Квантовые миры и возникновение пространства-времени

Это не означает, что миры не «реальны». Противопоставление «фундаментальный» и «эмерджентный» – одно, а «реальный» и «нереальный» – совсем другое. Столы, стулья и чашки кофе, вне всякого сомнения, реальны, поскольку в них воплощены подлинные закономерности Вселенной, такие, в соответствии с которыми организован мир и отражается его базовая реальность. То же самое касается эвереттовских миров. Мы прибегаем к ним, вырезая их из волновой функции для нашего же удобства, но такое «вырезание» не является произвольным. Разделить волновую функцию на миры можно правильно и неправильно, и правильные варианты деления дают нам независимые миры, подчиняющиеся аппроксимациям в виде законов классической физики. В конечном счете работоспособные варианты определяются законами природы, а не человеческой прихотью.

⚪ ⚪ ⚪

Эмерджентность – это не универсальная черта физических систем.

Она возникает, когда существует особый способ описания системы, требующий гораздо меньше информации, чем нужно было бы для полного представления системы, но тем не менее удобный для адекватного описания происходящих явлений. Вот почему нам удобно дробить реальность именно так, как мы это делаем, описывать столы, стулья и ветки волновой функции.

Представьте себе планету, обращающуюся вокруг Солнца. Такая планета, как Земля, состоит из 10⁵⁰ частиц. Чтобы в точности описать состояние Земли, даже на классическом уровне, потребовалось бы перечислить координаты и импульсы всех этих частиц, что выходит за рамки даже самых безумных фантазий о суперкомпьютерной мощности. К счастью, если нас интересует только орбита планеты, то абсолютное большинство этой информации совершенно не требуется. Вместо этого можно представить Землю как материальную точку, расположенную в земном центре масс и обладающую таким же общим импульсом. Состояние данной материальной точки описывается ее координатой и импульсом, и этот совсем крошечный объем информации (шесть чисел: три координаты и три импульса[21]) – все, что требуется для расчета ее траектории (сравните это с 6 × 10⁵⁰ чисел, которые описывали бы координаты и импульсы каждой частицы Земли). Это и есть эмерджентность: возможность схватывать важные характеристики системы, используя гораздо меньше информации, чем входило бы в исчерпывающее описание[22].

Мы часто говорим об эмерджентных описаниях с точки зрения «удобства» в использовании, но не заблуждайтесь: понятие эмерджентности ничуть не антропоцентрично. Столы, стулья и планеты так бы и существовали, если бы не существовало людей, способных о них рассуждать. «Удобство» – это краткая характеристика, описывающая объективное физическое свойство. Оно означает, что существует точная модель системы, для построения которой требуется лишь малая толика информации, характеризующей всю систему.

Эмерджентность не возникает автоматически. Это особая ценная вещь, и если она возникает, то открывает огромные возможности для упрощения. Допустим, нам известны координаты всех 10⁵⁰ частиц на Земле, но ни для одной из них нам не известен импульс. У нас в распоряжении колоссальный объем информации, половина от всей существующей, но наша способность спрогнозировать, куда будет двигаться Земля, в данном случае равна нулю. Строго говоря, даже если бы мы знали импульсы всех частиц на Земле, кроме одной, и не имели бы об этом импульсе ни малейшего представления, то не могли бы с абсолютной точностью сказать, где Земля окажется в следующую секунду. Вполне возможно, что импульс этой единственной частицы столь же велик, как и у всех остальных, вместе взятых.

Такая ситуация в физике – общее место. Чтобы в точности спрогнозировать, что произойдет с многокомпонентной системой, нужно отслеживать информацию обо всех ее компонентах. Чуть-чуть расслабитесь – и вы уже ничего не знаете. Эмерджентность возникает, когда возможно прямо противоположное: отбросить почти всю информацию, оставив лишь малую толику (если удастся правильно определить, что именно надо оставить), – и вы все равно сможете достаточно точно судить о происходящем.

В случае с центром масс объекта, состоящего из крошечных частиц, входящая в его эмерджентное описание информация будет того же рода, что и наша исходная информация (данные о координате и импульсе), просто ее потребуется гораздо меньше. Но на практике феномен эмерджентности более тонок: эмерджентное описание может касаться совершенно иных свойств, нежели те, с которых мы начинали.