и другое.

Это послание от кванта. Это естественное продолжение так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики, гласящей, что мы не должны приписывать объекту те или иные качества до того, как сможем наблюдать их в реальности. Если мы примем утверждение о том, что реальность и информация – одно и то же, то все квантовые загадки и парадоксы – вроде «проблемы измерения» или девяти жизней кота Шредингера – тут же исчезнут. Но при этом цена объединения реальности и информации будет довольно высокой, ведь, если моя гипотеза верна, многие вопросы окажутся бессмысленными. Станет незачем спрашивать, что «на самом деле» происходит в мире. Кот Шредингера – ни живой, ни мертвый, до тех пор пока у нас нет информации о его состоянии.

Кстати, я также верю, что настанет день, когда мы научимся преодолевать «декогерентность» и наблюдать квантовый феномен за пределами защищенной среды лабораторий. Я надеюсь (в отличие от неисследованного кота Шредингера) дожить до этого дня.

Грегори Бенфорд

Грегори Бенфорд – профессор физики плазмы Калифорнийского университета, Ирвин. Автор нескольких научно-фантастических романов. Последний из них – «Рожденный солнцем», сиквел романа «Марсианская раса», опубликованного в 1999 году. Также его перу принадлежит книга «Глубина времени: как люди общаются сквозь тысячелетия».

Почему вообще существуют научные законы? У меня есть возможный ответ, но пока нет доказательств.

Мы, физики, объясняем происхождение и структуру материи и энергии, но не происхождение законов, которым они подчиняются. Применима ли идея причинной обусловленности к происхождению самих законов? Мы сузили диапазон полевых теорий, способных объяснить Большой взрыв в нашей Вселенной, но почему считается, что управляющие ею законы не меняются со временем и действуют всегда?

Можно вообразить Вселенную, в которой законы действуют не всегда. Например, когда мы говорим о чудесах, Вселенная кажется именно такой: чтобы в ней все работало как следует, нужно руководство Господа Бога. Физика, напротив, стремится найти законы в надежде, что они окажутся жесткими и непреложными – например, когда Эйнштейн спрашивал, был ли у Бога выбор, когда Он создавал Вселенную. Сегодня стало модно избегать проблемы выбора: например, утверждать, что существует бесконечное множество вселенных, окруженных другими вселенными, и в них действуют самые разные законы, которые только можно себе представить, со всеми возможными параметрами и последствиями. Само появление этой гипотезы «мультивселенных» указывает на то, что нам до сих пор не удалось достичь нашей великой цели. На мой взгляд, оно противоречит простоте принципа «бритвы Оккама»[24], компенсируя отсутствие понимания бесконечным умножением невидимых сущностей.

Возможно, это напоминает неспособность философии вообразить, как это делаю я, что, когда мы видим порядок, в его основе обычно лежит определенный принцип. Но каким образом возникли законы физики? Естественный отбор подарил нам безукоризненно структурированную биосферу, и возможно, подобный принцип эволюции действует и при происхождении вселенных. Возможно, наша Вселенная возникла в результате естественного отбора среди разных типов интеллекта. Возможно, в процессе этого отбора победил интеллект, способный создавать новые вселенные. Возможно, новые вселенные возникают в процессе физических экспериментов или рядом с черными дырами (как предположил Ли Смолин), где пространство-время искривлено в пластичные формы, способные создавать все новое и новое пространство-время. Возможно, эволюцией физических законов движет некая Высшая вселенная, обладавшая интеллектом, способным создавать другие вселенные с небольшими «генетическими» вариациями. Подобные идеи выдвигал астрофизик Эдвард Харрисон.