© Ю.А.Лебедев

Доклад «Многомирие и эвереттика» на Российском междисциплинарном Семинаре по темпорологии 5 апреля 2005 года.

Ю.А.Лебедев

Вводная часть.

В ноябре прошлого года состоялось представление настоящего доклада и поэтому, видя, что в аудитории присутствуют многие из тех, кто слышал это представление, я не буду повторяться и говорить об общих мировоззренческих аспектах многомирия и его месте в современной научной картине мира. Сразу перейду к анализу основополагающей работы – статьи Х.Эверетта в июльском 1957 года номере «Rewiews of Modern Physics».

1. Подробное изложение логической структуры работы Эверетта.

Слайд 1. Фотография первой страницы статьи.

Прошу обратить внимание на сноску с благодарностью Бору за обсуждение работы. Роль Бора в судьбе и этой статьи и в научной (да и человеческой) судьбе Эверетта далеко не однозначна. А началось все в далеком 1954 году.

Слайд 2. Фотография осени 1954 года – Бор в Принстонском университете с Эвереттом.

В 1954 голу Бор приехал в Соединенные Штаты и пробыл некоторое время в Принстонском университете. В то время газеты публиковали фотографии о пребывании Бора в Принстоне и на одной из этих фотографий (она получена от Нэнси Эверетт, вдовы Хью Эверетта, когда мы с Е.Б.Шиховцевым работали над изданием моей книги «Неоднозначное мироздание») Бор стоит рядом с Эвереттом. На лицах обоих – приличествующие ситуации улыбки. Молодой Эверетт (он в светлом костюме) даже в присутствии столь высокого гостя не расстается с сигаретой. (Эверетт был «тяжелым курильщиком», что, возможно, отчасти послужило причиной столь ранней его смерти в 1982 году). Вместе с Бором приехал и Ааг (Оге) Петерсен, его ассистент. Местные аспиранты, в числе которых был и Эверетт, устроили пирушку в честь высокого гостя на которой Эвереттом и были впервые высказаны те идеи, которые легли в основу его интерпретации квантовой механики.

Возвращаясь к тексту статьи Эверетта следует отметить, что до самого последнего времени не было опубликованного перевода ее на русский язык. В дальнейшем она будет цитироваться по переводу, сделанному мною, и сейчас размещенному на сайте ЛК «Гносеологической экологии темпорологии и эвереттики». (Перевод выставлен на странице http://www.chronos.msu.ru/old/lab/Lebedev/lebed-bibliot.html в виде PDF-файла). Первым переводчиком (известным мне) был В.О.Гладышев, чьим переводом я пользовался при написании книги «Неоднозначное мироздание». Ключевой термин «Relative State» переведен в опубликованном варианте как «соотнесенное состояние». Впервые такой перевод дан Е.Б.Шиховцевым и используется мною вместо ранее применявшегося варианта «соответственное состояние». Публикация перевода уже дала плоды – в качестве реакции я получил интереснейшее письмо от Л.В.Ильичева из Новосибирска, о чем ещё скажу в дальнейшем.

Итак, в чем же состояла цель работы, сформулированная самим Эвереттом? (В дальнейшем все цитаты из статьи выделены жирным шрифтом)

Слайд 3. Цель работы, сформулированная самим Эвереттом.

Цель не состоит в том, чтобы отрицать или вступать в противоречие с обычной формулировкой квантовой теории, которая продемонстрировала свою полноценность в подавляющем большинстве проблем, а скорее, в том, чтобы предложить новую, более общую и полную формулировку, из которой может быть выведена обычная интерпретация.

Взаимоотношения этой новой формулировки с применявшейся ранее – это взаимоотношения метатеории и теории, то есть, предлагается основополагающая теория, в которой могут быть исследованы и прояснены и сущность, и согласованность, и область применимости старой теории.

Отметим, что Эверетт не ставит своей целью обоснование «гипотезы многомирия». Эта идея появится как неизбежное следствие выполненной работы.

Как же понимает Эверетт «обычную» (т.е. копенгагенскую) трактовку квантовой механики?

Слайд 4. Классическая формулировка квантовой механики (Копенгагенская интерпретация)

Мы берем обычную формулировку квантовой механики или "внешнего наблюдения" сводящуюся по существу к следующему: физическая система полностью описывается функцией состояния , которая является элементом Гильбертова пространства, и, кроме того, дает информацию только о вероятностях результатов различных наблюдений, которые могут быть сделаны над системой внешними наблюдателями. Есть два принципиально различных пути, которыми может измениться функция состояния:

Процесс 1 Прерывистое изменение, вызванное наблюдением величины с собственными состояниями , ,…, в котором состояние будет изменено на состояние , с вероятностью .

Процесс 2: Непрерывное, детерминированное изменение состояния изолированной системы со временем согласно уравнению волны , где - линейный оператор.

Эта формулировка описывает все разнообразие жизненного опыта. Не известно никакого экспериментального свидетельства, которое противоречило бы этому. Но не все мыслимые ситуации соответствуют структуре этой математической формулировки.

Отметим, что эта формулировка соответствует объяснительной функции научной теории «весь физический опыт соответствует этой формулировке», но не совсем соответствует предсказательной функции - «мыслимы ситуации, когда она не работает».

Рассмотрим конкретно, где она не работает.

Слайд 5 Пример реальной ситуации, когда копенгагенская интерпретация становится противоречивой – система с Наблюдателем.

Рассмотрим, например изолированную систему, состоящую из наблюдателя или измерительного прибора, плюс система объекта. Может ли изменение во времени состояния объединенной системы быть описано Процессом 2? Если это так, тогда, казалось бы, никакой прерывистый вероятностный процесс типа Процесса 1 не может иметь место. Если нет, мы вынуждены признать, что системы, которые содержат наблюдателей, не являются субъектами квантовомеханического описания того же самого вида, которое мы допускаем для всех других физических систем. Этот вопрос не может быть исключен как лежащий в области психологии. Большинство "наблюдателей", обсуждаемых в квантовой механике, относится к фотоэлементам, фотографическим пластинам, и тому подобным устройствам, чья механистическая сущность едва ли может быть оспорена. В последующем каждый читатель, если у него нет желания рассматривать наблюдателей в более привычном смысле, может ограничиться этим классом проблем на том же самом механистическом уровне анализа.

Отметим, что Эверетт всячески подчеркивает, что его подход вовсе не требует «внефизического объекта» - живого Наблюдателя. Но это – очевидная дань консерватизму эпохи. И видно это из того, что эвереттовский подход совершенно не исключает такого живого и мыслящего Наблюдателя! И если у читателя «есть желание», то он может анализировать и этот случай.

В чем же состоит суть предлагаемого подхода?

Слайд 6 Суть предлагаемого подхода – отказ от концепции «внешнего Наблюдателя».

Как же может быть сделано квантовое описание замкнутой вселенной, приблизительных измерений, и системы, которая содержит наблюдателя? Эти три вопроса имеют одну общую особенность, поскольку все они требуют такую квантовую механику, которая является внутренней по отношению к изолированной системе.

У обычной формулировки квантовой механики не существует ясного пути применения к системе, которая не является субъектом внешнего наблюдения. Вся интерпретирующая схема этого формализма опирается на понятие внешнего наблюдения. Вероятности возможных различных результатов наблюдения предписаны исключительно Процессом 1. Без этой части формализма вообще нет никакого средства, чтобы приписать физическую интерпретацию обычным структурам. Но Процесс 1 находится вне рассмотрения для систем, не подверженных внешнему наблюдению…

Э. поступил с внешним наблюдателем так же, как Эйнштейн с выделенной системой координат. (ЕБШ)

Обратим внимание на комментарий, приведенный Е.Б.Шиховцевым – одним из самых информированных биографов Эверетта. Здесь важно не сравнение Эверетта с Эйнштейном, а подчеркивание равновеликой революционности их вклада в физику.

Эверетт строит логически ясную аксиоматическую систему. В чем же состоит аксиоматика Эверетта?

Слайд 7 Аксиоматика Эверетта

Эта статья предлагает рассматривать чистую волновую механику (исключительно Процесс 2) как полную теорию. Постулируется, что полная математическая модель каждой без исключения изолированной физической системы обеспечивается волновой функцией, которая всюду и всегда описывается линейным волновым уравнением. Далее постулируется, что каждая система, которая подвергается внешнему наблюдению, может рассматриваться как часть большей изолированной системы.

Обращаю внимание – это отказ от принципа дополнительности Бора. Думается, что именно это и привело к разрыву Эверетта и Бора в 1959 году, когда Уилер, в надежде на понимание и поддержку, отправляет Эверетта в Копенгаген. Шесть недель поездки закончились тем, что в результате бесед с Бором Эверетт оставил физику, а Бор нигде и никогда ни в каком качестве не упоминал Эверетта. По счастью для последнего, в ходе этой поездки ему в голову пришла одна математическая идея, которая заключалась в применении множителей Лагранжа для решения оптимизационных задач. Эта идея прославила его как математика (в учебниках упоминается «интерполяционный многочлен в форме Лапласа-Эверетта»), принесла в конечном счете и деньги, и творческую свободу. А о сути общения с Бором Эверетт и много времени спустя не хотел вспоминать. Вот что говорит по этому поводу Е.Б.Шиховцев: «Встреча с Бором состоялась, но 75-летний патриарх был не склонен вникать ни в какие теории-выскочки… и, похоже, так и не дал Э. высказаться — встреча оставила у Э. не просто самые мрачные воспоминания, а скорее нежелание вообще ее вспоминать». Мне, однако, думается, что Бор как раз очень хорошо осознал «взрывной характер» теории Эверетта, а потому и не дал ему возможности ее раскрыть.

Вернемся к рассмотрению работы Эверетта. Далее он переходит к изложению своих методических принципов.

Слайд 8 Методические принципы дальнейшей работы.

Волновая функция взята как основное физическое бытие без априорной интерпретации. Интерпретация появляется только после исследования логической структуры теории. Здесь, как всегда, сама теория устанавливает структуру для ее интерпретации. Для любой интерпретации необходимо привести математическую модель теории в соответствие опыту. С этой целью необходимо сформулировать абстрактные модели наблюдателей, которые сами по себе, в пределах теории, могут трактоваться как физические системы, рассмотреть изолированные системы, содержащие таких модельных наблюдателей во взаимодействии с другими подсистемами, выявить изменения, которые происходят в наблюдателе вследствие взаимодействия с ближайшими подсистемами, и интерпретировать изменения на знакомом языке опыта.

