Мультивсесвіт може бути частиною більш глибокої реальності

«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'язану з двома популярними концепціями, які часто називають «multiverse» і «uglyverse», що дослівно розшифровується як «множинний всесвіт» і «потворна всесвіт».

Як влаштована всесвіт?

Прихильники множинної всесвіту відстоюютьідею 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 в фізиці», вважає південноафриканський космолог Джордж Елліс.

З найперших днів науки виявленнямаловірогідної збіги 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 не було збіг, в мільярдах мільярдів всесвітів, що становлять мультивселенной, хоч де-небудь - воно буде. І якщо збіг здається дуже сильно сприяють складних структур, життя або свідомості, нам не варто навіть дивуватися, що ми опинилися у всесвіті, яка дозволяє нам існувати в першу чергу. Але це «антропного міркування», в свою чергу, має на увазі, що ми не можемо нічого передбачати. Немає ніяких очевидних принципів для фізиків ЦЕРН в пошуку нових частинок. І немає ніякого фундаментального закону, який можна було б виявити за випадковими властивостями всесвіту.

Зовсім інший, але не менш небезпечною стала іншапроблема - «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 і симетрії. Якщо ми не можемо покладатися на такі концепції більш, різниця між розумінням і простим відповідністю експериментальним даним буде розмита.

Обидві проблеми мають грунт під собою. «Чому законам природи не плювати на те, що я вважаю прекрасним?», Справедливо задається питанням Хоссенфельдер. І відповідь така: їм плювати. Звичайно, природа могла б бути складною, плутаною і незбагненною - якби вона була класичною. Але природа не така. Природа квантово-механічна. І хоча класична фізика - це наука про нашого повсякденного життя, в якій об'єкти віддільні один від одного, квантова механіка інша. Стан вашого автомобіля не пов'язане 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 складають структуру, а структура це красиво.

І навпаки, мультивселенной, схоже, важкозаперечувати. Квантова механіка, зокрема, прекрасно 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.

Квантова фізика - це наука, що стоїть за ядернимивибухами, смартфонами і зіткненнями частинок - і вона відома своїми дивацтвами, на кшталт кота Шредінгера, існуючого в підвішеному стані між життям і смертю. У квантовій механіці різні реальності можуть накладатися одна на іншу (на кшталт «частка тут» і «частка там» або «кіт живий» і «кіт мертвий»), як хвиля на поверхні озера. Частка може бути наполовину тут і наполовину там. Це називається суперпозицією, і саме вона призводить до появи інтерференційної картини.

Спочатку розроблена для описумікроскопічного світу, квантова механіка в останні роки показала, що вона управляє все більшими 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 передбачає, що всіможливі варіанти реалізовані, хоч і в різних, але паралельних реальностях «гілок Еверетта» - названих в честь Х'ю Еверетта, який першим відстоював цю точку зору, відому як многоміровая інтерпретація квантової механіки. «Безліч світів» Еверетта насправді представляють лише один з прикладів мультивселенной - один з чотирьох. Два інших не такі цікаві, а третій це «ландшафт теорії струн», до якого ми повернемося пізніше.

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

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

Всякий раз, коли квантова система вимірюєтьсяабо зв'язується з навколишнім середовищем, виявляється важлива роль заплутаності: квантова система, спостерігач й інша частина всесвіт переплітаються між собою. З точки зору місцевого спостерігача інформація розсіюється в невідомої середовищі і починається процес «декогеренції». 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 вся всесвіт є квантовим об'єктом.

квантовий монізм

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

Подібні думки висловлювалися і раніше, наприклад,фізиком і філософом Карлом Фрідріхом фон Вайцзеккер: прийняття квантової механіки всерйоз пророкує унікальну єдину квантову реальність, що лежить в основі мультивселенной. Однорідність і крихітні коливання температури космічного мікрохвильового фону, які вказують, що спостережувану 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 іншіконцепції мультивселенной. 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 евереттовская многоміроваяінтерпретація є передбаченнями квантової механіки. Відрізняє їх лише перспектива: то, що з точки зору локального спостерігача буде схоже на «безліч світів», в дійсності представляє собою єдину унікальну всесвіт з глобальної точки зору (наприклад, істоти, яке може побачити цілий всесвіт ззовні).

Іншими словами, безліч світів - це квантовиймонізм очима спостерігача, що займає обмеженою інформацією про всесвіт. Фактично, початкова мотивація Еверетта полягала в розробці квантового опису цілому світові 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, алелише 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 слідрозглядати в якості ключового поняття в сучасній фізиці: він пояснює, чому «краса», 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, а й в будь-якої окремої гілки мультивселенной.

Нарешті, квантовий монізм може вирішити кризуекспериментальної фундаментальної фізики, яка покладається на все більші колайдери для вивчення все більш дрібних складових природи. Тому що найдрібніші складові ні бути 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 в нашому чаті в Телеграма.