Хотя они не использовали кота.
Они использовали атомы и свет.
И они увидели, что квантовые суперпозиции вполне реальны; что практически любая квантовая частица может и одновременно существует в разных, взаимоисключающих состояниях. По сути, на сегодняшний день это основная причина, по которой инженеры пытаются создать квантовые компьютеры. Используя способность квантовых частиц находиться в разных состояниях одновременно, компьютеры могут в принципе получить в разы большую производительность, чем та, что может быть достигнута нашими классическими компьютерами, позволяя одновременно осуществлять «параллельные» расчеты. Арош и Вайнленд совместно получили за это Нобелевскую премию по физике 2012 года. Так или иначе, они доказали, что кот Шредингера на каком-то этапе эксперимента на самом деле был мертв и жив одновременно.
Так, и в чем здесь секрет?
Он связан с тем, что исчезло.
Суперпозиции реальны, отлично. Вот что доказали Арош и Вайнленд. Нам придется принять эту данность.
Но, когда вы открыли коробку, когда произошел коллапс и выпрыгнул живой кот, куда исчезли не увиденные вами возможности? И так как это должно было быть реальным на каком-то этапе, то куда же девался дохлый кот?
В этом и секрет.
Многие ученые задавались таким же вопросом, и в последнее время начали набирать популярность несколько предполагаемых ответов. Некоторые считают, что не наблюденные возможности постепенно расплываются, как капли чернил, попавшие в озеро; озеро, представляющее собой мир, в котором мы живем, как будто жемчужины нереализованных возможных реальностей рассеиваются в одной-единственной превалирующей реальности, частью которой мы являемся. Другие полагают, что ко всему этому какое-то отношение имеет наше сознание и что как раз сам факт эксперимента или даже мысли о нем замораживает реальность в одном состоянии, тем самым создавая ее.
И тут нам нужен американский физик-теоретик Хью Эверетт III.
Родившийся в 1930 году Эверетт был весьма странным человеком. Блестяще одаренный, он изучал математику, химию и физику, написав в итоге докторскую диссертацию под руководством одного из самых влиятельных американских физиков всех времен, Джона Арчибальда Уилера из Принстонского университета. Хотя Эверетт перестал заниматься физикой сразу же после защиты диссертации, в основном потому что, по-видимому, считал ее слишком странной. Неудачные попытки Уилера помочь идеям своего ученика быть серьезно воспринятыми научным сообществом, вероятно, также сыграли свою роль. В возрасте 21 года, забыв о теоретических вопросах, Эверетт начал трудиться над сверхсекретными разработками оружия в Вооруженных силах Соединенных Штатов и в конце концов умер от излишнего количества спиртного и сигарет. За сверхъестественное сходство судеб некоторых известных поэтов или художников, молча прожигавших свои таланты в годы молодости и презираемых сверстниками, диссертация Эверетта, написанная им в 1956 году, позже стала классикой. В ней он сделал экстраординарное заявление, что, раз квантовые идеи замечательно работают в микромасштабах, их следует всерьез использовать на всем отрезке пути до нашего масштаба. Все в нашей Вселенной создано из квантов, поэтому все следует рассматривать как огромную квантовую волну возможностей, существующих одновременно.
Если смотреть с такой точки зрения, никакого коллапса никогда не произойдет. Каждая возможность существует.
С этой точки зрения, вся Вселенная создает ответвление всякий раз, когда необходимо сделать выбор в результате эксперимента или чего-то еще. Следовательно, должно существовать непостижимо много параллельных вселенных, где все возможности, все альтернативные результаты являются фактами.
Согласно теории Эверетта, нас должны окружать параллельные сюжеты.
Вы медлите с решением, стоя между двумя лифтами, прежде чем зайти в один из них? Ваше второе я, находящееся в ответвленной параллельной вселенной, выбирает другой лифт. Еще в одной вселенной вы ударяетесь в стену между ними. А еще в одной поднимаетесь по лестнице. Таким образом, осуществляются все возможности.
В некотором смысле буквальное понимание квантовой физики Эверетта говорит о том, что если избавиться от эгоизма, то никогда не придется расстраиваться. Всякий раз, когда что-то плохое случается с вами здесь, в ваших бесконечно многих параллельных вселенных вам удается его избежать и чувствовать себя счастливым.
В еще одной бесконечности параллельных реальностей Эверетт все еще жив и даже читает эту книгу. В некоторых ему нравится то, что я о нем пишу. В других – не нравится. В еще одних он сам написал эту книгу, и в ней кот Шредингера – это зеленая собака.
Согласно интерпретации Эверетта, никакого реального выбора никогда не происходит по своей природе. Все возможности случаются.
Вы просто не знаете об этом.
Неудивительно, что он отказался от физики.