Для реализации замысла Эверетт вводит новое основополагающее понятие – «соотнесенное состояние».

Слайд 9. Введение нового основополагающего понятия «соотнесенного состояния» и его смысл.

…исследуются представления состояния сложной системы в терминах состояний составляющих подсистем. Математика принуждает осознать понятие соотнесенных состояний в следующем смысле: нельзя считать, что составляющая подсистема, независимо от остальной части сложной системы, может находиться в каком-либо единственном четко определенном состоянии. Любому произвольно выбранному состоянию одной подсистемы будет соответствовать единственное соотнесенное состояние остальной части сложной системы. Это соотнесенное состояние обычно будет зависеть от выбора состояния для первой подсистемы. Таким образом, состояние одной подсистемы не имеет независимого существования, но определяется только состоянием остающейся подсистемы. Другими словами, состояния, занятые подсистемами, не независимые, но коррелированные. Такие корреляции между системами возникают всякий раз, когда системы взаимодействуют. В существующей формулировке все процессы измерения и наблюдения должны расцениваться просто как взаимодействия между вовлеченными в эти процессы физическими системами - взаимодействия, которые порождают сильные корреляции.

Отметим, что позже «соотнесенные состояния» стали именоваться многомирием и сам Эверетт с этим согласился и использовал термин, введенный Де Виттом 15 лет спустя.

На этом этапе Эверетт подводит промежуточные итоги.

Слайд 10. Первая формулировка полученных результатов.

…дается абстрактная трактовка проблемы наблюдения. Чтобы результаты имели самую большую общность, используется только принцип суперпозиции и общие правила, по которым сложные состояния системы формируются из состояний подсистем и потому они применимы к любой форме квантовой теории, в которой соблюдаются эти принципы. Исключением является только состояние наблюдателя, соотнесенное с состоянием наблюдаемого объекта системы. Установлено, что восприятия наблюдателя (ленты магнитной памяти, вычислительной системы, и т.д.) находятся в полном согласии с предсказаниями формулировки квантовой механики, основанной на Процессе 1, для обычного "внешнего наблюдателя".

Обратите внимание –мир может быть описан только как волновой процесс, причем дискретность появляется в связи с наличием Наблюдателя. И в этом описании нет ни дуализма «волна-частица», ни необходимости привлечения принципа дополнительности.*

Слайд 11. Выявление смысла понятия «соотнесенные состояния».

Подведение итогов: Вообще говоря, не существует какого-либо единственного состояния одной подсистемы сложной системы. Подсистемы не обладают состояниями, которые являются независимыми от состояний остальной части системы, так что состояния подсистем в общем случае коррелируются друг с другом. Можно произвольно выбрать состояние для одной подсистемы, что приведет к соотнесенному состоянию для остальной части. Таким образом, мы сталкиваемся с фундаментальностью соотнесенных состояний, которая подразумевается формализмом сложных систем. Бессмысленно спрашивать об абсолютном состоянии подсистемы - можно только спросить о данном состоянии относительно остальной части системы.

Обращаю внимание, что Эверетт делает акцент на то, что описание мира произведено без обращения к внешнему наблюдателю, а только с точки зрения Наблюдателя, как одного из элементов рассматриваемой системы.

Но этот элемент системы принципиально особенный. В чем это проявляется?

Слайд 12. Принципиальное отличие Наблюдателя от всех прочих элементов системы. Введение в волновую функцию Наблюдателя параметров его памяти.

Когда мы имеем дело с системой, в которой наблюдатель представлен квантовомеханически, мы приписываем ему функцию состояния . Когда состояние описывает наблюдателя, память которого содержит представления событий мы обозначаем этот факт, вводя последовательность памяти как дополнение в скобках, и записываем:

(9)

Поэтому символы , которые мы временно принимаем, символизируют конфигурацию памяти, находящуюся в соответствии с прошлым опытом наблюдателя. Эти конфигурации могут рассматриваться как отверстия в бумажной ленте, след в магнитной катушке, конфигурации переключающих реле, и даже как конфигурации ячеек мозга. Мы только требуем, чтобы они были способны к интерпретации: "наблюдатель испытал последовательность событий ."

С формальной точки зрения это отличие заключается в том, что волновая функция наблюдателя включает параметры памяти. Но за этим формализмом скрывается и вводимая таким образом дискретность и – пока косвенным образом – в основание физики вводится сознание, формально стоящее в одном ряду с перфолентой и фотопластинкой, но становящееся таким образом фундаментальным атрибутом Бытия.

Что же при этом получается?

Слайд 13. К чему приводит такой взгляд в рамках принятой аксиомы и методики?

Таким образом, с каждым последующим наблюдением (или взаимодействием), наблюдатель "ветвится" во множество различных состояний. Каждая ветвь представляет собой иной результат измерения и соответствующего собственного состояния системы объекта. Все ветви существуют одновременно в суперпозиции после любой данной последовательности наблюдений**.

Таким образом, "траектория" конфигурации памяти наблюдателя, выполняющего последовательность измерений, есть не линейная последовательность конфигураций памяти, а ветвящееся дерево, со всеми возможными результатами, существующими одновременно в конечной суперпозиции с различными коэффициентами в математической модели. В любом известном запоминающем устройстве вследствие ограниченной емкости его памяти ветвление не продолжается бесконечно, но должно остановиться в некоторой точке.

Вот здесь и появляется знаменитое эвереттовское ветвление. Правда, пока ещё не по отношению к Миру, а только как характеристика «конфигурации памяти Наблюдателя». Но обратите внимание на ссылку с двумя крестиками – к ней мы вернемся.

Работа же подошла к логическому завершению и Эверетт формулирует окончательные выводы.

Слайд 14 Окончательные выводы Эверетта

В заключение следует сказать, что непрерывное во времени изменение функции состояния сложной системы дает полную математическую модель для процессов, которые включают идеализированного наблюдателя. Когда происходит взаимодействие, результатом его развития во времени является суперпозиция состояний, каждый элемент которой соответствует специфическому состоянию памяти наблюдателя. И вероятностная трактовка обычной концепции "внешнего наблюдения", оцениваемая по состоянию памяти почти во всех состояниях наблюдателя, является обоснованной. Другими словами, чистый Процесс 2 волновой механики, без каких бы то ни было начальных вероятностных предположений, приводит ко всем вероятностным понятиям привычного формализма.

Логичное завершение логичной работы – поставленная цель достигнута, создана метатеория, причем для ее построения Эверетту хватило только одной части боровской «дополнительной пары «волна-частица» - волны.

А где же «параллельные миры»? Обратимся к тому самому примечанию, на которое я просил обратить внимание.

Слайд 15 Примечание, добавленное при корректуре.

** Примечание, добавленное при корректуре. При обсуждении препринта этой статьи некоторые корреспонденты подняли вопрос "перехода от возможного к действительному"… Так как этот пункт может прийти в голову и другим читателям, ниже предлагается следующее объяснение.

…С точки зрения теории все элементы суперпозиции (все "ветви") являются "действительными" ни один не более "реален" чем остальные. Не нужно полагать, что все, кроме одного, так или иначе разрушены, так как все отдельные элементы суперпозиции индивидуально подчиняются волновому уравнению с полным безразличием к присутствию или отсутствию ("реальности" или нет) любых других элементов. Это полное отсутствие влияния одной ветви на другую также подразумевает, что никакой наблюдатель никогда не будет знать ни о каком процессе "расщепления".

Те аргументы, согласно которым картине мира, представленной этой теорией, противоречит опыт… подобны критике коперниканской теории на том основании, что подвижность Земли как реальный физический факт является несовместимой с интерпретацией природы здравым смыслом, поскольку мы не чувствуем такого движения.

Это примечание расставляет все точки над i в вопросе о «реальности» параллельных миров. Оно наиболее часто и цитируется. Но все-таки оно свидетельствует о том, что многомирие – не цель, а неизбежное следствие принятых аксиом**.

В заключение этой части моего доклада я хотел бы привести одно из промежуточных доказательств Эверетта эквивалентности с точки зрения экспериментальной интерпретации предложенной и копенгагенской формулировок. Я вынес его за рамки логической последовательности анализа для того, чтобы сидящим здесь физикам-профессионалам, до сих пор не знакомым со статьей Эверетта, стало понятным, что обсуждается именно физическая, основанная на твердом фундаменте математики, работа, а не «философский трактат».

Слайд 16. Демонстрация профессионально-физического уровня статьи Эверетта – доказательство того, что картина копенгагенской и многомировой интерпретаций приводят к одинаковым результатам в области эксперимента.

Таким образом, "траектория" конфигурации памяти наблюдателя, выполняющего последовательность измерений, есть не линейная последовательность конфигураций памяти, а ветвящееся дерево, со всеми возможными результатами, существующими одновременно в конечной суперпозиции с различными коэффициентами в математической модели. В любом известном запоминающем устройстве вследствие ограниченной емкости его памяти ветвление не продолжается бесконечно, но должно остановиться в некоторой точке.

Чтобы установить количественные результаты, мы должны приписать некоторого рода меру (весовой коэффициент) элементам конечной суперпозиции. Это необходимо для того, чтобы быть в состоянии сделать утверждения, содержащие в себе описания почти всех состояний наблюдателя через элементы суперпозиции. Мы хотим делать количественные утверждения об относительных частотах возможных различных результатов наблюдения, которые зарегистрированы в памяти типичного состояния наблюдателя; но для достижения этого мы должны иметь метод выбора типичного элемента из суперпозиции ортогональных состояний.

Поэтому рассмотрим общую схему установления меры для элементов суперпозиции ортогональных состояний . Нам требуется положительная функция от комплексных коэффициентов элементов суперпозиции, такая, чтобы была установленной мерой элемента . Для того, чтобы эта общая схема была однозначной, мы должны, прежде всего, потребовать, чтобы сами состояния всегда были нормализованы так, чтобы мы могли отличить коэффициенты от состояний. Пока, однако, мы можем определять коэффициенты, в отличие от состояний, только с точностью до произвольного фактора фазы. Поэтому, чтобы избежать двусмысленностей, функция должна быть функцией только амплитуд коэффициентов .

Теперь мы налагаем требование аддитивности. Мы можем рассмотреть n-й субъект из, скажем суперпозиции, как единственный элемент :

(25)

Тогда мы потребуем, чтобы мерой, установленной для , была сумма мер, установленных для (i от 1 до n):

(26)

Тем самым мы свели выбор только к квадрату амплитуды; другими словами, мы имеем без постоянного сомножителя.

Чтобы убедиться в этом, отметим, что нормальность требует чтобы . Исходя из наших замечаний о зависимости только от амплитуды, мы заменяем их амплитудами . Тогда уравнение (26) налагает требование

(27)

Определяя новую функцию

(28)

мы видим, что (27) требует чтобы

(29)

Таким образом, сводится к тому, чтобы быть линейным и обязательно иметь форму:

(c - константа). (30)

Поэтому и мы получили, что сводится к форме

(31)

Таким образом, мы показали, что единственный выбор меры, совместимой с нашим требованием аддитивности – это мера квадрата амплитуды с точностью до постоянного множителя, который, если это желательно, может быть найден в соответствии с требованиями нормализации.

Таким образом, из проведенного разбора является очевидным, что многомирие с точки зрения физики является не просто «образным», но вполне физическим понятием и для выяснения степени его влияния на нашу реальность не только возможно, но и крайне целесообразно внимательно рассмотреть его проявления в окружающей действительности. Чем и занимается сегодняшняя эвереттика.

Некоторым ее результатам и будет посвящена вторая часть доклада.

2. Склейки и ветвления Истории

С самого первого моего знакомства с теорией Эверетта (а произошло это в середине 80-х годов прошлого века по прекрасной книге П.Дэвиса «Случайная вселенная») у меня возникло ощущение некоторой искусственности ее выводов, касающихся «дальнейшей судьбы» образовавшихся в результате ветвления универсумов. Я имею в виду следующий вывод Эверетта, категорично сформулированный в уже рассмаривавшемся знаменитом «примечании, добавленном при корректуре».

Слайд 17 Основа сомнения в полноте картины мира Эверетта

…С точки зрения теории все элементы суперпозиции (все "ветви") являются "действительными" ни один не более "реален" чем остальные. Не нужно полагать, что все, кроме одного, так или иначе разрушены, так как все отдельные элементы суперпозиции индивидуально подчиняются волновому уравнению с полным безразличием к присутствию или отсутствию ("реальности" или нет) любых других элементов. Это полное отсутствие влияния одной ветви на другую также подразумевает, что никакой наблюдатель никогда не будет знать ни о каком процессе "расщепления".

Первым, кто, как мне недавно стало известным, обратил внимание на этот пункт теории Эверетта был академик Моисей Александрович Марков. «Недавно» в данном случае просто фигура речи. Буквально вчера я получил e-mail из Новосибирска, о котором говорил в начале доклада, а в нем – текст статьи «Классический предел в квантовой механике и предпочтительный базис». Оказывается, еще в 1989 году М.А.Марков, совместно с В.Ф.Мухановым (докладчик Семинара – как раз в марте 1990 года он сделал доклад на тему «Время в квантовой космологии») в трудах ФИАНА опубликовал эту статью, в которой рассмотрена теория Эверетта и показана возможность взаимодействия различных эвереттовских универсумов. Но даже эта публикация известнейшего академика не ввела теорию Эверетта в научный оборот в России. Эвереттизм по-прежнему остался зоной молчания в физике еще более чем на десять лет. И введенное мною в «Неоднозначном мироздании» в 2000 году понятие склеек основывалось на совершенно других соображениях. Вероятно, эта идея просто «витала в воздухе» и конденсировалась на тех, кто почему-то начинал вникать в теорию Эверетта. Запрета ведь не было. Было просто молчание…

Моя же логика отталкивалась от загадочного для физики понятия «сейчас». Идею этого построения можно понять из следующей иллюстрации этого понятия на языке СТО.

Слайд 18. Световой конус и сингулярность «Я».

Понятие «Сейчас», воплощенное в «Я» («Я» - один из дискретных элементов «Сейчас) - это не физическое понятие. События СЕЙЧАС не фиксируются ни одним прибором. Эксперимент – всегда в ПРОШЛОМ, а теория – в БУДУЩЕМ. Точка сейчас (или «Я») является именно поэтому сингулярностью, через которую проходят все мировые линии и которая решающим образом влияет на их ход в дальнейшем. Некоторые современные работы по осмыслению этого понятия (П.Полуян и Дж.Сэнфей) представлены на сайте нашей лаборатории-кафедры.

Важно отметить не всегда осознаваемое следствие теории Эверетта – конечность числа ветвлений. Об этом уже говорилось ранее, но здесь я подчеркну это особо.

Слайд 19 Важное следствие теории Эверетта – конечность числа ветвлений

Таким образом, "траектория" конфигурации памяти наблюдателя, выполняющего последовательность измерений, есть не линейная последовательность конфигураций памяти, а ветвящееся дерево, со всеми возможными результатами, существующими одновременно в конечной суперпозиции с различными коэффициентами в математической модели. В любом известном запоминающем устройстве вследствие ограниченной емкости его памяти ветвление не продолжается бесконечно, но должно остановиться в некоторой точке.

Отмечу, что очень часто на это не обращают внимания и говорят о «бесконечности» ветвлений и параллельных миров. Причем говорят и пишущие на эту тему журналисты, и даже физики. Признаюсь, что и сам до недавнего времени не осознавал важности этого момента. Однако осознание конечности числа ветвлений и обусловленности их числа свойствами памяти Наблюдателя снимает многие и логические, и философские вопросы.

