"Най-неразбираемото във Вселената е, че е разбираемо", каза веднъж Алберт Айнщайн. В наши дни обаче Вселената трудно може да бъде наречена разбираема или дори уникална. Фундаменталната физика е в криза с две популярни концепции, често наричани „мултиверс“и „грозна светлина“, които буквално означават „множествена вселена“и „грозна вселена“.
Как работи Вселената?
Привържениците на множествена вселена защитават идеята за съществуването на безброй други вселени, някои от които имат напълно различна физика и броя на пространствените измерения; в тези вселени вие, аз и всички останали можете да съществувате като безброй копия. „Мултиверсът може да е най-опасната идея във физиката“, казва южноафриканският космолог Джордж Елис.
От най-ранните дни на науката откриването на малко вероятно съвпадение доведе до необходимостта да се обясни, да се търси скрита причина и мотив. Съвременните примери включват това: законите на физиката изглежда са прецизно настроени, за да позволят на интелигентните същества да открият тези закони - съвпадение, което се нуждае от обяснение.
С появата на мултивселената всичко се промени: колкото и невероятно да е съвпадението, в милиардите милиарди вселени, които съставляват мултиселената, поне някъде - ще бъде. И ако случайността изглежда е благоприятна за възникването на сложни структури, живот или съзнание, ние дори не трябва да се учудваме, че сме във вселена, която ни позволява да съществуваме на първо място. Но това "антропно разсъждение" от своя страна предполага, че не можем да предскажем нищо. Няма очевидни принципи за физиците на ЦЕРН да търсят нови частици. И няма основен закон, който да се намери зад случайните свойства на Вселената.
Друг проблем стана напълно различен, но не по-малко опасен - „грозната вселена“. Според теоретичния физик Сабина Хосенфелдер съвременната физика е била поразена от привличането й към „красивото“, което е довело до появата на математически елегантни, спекулативни фантазии без връзка с експериментите. Физиците са „изгубени в математиката“, казва тя. И това, което физиците наричат „красота“, са структури и симетрии. Ако вече не можем да разчитаме на такива понятия, разликата между разбирането и простото съответствие с експерименталните данни ще бъде замъглена.
И двата проблема имат своите корени. „Защо законите на природата не са по дяволите за това, което според мен е красиво?“, Справедливо пита Хосенфелдер. И отговорът е: не им пука. Разбира се, природата би могла да бъде сложна, объркваща и неразбираема - ако беше класическа. Но природата не е такава. Природата е квантово механична. И въпреки че класическата физика е науката на нашето ежедневие, в която обектите са отделени един от друг, квантовата механика е различна. Състоянието на вашата кола не е свързано с цвета на роклята на жена ви. Но в квантовата механика всички неща са причинно свързани помежду си, което Айнщайн нарече „призрачно действие на разстояние“. Такива корекции съставят структура, а структурата е красива.
Промоционално видео:
За разлика от тях мултиверсът изглежда трудно да се отрече. По-специално, квантовата механика се отнася с нея добре. Изстрелването на отделни електрони в екран с две прорези води до появата на интерферентен модел върху детектора зад екрана. Във всеки случай се оказва, че електронът преминава и двете процепи всеки път.
Квантовата физика е науката зад ядрените експлозии, смартфоните и сблъсъците с частици - и тя е известна със своите странности, като котката на Шрьодингер, спряна между живота и смъртта. В квантовата механика различни реалности могат да се припокриват една друга (като „частици тук“и „частица там“или „котка е жива“и „котка е мъртва“), като вълни на повърхността на езерото. Частицата може да бъде наполовина тук и половината там. Това се нарича суперпозиция и именно това води до появата на интерференционния модел.
Първоначално разработена да опише микроскопичния свят, квантовата механика показа през последните години, че контролира все по-големи предмети, стига да са достатъчно изолирани от околната среда. По някаква причина обаче ежедневието ни по някакъв начин е защитено от твърде много квантови странности. Никой никога не е виждал полумъртва котка и винаги, когато измервате позицията на частица, получавате определен резултат.
Директното тълкуване предполага, че всички възможни варианти са реализирани, макар и в различни, но паралелни реалности на „клоните на Еверет“- кръстен на Хю Еверет, който пръв се застъпва за тази гледна точка, известна като много световната интерпретация на квантовата механика. „Многото светове“на Еверет всъщност представляват само един пример за мултивселен - един от четири. Другите два са по-малко интересни, а третият е „пейзажната теория на струните“, към която ще се върнем по-късно.
Прибягвайки до квантовата механика, за да оправдае красотата на физиката, ние изглежда жертваме уникалността на Вселената. Този извод обаче лежи само на повърхността. Това, което обикновено се пренебрегва при такава картина, е, че мултиверсът на Еверет не е основен. То е само привидно или „нововъзникващо“, както го казва философът Дейвид Уолъс от Университета в Южна Калифорния.
