О природе реальности, нашем месте во Вселенной и связи квантовой механики с древними философскими и религиозными концепциями.
Когда мы слышим слово «Вселенная», то представляем звездное небо, которое открывается нам с нашей земной перспективы. Однако то, что мы воспринимаем как видимую Вселенную, является лишь небольшой частью большого космоса. Вселенная состоит из триллионов галактик, каждая из которых содержит сотни миллиардов звезд, на каждую наблюдаемую звезду приходится в десять раз больше массы несветящейся материи, такой как газовые облака. Более того, массу обычной материи в пять раз превышает масса «темной материи», состоящей из загадочных частиц, и в три раза — «темной энергии», расширяющей пространство-время.
Согласно современной космологии, может существовать множество вселенных, а самая ранняя эпоха жизни нашей Вселенной характеризовалась периодом ускоряющегося расширения, известного как «космическая инфляция». Что происходило до этой эры, точно не известно, но вполне возможно, что инфляция сохранялась бесконечно, создавая бесчисленные «дочерние вселенные» за пределами нашей собственной. Наряду с параллельными вселенными может существовать царство бесконечных возможностей, где реализуются все мыслимые сценарии развития событий. Это царство содержит бесчисленные копии нас самих, наших близких, домашних животных, любых объектов и существ во Вселенной. Эти параллельные реальности являются ответвлениями в многомировой интерпретации квантовой механики, которая получает все большую поддержку среди физиков. Квантовый мир включает в себя бесконечное число произвольных «суперпозиций» этих реальностей, где существуют все возможные комбинации потенциальных реальностей. В этих суперпозициях кошки живы и мертвы одновременно, и человек может одновременно сидеть и стоять, рыдать и смеяться. Квантовый мир включает в себя все, что только возможно.
Вселенная кажется непостижимой, но мы все равно чувствуем связь и единение с ней. Латинское слово «universum», означающее «все вещи, объединенные в одно целое», подчеркивает эту связь. Древнегреческий философ Гераклит выразил концепцию единой Вселенной: «Все едино, и все исходит из одного». Эта концепция называется монизмом, согласно которому во Вселенной существует только одна сущность — сама Вселенная, и эта идея имеет долгую историю. Она вдохновляла философов, художников и писателей на протяжении тысячелетий. Однако наш повседневный опыт, в котором мы сталкиваемся со многими объектами и чувствуем себя отделенными от остального мира, кажется, противоречит этой идее. Тем не менее есть веские основания полагать, что эту концепцию ждет новое рождение.
В своей книге физик Генрих Пэс углубляется в концепцию «все едино», согласно которой Вселенная — это единое целое, которое охватывает все, включая материю, пространство, время и разум. Все эти элементы — просто разные точки зрения на одно и то же. Пэс предполагает, что эта идея может разрешить нынешний кризис в физике и изменить наши взгляды на глубокие философские и религиозные проблемы.
Пэс критикует традиционный подход в физике элементарных частиц, когда явления разбиваются на все более мелкие части. Хотя такой подход привел к практическому успеху, он также оставил много «слепых зон». Согласно квантовой механике, невозможно разложить объект на части без существенной потери информации. В результате изучение элементарных частиц приводит к описанию Вселенной, в котором отсутствует важнейшая информация. Следовательно, на самом фундаментальном уровне природа не может состоять из составных частей, и самое базовое описание Вселенной должно начинаться с самой Вселенной. Когда квантовая механика применяется ко всей Вселенной, она раскрывает древнюю идею о том, что все, что мы испытываем, является иллюзией, за которой скрыта единая, всеобъемлющая сущность. Открытия в современной физике приблизили нас к возможному пониманию того, что фундаментальным слоем реальности является сама Вселенная, понимаемая как всеобъемлющее единство.
Идея 1. Квантовая теория не только имеет практический аспект, но и приоткрывает удивительную природу реальности
Квантовая механика — это научная область, объясняющая внутреннюю работу широкого спектра явлений, от ядерных взрывов до смартфонов. Однако ее выводы простираются гораздо дальше, ведь она дает представление о реальности, которая находится за пределами нашего повседневного опыта. Именно вопрос о существовании скрытой от нас реальности и вернул к жизни идею о том, что все в мире едино.
Джон Арчибальд Уилер был одним из самых выдающихся физиков двадцатого века. Он сыграл ключевую роль в разработке ядерной и водородной бомб, прожил плодотворную жизнь, воспитав многих известных физиков, включая Ричарда Фейнмана, Кипа Торна и Хью Эверетта. Именно он придумал запоминающиеся названия для необычных физических явлений, такие как «черные дыры», «червоточины», «масштаб Планка», «кротовая нора» и «квантовая пена», и это лишь некоторые из них.
Уилер любил задавать глубокие вопросы о природе реальности. Нарисованная Уилером диаграмма в виде буквы «U» представляет идею об эволюции Вселенной и роли сознательных наблюдателей в ее возникновении. Понять эту концепцию можно, используя аналогию с банкой колы, которая может казаться круглой или прямоугольной в зависимости от перспективы. Наблюдатель отвечает за «создание» круга или прямоугольника, ничего не делая с самой банкой, а просто выбирая определенный ракурс. Аналогичным образом история космоса представляет собой нашу интерпретацию фундаментальной квантовой реальности. Но если то, что мы наблюдаем, является лишь перспективой, то какова истинная природа реальности? Физики ищут ее с 1920-х годов.
К развитию квантовой механики привел длительный спор о природе света и материи. Эксперименты в начале ХХ века показали, что фотоны и электроны обладают свойствами как частиц, так и волн, что привело к открытию квантов энергии. Это вызвало дискуссии о том, что является более фундаментальным — частицы или волны, или же они являются проекциями более глубокой реальности. Эти вопросы продолжают занимать физиков и сегодня, и на них оказали влияние работа, взаимодействие и споры четырех выдающихся ученых: Альберта Эйнштейна, Нильса Бора, Эрвина Шредингера и Вернера Гейзенберга.