Вернемся к понятию «сейчас» и рассмотрим спектр состояний «Я». Он дискретен (поскольку дискретно различие состояний памяти Наблюдателя) и конечен.

Слайд 20 Спектр состояний «Я» в сейчас

Спектр состояний "Я" в пространстве состояний мультиверсума.

В связи с этим хотелось бы поднять один важный вопрос. В 1977 году, когда наблюдался всплеск интереса к теории Эверетта (после публикации в 1973 году полного текста его диссертации в сборнике Де Витта и Уилера, каковой текст ныне является библиографической редкостью даже в США и мне недоступен) Поль Бенёв (как это стало мне известно от Е.Б.Шиховцева) написал Эверетту письмо, в котором говорил: «…раз существует лишь один квантовый мир, то не следует говорить о "многих мирах", "ветвлении" и тому подобных артефактах, восходящих к прежней классической картине мира». Сам Эверетт с этим был согласен. Так вот вопрос состоит в выработке некоторой согласованной терминологии в рамках понятия мультиверсума. И было бы полезно рассмотреть этот вопрос, поставленный Бенёвым, логично и систематично. Однако, думается, она (терминология) как всегда в подобных случаях, сложится исторически.

Вернемся к логике рассмотрения связи понятия «сейчас» и ветвлений мультиверсума.

Слайд 21 Совмещение двух состояний «Я» в спектре мультиверсума

Совместим картину, показанную на слайде 18 и 20. И рассмотрим две мировых линии 1 и 2 до их пересечения в точке области «Мы». Это – графическая иллюстрация склейки универсумов в мультиверсе. Эта же картинка иллюстрирует и понятие «чуда» - реальности невозможного события. Такими чудесами будут события Ч1 для области 1 и Ч2 для области 2. То, что «чудеса» в виде «ложной памяти», фантазии, и т.п. проявляются ментально – очевидно. А вот о материальных проявлениях чудес – вопрос отдельный и обсуждается ниже.

А пока – о характере ветвлений. Очевидно, что события ветвятся в Будущее.

Слайд 22. Ветвление состояний в Будущее.

Но также должно быть очевидно, что при перемене направления временной оси они будут ветвится и в Прошлое!

Слайд 23 Ветвление состояний в Прошлое.

Особенно важно отметить, что хотя картинки ветвлений и зеркально-симметричны, сами ветвления в каждой точке – вероятностны. И «движение в Прошлое» - это ни в коем случае не прокрутка киноленты назад! Тут каждый раз – «новое кино». Такую физику описывает теория «безвременья» Джулиана Барбура, о чем на Семинаре в мае месяце будет мое специальное краткое сообщение.

Для иллюстрации этих явлений рассмотрим пример из близкой мне области химии. Одним из важнейших понятий химической кинетики является понятие «переходного состояния» (оно же – активированный комплекс).

Слайд 24 Переходное состояние в реакции гидролиза бромистого метила.

На рисунке показано, как изменяется энергия системы при переходе от состояния реагентов к состоянию продуктов реакции и показаны изменения в структуре этой системы (характере связей составляющих ее атомов). При перестройке структуры реагентов во всякой химической реакции образуется переходное состояние. А переходное состояние – это и есть квантовый объект, являющийся суперпозицией всех возможных состояний данной системы как в виде реагентов, так и продуктов данной химической реакции.

Конкретика времен жизни переходного состояния была изучена Ахмедом Зевейлом, за что в 1999 году он получил Нобелевскую премию по химии.

Некоторые из полученных им результатов приведены на слайде 25

Слайд 25

Так, например, реакция фотодиссоциации иодциана

ICN + hν → I + CN

происходит за 200 фс,

фотодиссоциация циклобутана

C₄H₈ + hν → 2C₂H₄

длится около 700 фс,

бимолекулярная реакция

H + CO₂ → OH + CO

проходит за 1000 фс,

а диссоциация тетрафтордииодэтана на тетрафторэтилен и два атома иода

C₂F₄I₂ + hν → C₂F₄ + 2I

имеет два временных масштаба: первый атом иода отщепляется быстро, за 200 фс, а второй - за время, в 100 раз большее.

Если сопоставить каждый планковский квант времени (5,39х10^-44 c) потенциальной возможности перерабатывать один бит информации, то время существования переходного состояния позволяет переработать каждой его определенной структурой порядка пета-эксабита (или, что то же самое – 10 мега-тера-терабитов) информации! А таких структур – огромное количество (различные вращательные, колебательные и возбужденные конфигурации). Из теории информации известно, что логарифм(!) увеличения объема перерабатываемой информации пропорционален числу вовлекаемых в работу квантового компьютера структур. И если природа использует при своих воплощениях принцип работы квантового компьютера, то мощность такого компьютера, работающего – подчеркну это! - в каждом элементарном акте любой химической реакции, вполне достаточна для построения ансамбля универсумов. При условии, конечно, что этот ансамбль содержит конечное число подсистем. А именно это является особо подчеркиваемым условием в выводах Эверетта.

Если же принять копенгагенскую интерпретацию, то переходное состояние явно уподобится буриданову ослу – оно невообразимо долго (по квантовым масштабам) будет «думать» о выборе в альтернативе – распасться на продукты реакции с определенными параметрами, или – на реагенты. В случае принятия теории Эверетта ясно, что все эти «квантовые колебания» приобретают уже гамлетовскую окраску и связаны с построением и реализацией множества ветвлений мультиверсума (состояний продуктов и реагентов с разными вращательными, колебательными, спиновыми и прочими энергетическими разнообразиями). И в этом случае такая «химическая эстетика» лично для меня является если и не решающим, то очень существенным аргументом для подтверждения «реальности» именно эвереттического взгляда на мир.

Завершая эту тему приведу экспериментальные результаты работы квантового компьютера переходного состояния обратимой реакции фотодиссоциация молекулы иодида натрия в его парах.

Слайд 26 Реальные результаты работы «квантового компьютера переходного комплекса» - изменение состава реакционной смеси при определенной вероятности распада переходного комплекса на реагенты и продукты.

NaI [NaћћћI]* Na + I Импульс накачки, действуя на молекулу, находящуюся в основном, ионном, состоянии Na+I^-, переводит ее в возбужденное ковалентное состояние NaI.
В возбужденной молекуле ядра Na и I начинают двигаться относительно друг друга и, когда расстояние становится равным примерно 6.9 Е, потенциальные энергии ионного и ковалентного состояний выравниваются. После этого молекула имеет две возможности: остаться в неустойчивом ковалентном состоянии и вскоре распасться на нейтральные атомы Na и I или перейти обратно в устойчивое ионное состояние, в котором будут продолжаться колебания ядер. При каждом сближении атомов на критическое расстояние часть молекул распадается на атомы, а часть остается в связанном виде.

Теперь я хотел бы перейти к разделу доклада, который можно отнести к спекуляциям. Большинство из присутствующих здесь росло и воспитывалось в те времена, когда этот термин воспринимался однозначно отрицательно. Однако сегодня, когда спекуляции на бирже являются весьма респектабельным занятием, эта однозначность потеряла свою актуальность. И когда в недавно вышедшей книге А.К.Гуца «Элементы теории времени» я обнаружил, что некоторые из положений моей книги попали в раздел научных спекуляций, то не только не обиделся, но и почувствовал некоторое смущение (но и гордость!) от того, что оказался в одной компании с классиками физики и философии…

Так что перейду к обещанному обсуждению возможных материальных свидетельств склеек в Истории.

3. К вопросу о материальном воплощении чудес в виде следов склеек различных ветвей Истории.

Рассмотренный подход к понятию ветвлений и склеек позволяет со всей очевидностью утверждать, что «кипение страстей» вокруг трактовок Истории А.Т.Фоменко с сотрудниками является совершенно неплодотворным, поскольку неправильно поставлен обсуждаемый вопрос – имеет ли История длинную хронологию (классика), или короткую (фоменкизм). С эвереттической точки зрения и правы и не правы обе стороны, поскольку «на самом деле» имеет место и то, и другое. История многозначна и реально разнообразна.

Приведу два примера. Первый – вопиющее на мой взгляд свидетельство того, что ради целостности парадигмы можно игнорировать любые факты и свидетельства. Я узнал об этом от сотрудника нашей лаборатории Андрея Склярова. Подробное описание изложенного мною ниже можно найти на сайте А.Склярова «Лаборатория Альтернативной истории» http://www.lah.ru/fotoarh/oskolki/dino.htm

В 1944 году в Мексике в местечке Акамбаро Вальдемар Джильсруд (или Джульсруд в некоторых транскрипциях) сделал первую находку глиняной скульптуры совершенно необычного вида. После этого в течение трех десятилетий были обнаружены ДЕСЯТКИ ТЫСЯЧ фигурок из камня и обожженной глины разных сортов. Коллекцию Джильсруда проверяли и историки, и археологи, и журналисты разных стран и научных школ. Проводился изотопный (радиоуглеродный) анализ образцов, который давал результаты в интервале 5- 10 тысяч лет. Но когда в лабораториях узнавали, что за материалы они анализировали, тут же оказывалось, что в анализе была допущена ошибка и изделиям не более 30 лет. В чем же чудесность и загадочность фигурок с холма Эль Торо? Это мир, в котором люди разных рас и этносов соседствуют с чудовищами, многие из которых являются представителями эпохи динозавров, а многие вообще неизвестны науке. Вот некоторые примеры.

Слайды 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36.

Во всей этой истории с «динозаврами Джильсруда» меня поражает не «фантастичность» сюжетов этих исторических склеек, а фантастическое сопротивление специалистов историков и палеонтологов честно и внимательно исследовать эту коллекцию. Кажется, что степень боязни прикоснуться к загадке коллекции Джильсруда, прямо пропорциональна научному авторитету эксперта. А хотелось бы услышать нечто более конкретное, чем заклинание чеховского героя – «этого не может быть, потому что не может быть никогда!»

Второй пример относится ко мне лично, так что за его достоверность я могу поручиться. Во время работы над моей книгой об одной из редчайших русских монет – севском чехе – я обнаружил в выставочной экспозиции ГИМа, посвященной патриарху Никону, документ, который хранится в запасниках и впервые был выставлен в этой экспозиции.

Слайд 37

Прежде, чем говорить о том, почему он привлек мое внимание, небольшая историческая справка.

12 ноября 1472 года в Москву прибыла Софья Палеолог, племянница византийского императора, и в тот же день венчалась с Великим князем Иваном III Среди ее приданого было кресло, на котором изображен двуглавый орел

Слайд 38

Обращаю внимание на позу орла – его крылья опущены.

