У физиков имеется проверенная временем традиция - смеяться прямо в лицо нашей

топ 100 блогов systemity27.01.2014

Аманда Гефтер (Amanda Gefter)
Консультант журнала New Scientist,
основатель и редактор блога CultureLab.

У физиков имеется проверенная временем традиция — смеяться прямо в лицо нашей интуиции. Относительность Эйнштейна заставила нас отказаться от представлений об абсолютном пространстве и времени, а квантовая механика вынудила забыть многие другие идеи и теории. И тем не менее одна идея держится упорно и непоколебимо: это представление о Вселенной.

Конечно, картина Вселенной со временем менялась и развивалась — представления об исторической динамике, о ее происхождении и расширении. Нашу Вселенную даже низвели до статуса одной из многих в бесконечном множестве мультивселенной, которая навсегда разделена горизонтами событий. И тем не менее мы отчаянно цепляемся за нашу веру в то, что будучи обитателями Млечного пути, все мы живем в едином пространственно-временном континууме, в нашем общем уголке космоса, в нашей Вселенной.

Но в последние годы концепция единого и общего для нас пространства-времени породила парадокс в физике. Первым признаком того, что здесь чего-то не хватает, стала знаковая работа Стивена Хокинга (Stephen Hawking), написанная в 1970-х годах, которая показала, что черные дыры расходятся из центра и испаряются, исчезая из Вселенной и предположительно забирая с собой некую квантовую информацию. А квантовая механика между тем построена на постулате, гласящем, что информация не может быть утрачена.

Здесь-то и возникает головоломка. Когда информация попадает в черную дыру, она не может выкарабкаться обратно, если не будет перемещаться быстрее скорости света, нарушая принцип относительности. Следовательно, единственный способ ее сохранения — это никогда не попадать в черную дыру. С точки зрения находящегося за пределами черной дыры ускоренного наблюдателя, сделать это нетрудно. Благодаря релятивистскому эффекту, с его выгодной позиции кажется, что информация растягивается и замедляется, приближаясь к черной дыре, а затем сгорает дотла в жаре хокинговского излучения еще до пересечения горизонта. Но это совсем другая история, так как инертный наблюдатель, который погружается в черную дыру, проходит горизонт и не замечает никаких странных релятивистских эффектов хокинговского излучения, благодаря эйнштейновскому принципу эквивалентности. С его точки зрения информации лучше попасть в черную дыру, иначе относительность окажется в беде. Иными словами, чтобы соблюсти все законы физики, один экземпляр бита информации должен остаться вне черной дыры, а его клон — попасть внутрь. Ах да, тут есть одна закавыка — квантовая механика не допускает клонирования.

Леонард Сасскинд (Leonard Susskind) со временем решил этот информационный парадокс, заявив, что мы ограничиваем свое описание мира либо пространственно-временным регионом за пределами горизонта черной дыры, либо внутренним пространством черной дыры. Каждое описание само по себе является логичным и последовательным. И лишь когда мы начинаем говорить и о том, и о другом, мы нарушаем законы физики. Такая «комплементарность», или взаимодополняемость горизонта, говорит нам о том, что внутренняя часть черной дыры и пространство-время вне ее не являются неотъемлемой частью единой Вселенной. Есть две вселенных, но они в разных жизнях.

Комплементарность горизонта до прошлого года сдерживала парадоксальность ситуации, но вот физическое сообщество встряхнула новая головоломка, которая еще больше его измучила. Это так называемый парадокс исчезновения информации в черной дыре. У нас два наблюдателя оказались в ситуации, когда они дают противоречащие друг другу квантовые описания единого бита информации. Но сейчас противоречие возникает, когда оба наблюдателя находятся еще вне горизонта, до того, как инертный наблюдатель попадет внутрь черной дыры. Иными словами, оно возникает, когда оба находятся предположительно в одной и той же вселенной.

Физики начинают думать, что лучшее решение парадокса исчезновения информации состоит в том, чтобы принять тезис «сильной комплементарности», то есть ограничить наши описания не просто пространственно-временными регионами, разделенными горизонтом событий, но и системами координат индивидуальных наблюдателей, где бы они ни находились. Как будто у каждого наблюдателя есть своя собственная вселенная.