За да разберете този момент, трябва да разберете принципа, който лежи в основата както на квантови измервания, така и на „зловещо действие на разстояние“. Ключово и за двете явления е концепцията за „заплитане“, която беше посочена през 1935 г. от Айнщайн, Борис Подолски и Натаниел Розен: в квантовата механика система от два заплетени завъртания с нулева сума може да се състои от суперпозиция от двойки завъртания с противоположни посоки на въртене с абсолютна несигурност в посоките на въртене на индивид завъртания. Заплитането е естествен начин за комбиниране на части в едно цяло; отделните свойства на съставните елементи престават да съществуват в полза на силно обвързана обща система.
Всеки път, когато квантовата система се измерва или свързва с околната среда, заплитането играе важна роля: квантовата система, наблюдателят и останалата част от Вселената се преплитат. От гледна точка на местен наблюдател, информацията се разпръсква в непозната среда и процесът на "декохеренция" започва. Декохеренцията е агент на класицизма: тя описва загубата на квантови свойства, когато квантовата система взаимодейства със средата си. Декохерентността работи като цип между паралелните реалности на квантовата физика. От гледна точка на наблюдателя, Вселената се „разделя“на отделни клонове на Еверет. Наблюдателят наблюдава жива котка или мъртва котка, но нищо между тях. За него светът изглежда класически, въпреки че от глобална гледна точка той все още е квантово механичен. Всъщност,от тази гледна точка цялата Вселена е квантов обект.
Квантов монизъм
И тук черпим от най-интересното понятие „квантов монизъм“, предложено от философа Джонатан Шафер. Шафер размисли над въпроса от какво е изградена Вселената. Според квантовия монизъм, основният слой на реалността не се състои от частици или струни, а от самата Вселена, разбирана не като сбор от съставните й неща, а по-скоро като единично заплетено квантово състояние.
Подобни мисли са изразени и по-рано, например, от физика и философа Карл Фридрих фон Вайсакер: Поемането на квантова механика сериозно предсказва уникална, единна квантова реалност, която стои в основата на мултивселената. Хомогенността и малките колебания в температурата на космическия микровълнов фон, които показват, че наблюдаваната Вселена може да бъде проследена до едно-единствено квантово състояние, обикновено свързано с квантовото поле на първичната инфлация, подкрепят това мнение.
Нещо повече, това заключение се разпростира и върху други многостранни концепции. Тъй като заплитането е универсално, то не се ограничава до нашия космически балон. Каквато и да е мултивселената, ако прегърнете квантовия монизъм, всичко ще бъде част от едно цяло: винаги ще има по-фундаментален слой на реалността, който стои в основата на мултивселената, и този слой ще бъде уникален.
И квантовият монизъм, и тълкуването на много светове на Еверет са предсказания на квантовата механика. Те се отличават само от гледна точка на това: какво, от гледна точка на местния наблюдател, ще изглежда като "много светове", в действителност представлява една уникална вселена от глобална гледна точка (например създание, което може да види цялата Вселена отвън).
С други думи, много светове са квантов монизъм през очите на наблюдател с ограничена информация за Вселената. Всъщност първоначалната мотивация на Еверет беше да разработи квантово описание на цялата вселена по отношение на „универсална вълнова функция“. Вижте го като през облачен прозорец: природата е разделена на много парчета, но това е само изкривяване на перспективата.
Монизмът и множеството светове могат да бъдат избегнати, но само ако някой промени формализма на квантовата механика - обикновено това противоречи на специалната теория на относителността на Айнщайн - или някой представя квантовата механика не като теория за науката, а като знание: човешки идеи, но не и наука.
В сегашната си форма квантовият монизъм трябва да се разглежда като ключово понятие в съвременната физика: той обяснява защо „красотата“, възприемана като структура, корелация и симетрия между външно независимите сфери на природата, не е изкривен естетически идеал, а следствие от разцепването на природата от едно цяло квантово състояние. Освен това квантовият монизъм премахва и необходимостта от множество Вселена, тъй като предсказва корелации, реализирани не само в една родена вселена, но и във всеки един клон на мултивселената.
И накрая, квантовият монизъм би могъл да реши кризата на експерименталната фундаментална физика, която разчита на все по-големи колиери за изучаване на все по-малки съставки на природата. Защото най-малките компоненти няма да са основният слой на реалността. Изучаването на основите на квантовата механика, новите области на квантовата теория на полето или най-големите структури в космологията може да бъде също толкова полезно.
Всичко това означава, че не трябва да спираме да търсим. В крайна сметка това желание не може да бъде отнето от нас. Някъде дълбоко отдолу има уникална, разбираема и фундаментална реалност.
Иля Кел