С 1497 года именно такой орел становится Государственным гербом России. Его изображения появляются и на монетах – тверском пуло сына Ивана III Великого князя Василия III

Слайд 39

Однако в 1654 году царь Алексей Михайлович (Тишайший) модифицирует изображение орла. Вот прижизненный портрет Алексея Михайловича.

Слайд 40

А вот увеличенное изображение орла со скипетра. Орел в этом варианте поднимает крылья.

Слайд 41.

Этот же орел попадает и на аверс героя моей книги – севского чеха. Это, кстати, была первая российская монета машинного чекана и выпускалась в городе Севске в 1686 году для обеспечения нужд войска, готовившегося к Крымским походам.

Слайд 42

Однако вернемся к той грамоте, которая была выставлена в ГИМЕ. Она адресована Константинопольскому патриарху и датирована 1666 годом.

Посмотрим внимательнее на ее печать

Слайд 43

И еще внимательнее – на государственного орла на печати.

Слайд 44

И присмотревшись, мы видим вовсе не государственного орла Алексея Михайловича 1654 года с поднятыми крыльями, а старого – с крыльями опущенными! Я не верю в то, что во времена Алексея Михайловича через 12 лет после царского указа в каком бы то ни было государственном учреждении не удосужились переделать официальную государственную печать. И у меня объяснение этого факта одно – хранящаяся сейчас в ГИМе грамота – элемент когда-то произошедшей склейки миров, в одном из которых Алексей Михайлович в 1654 году изменил изображение герба, а в другом – нет. Возможны ли иные толкования? Безусловно! Но если эти толкования не противоречат законам физики, то грамота будет служить их подтверждению ровно в той же степени, как и моему предположению.

История с гербовым орлом имеет и несколько неожиданное продолжение.

Проведем «натурный эксперимент». Те, у кого сейчас в кармане есть монеты достоинством в 1,2,5 рублей могут достать их. Посмотрите на орла на аверсе монеты. Задаю вопрос: Герб какого государства изображен на российских монетах? Понятно, что вопрос мой «провокационный» и ответ «Российской федерации» будет неправильным. Официальный Герб Российской Федерации имеет вот такой вид.

Слайд 45

Он же - Герб Российской Империи. Вот как он выглядел на пятаке 1916 года.

Слайд 46.

А герб, имеющийся на современных монетах, это герб переходного периода нашей истории – периода Временного Правительства 1917 года. Само Временное правительство не успело выпустить монеты со своей символикой. Единственный раз это случилось уже в период Большой смуты 1918 года в Армавире. Вот как выглядели Армавирские 5 рублей 1918 года

Слайды 47 - 48.

Так что ответ на мой вопрос о Гербе на современных российских монетах можно сформулировать так: «Герб государства, которое в параллельной истории развилось на базе легитимного перехода власти в 1918 году от Временного Правительства к Учредительному Собранию».

В заключение сформулирую основные выводы из представленного доклада.

Слайд 52.

Основные выводы

1. Теоретическое основание физического понятия о многомирии является следствием гипотезы Де Бройля-Шредингера о волновой природе материи и постулата Эверетта об особой структуре пси-функции для объектов, обладающих памятью.
2. Наличие у Бытия особой сингулярной точки «Сейчас» объясняет возможность не только ветвлений в мультиверсуме, но и склеек универсумов.
3. Сочетание процессов ветвления и склеек формирует сложную «сетчатую» структуру Прошлого и Будущего и вынуждает к отказу от концепции единственности Прошлого.
4. Понятие времени не отражает существования ни некоего единственного феномена, ни какого-то определенного ноумена, а обозначает множество феноменальных и ноуменальных сущностей различной природы, порождающих различные формы движения структурных элементов Бытия.

В связи с последним вношу предложение об изменении в понятии темпорология грамматической характеристики одного слова – она занимается не ВРЕМЕНЕМ, а ВРЕМЕНАМИ. Множественность временных сущностей уже неоднократно обсуждалась в рамках нашего Семинара.

*В ходе состоявшегося после доклада обмена мнениями с С.С.Лазаревым, нами обсуждался вопрос о том, можно ли было прийти к симметричным результатам при принятии в качестве аксиомы не волновой, а корпускулярной парадигмы. Из общих соображений о симметрии кажется, что это возможно. Однако тогда пришлось бы вводить время и движение через свойства памяти наблюдателей явно. Может быть, это и позволило бы более выпукло выразить то свойство «физического времени», которое делает его неотделимым от Наблюдателя…

** Обсуждение текста доклада с П.Полуяном привело меня к ясному пониманию того, что эвереттика порождает новую парадигму, в которой истина, как и прежде, единственна "здесь и сейчас", но является мультиверсумной метаистиной, включающей множество частных ее проявлений в универсумах. А  унизительность эвереттовкого взгляда почувствовали те, кто, как и во времена коперниканской революции, оскорбились за низведение Земли из Центра мироздания до рядовой планеты. Ведь здесь ситуация абсолютно та же, только в роли Земли выступает наша Вселенная, которая теперь становится "рядовым универсумом", каких в мультиверсуме - "пруд пруди"! Но, как показывает исторический опыт, это чувство оскорбленности очень быстро проходит. Через одно-два поколения после того, как теория такого масштаба становится общеизвестной.