Обычная комплементарность горизонта уже ослабила возможность существования мультивселенной. Если мы нарушаем законы физики, описывая два разделенных горизонтом региона, то представьте себе, что будет, когда мы станем описывать бесконечные регионы, разделенные бесконечными горизонтами! Да, сильная комплементарность подрывает возможность существования единой, общей для всех Вселенной. На первый взгляд, возникает впечатление, что она создает собственную мультивселенную. Но она не создает. Да, есть множество наблюдателей, да, вселенная у одного наблюдателя ничуть не хуже, чем у другого. Но если мы хотим соблюдать законы физики, мы можем говорить только об одной вселенной одновременно. А это означает, что одновременно существует только одна Вселенная. Такой вот космический солипсизм.

Отправить Вселенную досрочно в отставку было бы весьма радикальным шагом, так что лучше отыскать нечто более симпатичное в плане научного прогресса. Я думаю, это можно сделать. Для начала, Вселенная может пролить свет на низкое квадрупольное совпадение или на то обстоятельство, что космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение не демонстрирует колебаний температуры более 60 градусов, захватывая размер пространства как раз с наблюдаемую нами часть Вселенной. Как будто реальность резко останавливается на краю системы координат наблюдателя.

Еще важнее другое. Мы можем получить лучшее концептуальное представление о квантовой механике. Квантовая механика не поддается пониманию, потому что позволяет вещам зависать в суперпозиции взаимоисключающих состояний, как когда фотон проходит и через эту, и через ту прорезь, или когда кошка одновременно и жива, и мертва. Это противоречит нашей бинарной логике, и это настоящее издевательство над законом исключенного третьего. Еще хуже то, что когда мы действительно что-то наблюдаем, суперпозиция исчезает, и каким-то магическим образом возникает единая реальность.

Но в свете отказа от идеи Вселенной все это меньше походит на магию. В конце концов, суперпозиции это на самом деле совмещения систем координат. В любой единой системе координат жизненно важные органы животного четко определены. Кошка будет одновременно жива и мертва лишь в том случае, когда мы попытаемся собрать воедино несколько систем координат на основе ложного допущения о том, что они являются частью одной и той же вселенной.

И наконец, отказ от концепции вселенной может дать нам некоторые руководящие указания, пока физики продвигаются вперед со своей программой квантовой гравитации. Например, если у каждого наблюдателя есть своя собственная вселенная, то у каждого наблюдателя есть и свое собственное гильбертово пространство, свой собственный космический горизонт и своя собственная версия голографии. В таком случае нам от теории квантовой гравитации нужен набор условий постоянства и последовательности, который может связать друг с другом то, что измеряют разные наблюдатели.

Отрегулировать нашу интуицию и приспособиться к открытым физикой странным и незнакомым истинам всегда непросто. Но, возможно, мы подходим к представлению о том, что существует моя вселенная и существует твоя вселенная, но такой вещи как единая Вселенная для всех нет.

Шизофренические расстройства отличаются характерными расстройствами взаимосвязанности между восприятием и мышлением. В квантовой физике с начала прошлого века расстройство взаимосвязанности между восприятием (материальным миром) и мышлением (сочинённым миром) неизменно нарастает и матереет. Наука физика имеет дело с материальными объектами, а математика - в наиболее акробатической её части - с идеализированными объектами. Современная квантовая физика или должна снять крест, или надеть трусы.





 У физиков имеется проверенная временем традиция - смеяться прямо в лицо нашей

Оставить комментарий

Предыдущие записи блогера :
Архив записей в блогах:
А  точнее — как грелись (а кое-где и продолжают) в Испании. Вот сижу сейчас в московской квартире и мерзну: почему-то в этом году отопление подают более чем умеренное, несмотря на, казалось бы, близость ТЭЦ. И вспоминаю об одном чудесном изобретении — не знаю, насколько оно именно ...
Казахстанские чиновники вернулись к идее разворота реки Иртыш , рассматривавшейся еще во времена СССР. Предложение об этом содержится в проекте, подготовленном министерством регионального развития страны. Речь идет о проекте "генеральной схемы организаций территорий". Его авторы ...
Сын подарил мне айфон ) И мне его сегодня доставили! Удовольствие выше крыши. А еще мне отремонтировали сегодня ноут и мастер подарил мышку к нему. Моя же сломалась незадолго до поломки ноутбука. И он поудалял весь хлам с него, который я накачала и скачал мне впн. Как я счастлива, что на ...
                                                                                ...
Всегда считал, что системный подход к решению вопросов приносит больший эффект, нежели локальное решение вопроса. В связи с чем, возникает полное недоумение, когда тебе приходится наблюдать следующую ситуацию . Кратко опишу географическую ...