Вселенные: ступени бесконечностей
Шрифт:
Важен, однако, принцип — с помощью эксперимента Элицура-Вайдмана оказалось возможно доказать существование многомирия!
Кроме того, если в многомирии возможно что-то измерять, никак с предметом не контактируя, то наверняка существуют и способы увеличить вероятность нужного измерения?
Однако, прежде предстояло осуществить мысленный эксперимент Элицура-Вайдмана на практике и доказать экспериментально, что хотя бы в четверти случаев можно что-то измерять, ничего не измеряя. Увидеть, не видя, и доказать, что Эверетт прав.
В 1994 году такой эксперимент был поставлен Полом Квятом из университета в Иннсбруке и Томасом Герцогом из Женевского университета (Kwiat et al., 1995). Они действительно использовали для опытов интерферометр с четырьмя зеркалами, как предлагали
И все получилось так, как предсказывали израильские физики. В каждом четвертом эксперименте Квят и его сотрудники зафиксировали присутствие зеркала, хотя фотон этого зеркала не касался!
Таким образом, многомирие по Эверетту получило первое подтверждение.
Квят и его сотрудники сделали, однако, и следующий шаг. Если удлинить схему и поставить восемь зеркал вместо четырех, то вероятность зафиксировать присутствие невидимой бомбы (зеркала) должна, согласно теоретическим выкладкам, увеличиться вдвое и достичь 50 %. Физики построили новую установку и действительно довели количество «обнаружений исправной бомбы» до 50 %.
Квят полагал, что большего достичь не удастся. Скептицизм ученого развеял Марк Казевич из Стенфордского университета. Во время своего пребывания в Иннсбруке Казевич обсудил с Квятом самые разные варианты экспериментов, и ученые пришли к заключению: в принципе, можно построить такую установку, где вероятность обнаружения «бомбы», никак ее не касаясь, окажется сколь угодно близка к 100 %! То есть, не существуют, по идее, никакие природные ограничения для создания аппаратуры, которая, например, давала бы изображение реального предмета, никак его при этом не освещая и не получая от него никакой информации.
Для следующего своего эксперимента Квят с сотрудниками (в числе которых был теперь и Казевич) построили установку, работавшую на другом принципе и использовавшую не просто отражающие и наполовину поглощающие зеркала, а зеркала, меняющие поляризацию падающих на них фотонов. Установка значительно усложнилась, но уже предварительные результаты опытов, проведенных в лаборатории в Лос-Аламосе, показали: вероятность обнаружения необнаружимого составляет 70 %. Квят и его сотрудники доказали (напомню: это было еще в середине девяностых годов прошлого века), что более чем две трети физических измерений могут быть бесконтактными (Kwiat et al., 1995).
Обратите внимание: речь уже не шла о том, существует ли многомирие по Эверетту, или это красивая, но бесполезная гипотеза. Задача теперь стояла — как можно эффективнее использовать многомирие на практике.
В физике очень часто случается так, что быстро преодолеваются первые, не самые трудные, препятствия, а потом тянутся годы (порой — десятилетия), пока удается добиться надежного, применимого на практике, эффекта.
Прошло более десяти лет, пока в экспериментах группы японских ученых Цегая и Намикаты (2010) удалось бесконтактным способом обнаружить до 88 % невидимых объектов, которых не коснулся ни один фотон. Тем временем бразильские ученые Сант-Анна Адонаи и Буэно Оттавио (Adonai & Ottavio, 2010) обобщили метод Элицура-Вайдмана и описали эксперимент, в котором для бесконтактных измерений использовали не фотоны, а волны Де-Бройля (и этот вариант еще более увеличил область бесконтактных измерений).
Пол Квят назвал метод бесконтактных измерений квантовой магией. Это действительно выглядит, будто магическое действо: способность видеть, не видя. Но на самом деле все необходимые идеи и возможности были уже заложены в квантовой физике, ведь природа квантовых измерений известна с тридцатых годов прошлого века, а теория Эверетта появилась в 1957 году — сто лет назад.
Блестящие эксперименты Квята, Цегая, Намикаты, Адонаи и Оттавио доказали вполне определенно: мы живем в эвереттовском многомирии.
Глава 4
Абсолютный антропный принцип
В 2013 году были опубликованы результаты измерений температуры реликтового излучения в разных
Многомировое описание мироздания позволило разобраться еще с одним противоречием, которое «путалось под ногами» ученых более чем полвека. это обнаруженная в середине ХХ века так называемая «тонкая подгонка» мировых постоянных, из-за которой существование человеческой цивилизации оказывалось настолько маловероятным явлением (если считать явление природным), что зарождение жизни за время существование Вселенной можно было считать попросту невозможным.
Первые упоминания о «тонкой подгонке» и о принципе, который впоследствии был назван антропным, можно найти в книге советского философа М. Идлиса (1958).
В становлении же современного «максимального антропного принципа» важнейшую, если не определяющую роль играют работы российских физиков Алкина (2007) и Хэмлина (1936). [5]
Во время работы над докторской диссертацией в Книбридже в 2004 году Алкин обнаружил в библиотеке университета практически не известную серию статей своего соотечественника П. Хэмлина, опубликованную в середине тридцатых годов ХХ века. Похоже, что в этих работах Хэмлин впервые попытался описать Вселенную (известную в те годы в единственном числе, никаких идей о физическом многомирии еще не существовало), как единую квантовую систему. Чрезвычайно сложную, конечно, но не бесконечно сложную, поскольку Хэмлин был космологом, а не квантовым физиком, и придерживался концепции закрытой Вселенной, совершавшей циклы сжатия и расширения, согласно известной тогда теории Александра Фридмана. Поскольку Вселенная является квантовой системой, — писал Хэмлин, — она должна описываться некоторым конечным составом квантовых чисел, аналогично любой квантовой частице. На основании этой здравой идеи Хэмлин делает далеко не тривиальный вывод: будучи квантовой системой, Вселенная должна описываться одной из квантовых статистик: Ферми или Бозе-Эйнштейна. Напомню: частицы, описываемые статистикой Ферми (фермионы), не могут находиться одновременно в тех же квантовых состояниях, что другие частицы, в отличие от бозонов (частиц, подчиняющихся статистике Бозе-Эйнштейна). Поставив Вселенную в один ряд с «обычной» (пусть и чрезвычайно сложной) квантовой системой, Хэмлин неизбежно приходит к двум очень важным вопросам. Первый: если наша Вселенная является по своим свойствам бозоном (или фермионом — Хэмлин не мог дать однозначного ответа), то может ли существовать другая вселенная, подчиняющаяся статистике Бозе-Эйнштейна? Это был существенный шаг к идее многомирия, сделанный задолго до работы Эверетта и на основании скорее философском, нежели (как у Эверетта) сугубо физическом.
5
Работы Алкина и Хэмлина цитируются по изданию: Амнуэль (2055), апокриф «Что-нибудь светлое…»
Хэмлин не отвечает в своих работах на вопрос: существует ли многомирие, но факт, что он этот вопрос задает, делает его работы важными вехами на пути многомировой физики. Более того, следующий вопрос, задаваемый Хэмлином, делает его автором и антропного принципа — на несколько десятилетий раньше исследований Идлиса (1958) и Картера (1973). Идеи Хэмлина для своего времени были скорее фантастическими, нежели сугубо физическими. К тому же, автор писал космологические статьи, которыми не интересовались специалисты в области квантовой физики — видимо, по этой причине работы эти остались не замеченными, что, несомненно отразилось и на состоянии эвереттики. Цитирую Хэмлина: