Квантовые миры и возникновение пространства-времени

Если вы привыкли считать пространство-время фундаментальным феноменом, то такая картина может показаться вам совершенно бессмысленной. У пространства-времени есть определенная геометрия и больше ничего. Но с квантовомеханической точки зрения это совершенно правдоподобно: существует волновая функция Вселенной, и различные наблюдения могут давать разные результаты относительно ее характеристик. С тем же успехом можно сказать, что количество частиц в некотором состоянии зависит от того, как его наблюдают.

Мир – это квантовое состояние, эволюционирующее в гильбертовом пространстве, и физическое пространство проявляется из него. Не следует удивляться тому, что в одном и том же квантовом состоянии возможны разные представления положения и локальности в зависимости от того, какие наблюдения мы над ним осуществляем. Согласно идее комплементарности черных дыр, не имеют смысла вопросы «Какова геометрия пространства-времени?» или «Где находятся степени свободы?», но возможны вопросы о том, каково квантовое состояние или что видит конкретный наблюдатель.

Эта картина отличается от рассмотренной нами в предыдущей главе, где степени свободы были распределены в сети, заполняющей пространство, и, запутываясь, определяли эмерджентную геометрию. Но та картина применима лишь в условиях слабой гравитации, и черные дыры в нее определенно не вписываются. С точки зрения, представленной в данной главе, все равно можно говорить об абстрактных степенях свободы, которые, объединяясь, образуют пространство-время, но «где они находятся» зависит от того, как их наблюдают. Само пространство не фундаментально – это просто удобная концепция для рассуждения с определенных точек зрения.

⚪ ⚪ ⚪

Надеюсь, в этих последних главах мне удалось донести, какие важные следствия может иметь многомировая интерпретация в контексте давней проблемы квантовой гравитации. Честно говоря, многие физики, занимающиеся этими проблемами, не считают, что пользуются многомировой интерпретацией, хотя на самом деле именно это они и делают. И уж точно они не пользуются ни скрытыми переменными, ни концепцией динамического коллапса, ни эпистемологическим подходом к квантовой механике. Как бы то ни было, когда требуется понять, каким образом квантовать саму Вселенную, многомировая интерпретация представляется самым прямолинейным подходом к решению этой задачи.

Верна ли обрисованная нами картина, где запутанность между степенями свободы каким-то образом приводит к тому, что они, складываясь воедино, определяют геометрию нашего приблизительно классического пространства-времени? Никто не знает наверняка. Исходя из современного состояния наших знаний не вызывает сомнений, что и пространство, и время могут проявиться из абстрактной волновой функции в устраивающем нас виде. Все ингредиенты есть, и не лишне надеяться, что спустя еще несколько лет работы мы увидим эту картину гораздо четче. Если мы научимся абстрагироваться от наших классических предубеждений и примем уроки квантовой механики за чистую монету, то, возможно, наконец поймем, как из волновой функции извлекается наша Вселенная.

Эпилог Все – квантовое

Как бы Эйнштейн отнесся к многомировой интерпретации квантовой теории? Вероятно, с отторжением, по крайней мере сначала. Но ему пришлось бы согласиться, что в этой идее есть аспекты, которые очень хорошо сочетаются с его представлениями о правильном устройстве природы.

Эйнштейн умер в Принстоне в 1955 году, как раз в то время, когда Эверетт бился над формулировкой своей идеи. Эйнштейн был убежденным приверженцем принципа локальности, и его крайне беспокоило жуткое дальнодействие, проистекающее из квантовой запутанности. В этом смысле его вполне могли ужаснуть как многомировая интерпретация, так и голографический принцип – идеи, согласно которым само пространство является эмерджентным, а не фундаментальным. Идея о том, что реальность описывается вектором в необъятном гильбертовом пространстве, а не сводится к материи и энергии в старом добром четырехмерном пространстве-времени, явно не показалась бы ему конгениальной. Однако ему, вполне возможно, понравилось бы достижение Эверетта, который вернул наилучшее имеющееся у нас описание Вселенной к такой картине, где Вселенная переживает определенную, детерминированную, эволюцию. Такая позиция лишний раз подтверждает, что реальность в конечном итоге принципиально познаваема.

На склоне лет Эйнштейн припоминал такую историю из детства: