Определила ли Квантовая Физика Ваше Будущее? Согласно физике, все во Вселенной может быть предопределено Позволяет ли физика людям самим делать выбор или она предопределяет наше будущее? Квантовая физика Утром 28 июня 1914 года студент из боснийских сербов по имени Гаврило Принцип стоял перед магазином деликатесов Морица Шиллера недалеко от Латинского моста в Сараево. Где-то после 10:45 утра кортеж с эрцгерцогом Францем Фердинандом, наследником престола Австро-Венгрии, проехал в нескольких метрах от Принцип, который вытащил свой пистолет калибра 0,38 и выстрелил. Одна пуля попала эрцгерцогу в шею. Он был срочно доставлен в резиденцию военного губернатора для оказания медицинской помощи, но к 11:30 утра он был объявлен мертвым. Это убийство послужило толчком к началу Первой мировой войны. Историки рассматривают историю как серию взаимосвязанных, но в высшей степени случайных событий, построенных из миллиардов и по большей части невидимых причинно—следственных связей. Считается, что если бы пистолет Принципа заклинило, эрцгерцог был бы жив, и последующая история Европы вполне могла сложиться совсем по-другому. Писателей-фантастов давно привлекают эти “что, если” (известные философам как "истории, основанные на противоречиях"): Что, если бы Гитлера не исключили из художественной школы? Что, если бы немцы разработали атомную бомбу раньше американцев? Что, если бы Джон Леннон никогда не встретил Пола Маккартни? Что, если бы астероид не уничтожил динозавров около 65 миллионов лет назад и рептилии по-прежнему правили бы Землей? Такие непредвиденные обстоятельства, конечно, предполагают, что все могло бы сложиться иначе — либо потому, что человек, проявивший свободную волю, мог бы выбрать другой курс действий (Принцип мог бы решить не нажимать на курок), либо потому, что случайные события (такие как падение астероида) могли бы развернуться по-другому. Но совместимо ли такое отношение с физикой? Допускают ли естественные законы Вселенной свободу воли? Ученые и философы веками спорят над этим вопросом и часто разрываются между двумя конкурирующими полюсами. Некоторые считают, что да, у вас, очевидно, есть свобода воли. (Разве вы не написали уже четыре абзаца в истории, которую сами выбрали для прочтения?) Другие думают, что нет, у вас не может быть свободы воли, потому что законы физики гласят, что все происходящее определяется тем, что произошло непосредственно перед этим, и события, происходящие в человеческом сознании, не являются исключением. Недавно новый аргумент в пользу того, почему квантовая механика еще более детерминирована, чем могли бы подумать физики, вновь вызвал споры. Идея о том, что физика и свобода воли могут быть несовместимы, восходит, по крайней мере, к древним грекам, но наиболее убедительно ее выразил французский ученый-эрудит Пьер-Симон Лаплас. Возможно, размышлял Лаплас, все, что происходит, строго определяется тем, что было раньше. В его мысленном эксперименте участвовало существо, известное теперь как демон Лапласа, которое может определять положение и импульс каждой частицы во Вселенной. Для такого демона будущее предопределено: вселенная может развиваться только одним способом. Космос был бы детерминированным, а это означало бы, что будущее однозначно определяется настоящим, которое, в свою очередь, однозначно определялось прошлым. Если бы Лаплас был прав, то понятие случайности — идея о том, что независимо от того, что происходит в любой момент времени, то, что произойдет дальше, “витает в воздухе”, — казалось бы, испарилось бы. Затем, в начале 20-го века, произошел двойной переворот в квантовой механике и теории относительности. В частности, казалось, что квантовая механика имеет глубокие последствия для свободы воли и случайности. Согласно этой теории, природа по своей сути нечеткая: величины, которые были четко определены в классической физике, такие как положение или импульс, в квантовой механике неопределимы — до тех пор, пока они не будут измерены. Говорят, что при измерении системы (по крайней мере, в так называемой копенгагенской интерпретации теории) ее волновая функция (математическое описание системы) “разрушается”, оставляя один уникальный результат, такой как конкретное наблюдаемое положение или импульс. Теория говорит вам только о вероятности различных исходов каждого наблюдения, но не о том, какой результат вы на самом деле увидите. На первый взгляд может показаться, что эта неопределенность спасает физику от тисков детерминизма. С другой стороны, неясно, как квантовая неопределенность может обеспечить свободу воли, поскольку мы обычно не считаем наши процессы принятия решений случайными, как и не считаем их полностью предопределенными. Но в этой истории есть и другой поворот — тот, который возникает, когда физики пытаются применить квантовую механику ко всей Вселенной (область, известная как квантовая