В рамках большого интервью астрофизик Брайан Китинг обсудил с физиком-теоретиком из Калифорнийского технологического института (Caltech) Шоном Кэрроллом его книгу «Something Deeply Hidden» («Что-то глубоко скрытое»), посвящённую многомировой интерпретации квантовой механики. Собеседники разобрали, почему классическая физика является лишь приближением, как Хью Эверетт изменил наше понимание реальности и почему современная наука не должна ограничиваться принципом «заткнись и считай».
📚 Структура реальности: от квантов к возникновению пространства 2:35
Книга Шона Кэрролла разделена на три логические части, которые ведут читателя от основ микромира к переднему краю теоретической физики :
- Основы: введение в квантовую механику и базовые идеи многомировой интерпретации.
- Погружение в Многомирие: детальный разбор теории Хью Эверетта, её трудностей и существующих альтернатив.
- Квантовая гравитация: наиболее спекулятивная и современная часть, описывающая возникновение пространства-времени из квантовой запутанности .
Шон Кэрролл признаётся, что изначально планировал сделать книгу короче, ограничившись только Многомирием. Однако его редактор настоял на включении третьей части, чтобы показать «теорию в действии» на примере актуальных исследований 2016–2018 годов . По мнению физика, одной из главных проблем при попытках квантования гравитации является то, что учёные «упрямо настаивают» на старте с классической теории (будь то общая теория относительности или теория струн) и последующем её «квантовании» .
Кэрролл утверждает, что природа не занимается квантованием — она изначально квантовая . Его исследовательская программа направлена на то, чтобы вывести гравитацию и классический мир как предельный случай чисто квантовой теории, не принимая существование трёхмерного пространства как данность .
🌌 Многомировая интерпретация: наследие Хью Эверетта 14:46
Говоря об истории вопроса, Кэрролл отмечает, что господствующая Копенгагенская интерпретация намеренно избегает вопроса о том, что происходит «под капотом» реальности . В противовес ей, Хью Эверетт, будучи аспирантом в 1950-х годах, предложил радикально простой подход:
- Универсальность: всё в мире (включая наблюдателя) состоит из частиц, подчиняющихся квантовым законам .
- Отсутствие коллапса: уравнение Шрёдингера всегда описывает эволюцию волновой функции, никакого мгновенного «схлопывания» при измерении не происходит .
- Ветвление: при взаимодействии наблюдателя с квантовой системой (например, измерении спина электрона) общая волновая функция разделяется на две ветви. В одной наблюдатель видит спин, направленный вверх, в другой — вниз .
Шон Кэрролл подчёркивает, что Эверетт не «добавлял» новые миры в теорию — они уже содержались в математике уравнения Шрёдингера . Учёный считает, что Многомирие — это не просто «интерпретация», а полноценная научная теория, которую можно фальсифицировать . Если удастся экспериментально доказать, что волновая функция ведет себя не по Шрёдингеру (например, через спонтанный коллапс), теория Эверетта будет опровергнута .
🧪 Поиск доказательств и «спонтанный коллапс» 45:58
Брайан Китинг и Шон Кэрролл обсудили возможность экспериментальной проверки интерпретаций. Существуют альтернативные теории, такие как модель Гирарди — Римини — Вебера (GRW), предполагающая спонтанный коллапс волновой функции без участия наблюдателя .
- Механизм: в таких моделях каждая частица имеет мизерный шанс «коллапсировать» (примерно раз в 300 миллионов лет) .
- Эксперимент: если взять макроскопический объект (например, Бозе — Эйнштейновский конденсат), состоящий из огромного числа частиц, вероятность коллапса хотя бы одной из них становится заметной. Это привело бы к выделению энергии и разрушению конденсата .
Кэрролл отмечает, что отсутствие подобных эффектов в текущих экспериментах косвенно поддерживает чисто эвереттовский подход, где уравнение Шрёдингера никогда не нарушается.
💼 Карьера, зигзаги судьбы и «ускоряющаяся Вселенная» 32:40
Путь Шона Кэрролла в науке не был линейным. Он выходец из семьи сталеваров, учился в Университете Вилланова (Villanova), а затем получил степень PhD в Гарварде в 1993 году . Его карьера едва не зашла в тупик из-за нежелания следовать научному «мейнстриму».
- В 1990-х годах Кэрролл занимался теорией космологической константы и ускоряющегося расширения Вселенной, когда это никого не интересовало .
- Переломный момент: в 1998 году астрономы (включая друзей Кэрролла — Брайана Шмидта и Адама Рисса) обнаружили ускорение Вселенной .
- Благодаря тому, что у него уже были готовые работы по этой теме, Кэрролл мгновенно стал востребованным специалистом и получил позицию профессора в Чикагском университете в 1999 году .
Собеседники также затронули вопрос популяризации науки. Кэрролл не согласен с критикой коллег, считающих это пустой тратой времени. По его мнению, учёные, живущие на деньги налогоплательщиков, обязаны рассказывать обществу о своих открытиях, особенно в таких фундаментальных областях, как космология, которые «не лечат рак», но удовлетворяют человеческое любопытство .
🛡️ «Корневая теория» и границы научного познания 52:47
Шон Кэрролл ссылается на концепцию «Корневой теории» (Core Theory) Фрэнка Вильчека — набор уравнений, который полностью описывает физику нашего повседневного мира (электроны, кварки, фотоны и гравитацию на слабых энергиях) . Кэрролл выдвигает смелый тезис: всё, что претендует на влияние на нашу жизнь (телепатия, души, боги), должно взаимодействовать с частицами из этой теории .
- Если некое явление влияет на электроны в мозгу, это взаимодействие должно быть отражено в уравнениях.
- Поскольку «Корневая теория» проверена с колоссальной точностью и в ней нет места для «частиц души» или магических сил, Кэрролл полагает, что подобные концепции физически невозможны .
🕊️ Теология как «плохая теория» 56:32
В завершение беседы Китинг затронул тему религии. Кэрролл, будучи натуралистом, часто выступает с критикой теологических аргументов. Его основная претензия заключается в том, что гипотеза Бога не обладает предсказательной силой .
- Аргумент о масштабе: Кэрролл указывает на снимок Hubble Deep Field с миллиардами галактик. Если Вселенная создана ради человека, то наличие 200 миллиардов галактик, никак не взаимодействующих с нами, выглядит избыточным и нелогичным .
- Методология: По мнению гостя, хорошие теории делают конкретные предсказания. Теологи же обычно подстраивают свои объяснения под уже открытые наукой факты постфактум, что делает теологию «плохой научной теорией» .
Брайан Китинг, в свою очередь, заметил, что избыточность элементов (например, 118 элементов в таблице Менделеева, хотя для жизни нужно лишь несколько десятков) может быть интерпретирована верующими как широта замысла или ресурс для человеческого любопытства .