Безусловно, теория Эверетта странная, но теперь она серьезно воспринимается некоторыми из величайших физиков нашего времени вместе с большим количеством использованных в ней математических моделей, относящихся к происхождению пространства-времени. Конечно, не существует экспериментального подтверждения (или отказа от) заявления Эверетта, но оно служит заманчивой причиной того, почему реальность, в которой мы живем, не суперпозиция квантовых возможностей: возможности, нами не использованные, все равно воплощены, но в другом месте.
Теперь, когда вы привыкли к этой мысли, давайте быстренько подведем итог тому, с чем вы здесь столкнулись.
С самого начала путешествия вы в разное время побывали в микро– и мегамире. Проносясь по космическим царствам, вы выяснили, на что похожа крупномасштабная структура Вселенной и как она управляется общей теорией относительности. В микромире вы увидели, что квантовые законы природы отличаются от тех, к которым мы привыкли в повседневной жизни. Вплоть до этой части вы путешествовали по всему известному человечеству как теоретически, так и экспериментально. Вы познакомились с тем, чем является Вселенная независимо от масштаба, с точки зрения ученого начала двадцать первого века.
В этой части вы начали бегло касаться границ этих знаний. Вы увидели, что не только общая теория относительности и квантовая теория поля неохотно общаются друг с другом, но и квантовые законы, как представляется, не управляют нашей повседневной жизнью по причинам, которые могут завести некоторых так далеко, что повлекут за собой существование параллельных миров.
В седьмой части вы рассмотрите и более странные вещи.
Сейчас, однако, давайте продолжим упражнять свой ум и оставим микромир, чтобы вернуться к Эйнштейну. А как насчет его теории? Какие тайны можно обнаружить там?
И существуют ли они?
Являются ли они столь же вездесущими, как бесконечности, портящие квантовую теорию поля?
На оба последних вопроса ответ будет утвердительным.
Глава 4Темная материя
Забудьте о котах, собаках и параллельных вселенных альтернативных реальностей.
Забудьте о квантовом мире.
Забудьте о мини-копии.
Сейчас вы в космосе в виде разума.
Вы увидели, что микромир наполнен тайнами, и намерены проверить, работает ли теория Эйнштейна везде или у нее тоже есть недостатки, даже не пытаясь превратить ее в квантовую теорию.
Так что вы в космосе. Земля позади вас, и вы летите вперед. Вы пролетаете мимо Луны, Солнца, соседних звезд.
Вплоть до этого места теория гравитации Эйнштейна работает превосходно. Звезды и планеты движутся так, как должны.
Вы направляетесь из Млечного Пути в межгалактическую среду, где и останавливаетесь.
Млечный Путь находится прямо под вами. Другие галактики светят на расстоянии. Огромные спирали из сотен миллиардов звезд, излучающие свет в непроглядно темной Вселенной.
Из того, что вы выяснили о гравитации, вы знаете, что, так же как у планет вокруг Солнца, скорость любой звезды в пределах галактики не может быть случайной. Звезды, летящие слишком быстро, неизбежно покинут безопасное убежище галактики, эти одинокие светила обречены на вечные странствия по гигантским просторам, отделяющим отдельные галактики друг от друга. Если бы звезды летели слишком медленно, то скатились бы вниз по склону пространства-времени, созданному всеми другими звездами, склону, который заставил бы их действительно двигаться в направлении ядра галактики, центрального утолщения, заполненного звездами, где они в конечном итоге проглатываются или разрушаются гигантской черной дырой, терпеливо дожидающейся своих жертв. Не имея нужной скорости, чтобы удержаться на стабильной орбите, звезда либо покидает свою галактику, либо обречена упасть, так же как мраморный шарик в миске либо скатывается на дно, либо вылетает из нее.
Помните, как закон всемирного тяготения Ньютона не сработал, когда гравитация оказалась слишком сильной? Вблизи Солнца его уравнения требуют корректировки с учетом вращения Меркурия. Эйнштейн обнаружил эти корректировки, чтобы совершить революцию в нашем видении пространства и времени. И теперь, спустя 100 лет, настала очередь Эйнштейна столкнуться с изменением масштаба. А как насчет действия теории гравитации Эйнштейна в отношении целых галактик? Работает ли его теория кривых пространства-времени, столкнувшись с сотнями миллиардов звезд вместо одной?
Именно это вы и собираетесь проверить.
Вы вынимаете секундомер и начинаете отсчет времени перемещения звезд по Млечному Пути. Одновременно подсчитать скорости 300 миллиардов звезд непросто, поэтому вы начинаете с окраин галактики, с конца одного из великолепных спиральных рукавов вдали от Стрельца А*, нашей собственной сверхмассивной черной дыры.
Вы засекаете десять секунд.
Звезда, за которой вы ведете наблюдение, пролетела 2500 километров. Неплохо.
Это соответствует в среднем скорости около 900 тысяч километров в час вокруг центра галактики. Совсем неплохо.
Соседние с ней звезды движутся практически так же быстро.