космология). Некоторые квантовые подходы к космологии, такие как тот, который был предложен физиками-теоретиками Джимом Хартлом и Стивеном Хокингом (и описан Хокингом в "Краткой истории времени"), по-видимому, диктуют не только правила, управляющие эволюцией Вселенной, но и ее начальным состоянием. При таком взгляде на вещи — физик Роджер Пенроуз назвал это “сильным детерминизмом” в своей книге "Новый разум императора" — Вселенная может иметь ровно одну историю. Ничто не могло бы отличаться от того, как это было на самом деле и есть сейчас. Все, начиная от траектории пули Принципса и заканчивая тем фактом, что вы сейчас читаете это предложение, было, так сказать, предопределено на заре времен. Истории по теме Экзотическое квантовое состояние "конденсата Бозе-Эйнштейна", наконец-то достигнутое с помощью молекул
ЭЛИЗАБЕТ ГИБНИ и ЖУРНАЛ NATURE
Квантовые странности в новых "Странных металлах" нарушают законы физики ДУГЛАС НАТЕЛСОН
Вот почему мы могли бы жить в Мультивселенной САРА СКОУЛЗ
Эксперимент Шредингера с маятником поможет найти квантовый предел
ТИМ ФОЛГЕР
Это один из способов интерпретации квантовой механики, но не единственный. Другой популярный подход известен как точка зрения “множества миров” (или эвереттовская точка зрения, по имени физика Хью Эверетта III, который первым подробно описал ее). С этой точки зрения, все, что может произойти, на самом деле происходит, но в другой вселенной. Таким образом, вместо того, чтобы утверждать, что вселенная имеет в точности одну историю, сторонники теории множества миров сказали бы, что “мультивселенная” имеет только одну историю. В этой мультивселенной есть ветви, или вселенные, в которых Принцип нажимал на курок, а также те, в которых он этого не делал. Есть вселенные, где знаменитый кот Шредингера жив, и вселенные, где он мертв. Но космос в целом полностью детерминирован. Эдди Кеминг Чен, философ—физик из Калифорнийского университета в Сан—Диего, считает, что мы должны серьезно отнестись к идее сильного детерминизма и ее последствиям. Если мы примем теорию, подобную той, которую выдвинули Хартл и Хокинг, в которой определены как динамика, так и начальные условия Вселенной (или мультивселенной), то возможна только одна уникальная история. С этой точки зрения квантовая механика еще более детерминирована, чем ее классическая предшественница, недавно утверждал Чен в журнале Nature. (В соответствующем препринте Чен развил эту идею дальше, описав то, что он называет “эвереттовским вентакулусом”, который, по его словам, является “первой реалистичной и простой строго детерминированной теорией квантового мира”.) Но это сложно: даже если мы живем в эвереттовской мультивселенной, мы видим только одну ветвь — нашу Вселенную — и внутри этой ветви мы все равно склонны предполагать, что возможны различные исходы. В своем препринте Чен признает, что “вопрос о том, как думать о свободе и самостоятельности в контексте Мультивселенной, остается открытым”. Однако, по крайней мере, то, как мы обычно понимаем решения, выбор и непредвиденные обстоятельства, нуждается в переосмыслении, говорит Чен. Он считает, что при сильном детерминизме больше не имеет смысла говорить о контрфактах. “Вы можете понимать контрфактуальности как относящиеся к различным физическим возможностям, совместимым с законами физики”, - говорит Чен. “Но если я скажу вам, что существует только одна-единственная возможность, то никаких контрфактуальностей не будет. Все контрфактуальности становятся бессмысленными, тривиальными или бессодержательными”. А если нет контрфактуальностей, говорит он, то нет и свободы. Как он писал в своем эссе о природе, сильный детерминизм “затрудняет обращение к квантовой теории для защиты свободы воли”. В то время как физики продолжают обсуждать идею сильного детерминизма, Эмили Адлам, философ-физик из Университета Чепмена, согласна с Ченом в том, что это, по-видимому, представляет большую угрозу свободе воли, чем традиционный детерминизм, особенно из-за его связи с эвереттовской мультивселенной. “В стандартной детерминистской картине, конечно, все, что происходит, было определено прошлым, но ваш разум был ключевой частью причинно—следственного процесса, посредством которого реализуются будущие события”, - говорит Адлам. “Таким образом, в некотором значимом смысле будущие события, даже если они были предопределены, были опосредованы процессами, которые вы отождествляете с собой”. Но в эвереттовской картине, - говорит она, - сложнее понять, как вписывается процесс принятия решений. “Если вы всегда принимаете все возможные решения, это, по-видимому, серьезно подрывает ощущение того, что вы осуществляете какой-либо значимый выбор”, - говорит она. “Так что в этом смысле вы действительно кажетесь в худшем положении, чем на стандартной картине, где происходит один результат, и вы играете определенную роль в его достижении”.
