Как часто "Бог бросает кости"? Вычисляющая Вселенная
Мои картины, посвящённые теме квантовых парадоксов нашего мира и многомировой интерпретации квантовой механики
Эйнштейн как-то сказал: "Бог не играет в кости". Он никак не мог воспринять квантовую механику, показывающую, насколько парадоксален наш мир. Однако научные открытия последних 100 лет не перестают удивлять, наглядно демонстрируя, что Бог не только "тграет в кости", но ещё и подбрасывет их ежесекундно, причём в самых различных комбинациях и количествах. Это как раз и демонстрирует многомировая интерпретация квантовой механики, согласно которой абсолютно все возможные варианты развития какой-либо ситуации обязательно хоть раз будут реализованы в одном их триллионов параллельных вселенных.
В физическом сообществе нет согласия касательно многомировой интерпретации квантовой механики. На мой взгляд, сторонники такого подхода не вполне честно используют выражение «на самом деле». - Обычно люди используют фразу «на самом деле», чтобы описать то, что происходит в реальности: я на самом деле написала эти слова, и вы на самом деле их читаете. Есть другие части волновой функции, где я написала что-то другое, а вы смотрите телевизор. Но эти части волновой функции не соответствуют тому, что произошло на самом деле. Они похожи на расходящиеся тропки из рассказа Борхеса: даже если они и существуют, то не оказывают никакого влияния на реальность.
В книге «Ткань реальности» физик Дэвид Дойч пылко защищает многомировую интерпретацию квантовой механики (теорию Мультивёрса) с точки зрения квантовых вычислений.
В этом посте попробую кратко рассмотреть смысл, в котором могут существовать другие миры - такие, какими их видят Дойч и Борхес. И рассмотрю этот вопрос, отталкиваясь от простой гипотезы о том, что наша вселенная состоит из миллиардов битов информации, и ежесекундно "вычисляет" все возможные и потенциально существующие ситуации.
Вселенная, которую мы видим вокруг, соответствует только одной из ряда историй; то, что мы видим, когда смотрим в окно, - лишь один элемент суперпозиции состояний, составляющих полное квантовое состояние Вселенной. Другие элементы этого состояния соответствуют «другим мирам», мирам, где кости в квантовой игре выпали по-другому. Набор всех возможных миров составляет Мультивселенную (или Мультиверс).
Очевидно, что история нашего мира является эффективно сложной. Как и другие истории в наборе декогерентных историй, наша - результат огромного множества бросков в квантовой игре в кости. (Если быть точным, примерно 10 в 92 степени бросков). Тем не менее, полное квантовое состояние Вселенной остается простым: Вселенная начинается из простого состояния и развивается согласно простым законам.
Как же наша история, которая является только частью всего состояния Вселенной, может быть эффективно сложнее, чем целое? - В этом нет ничего особенно парадоксального: набор всех чисел, состоящих из миллиарда битов, описать легко, но чтобы описать почти любое отдельное число из этого набора, нужен миллиард битов. Тот же самый принцип касается состояния Мультивселенной. Чтобы описать отдельный элемент суперпозиции, может потребоваться около 10 в 92й степени битов, а для описания всего состояния в целом хватает всего нескольких битов. В случае вычислительной Вселенной ее общее состояние описать легко: Мультивселенная выполняет все возможные вычисления квантово-параллельным образом. Но, чтобы выделить и указать любое отдельное из этих вычислений, нужно «собрать» все биты, соответствующие программе для этого вычисления. Для его описания может потребоваться очень много битов.
Когда Мультивселенная вычисляет, каждое возможное вычисление квантово параллельным образом включено в ее полное состояние. Вероятность любого данного вычисления равна вероятности того, что обезьяны введут в компьютер его программу. Согласно гипотезе Чёрча-Тьюринга, каждая возможная математическая структура представлена в том или ином компоненте суперпозиции. Одна такая математическая структура - это структура, которую мы видим вокруг, каждую деталь которой мы наблюдаем, включая законы физики, химии и биологии. В других компонентах суперпозиции эти детали будут другими. В каком-то из компонентов все остальное будет таким же, но у меня будут не зелёные глаза, а голубые. В каком-то из компонентов может даже случиться так, что некоторые свойства Стандартной модели элементарных частиц, например массы кварков, будут отличаться от их масс в нашей компоненте суперпозиции.
Есть и другой способ, которым могут быть созданы все возможные математические структуры. Данные наблюдений свидетельствуют о том, что Вселенная пространственно бесконечна: она простирается за пределы горизонта безо всяких границ. Если это так, то где-нибудь и когда-нибудь она создаст любую возможную математическую структуру. Эти структуры могут существовать в пределах нашей ветви суперпозиции; в какой-то момент в будущем они появятся в пределах нашего горизонта и начнут на нас влиять. Где-то там, быть может, существуют точные копии вас и меня. Где-то еще эти копии существуют, но они несовершенны: у меня не голубые глаза, а карие. В какой-то момент в будущем информация об этих дальних копиях войдет в пределы нашего горизонта, вот только звезды закончат свое существование задолго до этого. Как бы сказал физик Больцман, "если вы хотите пообщаться с другими мирами, не слишком на это надейтесь".
Но если вы хотите пообщаться с живыми существами с других планет, вполне возможно, что вам повезет. По той же причине, по которой мы знаем, что законы физики поддерживают вычисления (у нас ведь есть компьютеры!), мы знаем, что они поддерживают жизнь (мы живы!). Но мы не знаем, какова вероятность спонтанного возникновения жизни на какой-то другой планете, и не знаем, с какой вероятностью жизнь, когда-то возникшая на одной планете, может быть перенесена на другую. Возможность установить связь с живыми существами с другой планеты самым существенным образом зависит от этих вероятностей.
Возможно, когда-нибудь мы будем достаточно знать о том, как возникла жизнь, и сможем вычислить эту вероятность; а пока вы можете адресовать вопрос о везении лишь себе...Себе, или Великому Архитектору/Композитору Вселенной. - Кому как удобнее)