# Роджер Пенроуз: «Квантовая механика не совсем верна, и нам нужно это исправить»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=fQPUYjoG5jI
Канал: Perimeter Institute
Опубликовано: 09.10.2020

---

Роджер Пенроуз, лауреат Нобелевской премии по физике 2020 года, известен своим умением мыслить за пределами общепринятых шаблонов. В интервью для Perimeter Institute ученый рассуждает о визуальной природе математики, фундаментальных изъянах квантовой механики и своей теории циклической Вселенной, которая бросает вызов концепции инфляции.

## 👁️ Визуальное мышление и сила воображения
[[JUMP:00:40]]

Для Роджера Пенроуза путь в большую науку начался не с формул, а с прямого визуального опыта. Одним из самых ярких воспоминаний детства он называет момент, когда отец показал ему Сатурн через длинный латунный телескоп [00:53]. По словам ученого, увидеть планету своими глазами, а не на картинке в книге, было потрясающим опытом, подтверждающим реальность окружающего мира [01:07].

Пенроуз подчеркивает, что всегда был «визуальным человеком». Это создало определенные трудности во время обучения в университете:

*   **Разрыв в восприятии:** Математик был удивлен тем, насколько мало его коллеги используют визуальные образы [02:00].
*   **Стигма «картинок»:** В академической среде считается нормальным использовать много иллюстраций в научно-популярных лекциях, но в серьезных курсах математики это часто воспринимается как нечто лишнее или упрощенное [02:13].
*   **Диаграммы вместо уравнений:** Пенроуз разработал собственную систему графического представления тензорных уравнений. Вместо манипуляций с огромным количеством буквенных индексов он использует пиктограммы, соединенные линиями [03:06]. По его мнению, такая конфигурация линий позволяет гораздо легче понять суть происходящего, чем отслеживание совпадений букв в формулах [03:19].

Говоря о любимых формах, ученый выделяет «параллели Клиффорда» в четырехмерном пространстве [04:14]. Это сложная конфигурация окружностей на четырехмерной сфере, которые сцепляются друг с другом в симметричный узор. При проекции в трехмерное пространство они создают интригующие геометрические фигуры [04:40].

## 🧪 Кризис квантовой механики: кот Шрёдингера и проблема измерения
[[JUMP:06:00]]

Несмотря на колоссальный успех квантовой механики, Пенроуз относится к ней скептически, считая теорию внутренне противоречивой [06:13]. Он указывает на фундаментальный конфликт между двумя аспектами теории:

1.  **Уравнение Шрёдингера:** Оно описывает непрерывную эволюцию квантового состояния во времени [06:53].
2.  **Процесс измерения:** В момент измерения происходит нечто, что это уравнение не описывает.

Пенроуз напоминает, что сам Эрвин Шрёдингер придумал знаменитый пример с котом (который одновременно жив и мертв), чтобы показать абсурдность буквального применения его уравнения к макромиру [07:05]. По мнению лауреата, это доказывает, что уравнение Шрёдингера не является полным описанием реальности [07:18].

Ученый критикует существующие интерпретации:

*   **Многомировая интерпретация:** Идея о том, что при каждом измерении Вселенная расщепляется, и существуют две версии наблюдателя (один видит живого кота, другой — мертвого), кажется Пенроузу неудовлетворительной, так как она не соответствует нашему реальному опыту [08:25].
*   **Позиция автора:** Пенроуз утверждает, что квантовая механика «не совсем верна» и нуждается в серьезной модификации [09:03]. По его мнению, правила игры должны измениться при объединении квантовой механики с общей теорией относительности Эйнштейна, что приведет к пониманию того, почему макроскопические объекты (например, бейсбольный мяч) не могут находиться в двух местах одновременно [09:41].

## 🌌 Циклическая Вселенная против инфляционной модели
[[JUMP:10:21]]

Пенроуз открыто выступает против общепринятой космологической модели инфляции. Теория инфляции предполагает, что в первые мгновения после Большого взрыва ($10^{-32}$ секунды) Вселенная испытала колоссальное по масштабам расширение [10:59].

По мнению Пенроуза, инфляционная модель требует слишком много «подгонок», чтобы работать [11:13]. Вместо этого он предлагает собственную концепцию — **Конформную циклическую космологию (CCC)** [16:00]:

*   **Жизнь до Большого взрыва:** Пенроуз считает, что Большой взрыв не был началом всего, а лишь переходом от предыдущей эпохи (эона) к нынешней [16:26].
*   **Испарение черных дыр:** В очень далеком будущем Вселенная продолжит расширяться, пока не останутся только черные дыры. Через невообразимое количество лет (гугол лет или более) они испарятся благодаря излучению Хокинга [17:43].
*   **Потеря масштаба:** Когда во Вселенной останутся только безмассовые частицы (фотоны), Вселенная «забудет», насколько она велика. В этот момент крайне разреженное состояние будущего физически становится эквивалентным сверхплотному состоянию нового Большого взрыва [18:23].

В качестве доказательства своей теории Пенроуз приводит «точки Хокинга» [18:51]. Это области в реликтовом излучении, оставшиеся от испарившихся черных дыр предыдущего эона. По словам ученого, эти пятна, имеющие диаметр примерно в восемь раз больше видимого диска Луны, реально наблюдаются на картах спутников Planck и WMAP [19:56]. Он утверждает, что стандартная инфляционная модель не может объяснить появление таких локализованных структур [20:34].

## 🌀 Теория твисторов: новый взгляд на пространство-время
[[JUMP:20:58]]

На протяжении десятилетий Пенроуз развивает «теорию твисторов» — альтернативный математический фундамент физики. Его основные тезисы:

*   **Отказ от точек:** Традиционно физика считает базовым элементом пространство-время, состоящее из точек. Пенроуз предлагает считать фундаментальными не точки, а «световые лучи» (траектории безмассовых частиц) [22:04].
*   **Вторичность пространства-времени:** В этой картине привычное нам пространство-время является производной структурой, выводимой из пространства твисторов [22:45].
*   **Связь с вращением:** Название «твистор» происходит от английского *twist* (скручивание), так как в этой теории учитывается спин и угловой момент фотонов [23:11].

Хотя теория твисторов долгое время считалась чисто математическим упражнением, Пенроуз отмечает её растущую актуальность при расчетах рассеяния частиц высоких энергий [23:38].

## 🧪 Экспериментальная проверка и советы молодым ученым
[[JUMP:24:16]]

Пенроуз убежден, что любая теория бессмысленна, если она не ведет к проверяемым предсказаниям [25:20]. В настоящее время он сотрудничает с Иветт Фуэнтес из Ноттингемского университета [14:43]. Её группа работает с конденсатами Бозе — Эйнштейна (макроскопическими квантовыми объектами при сверхнизких температурах), чтобы попытаться зафиксировать момент коллапса волновой функции. Пенроуз надеется, что это поможет увидеть влияние гравитации на квантовые процессы [15:33].

В завершение беседы Нобелевский лауреат дал совет тем, кто только начинает путь в науке:

1.  **Ищите красоту:** Занимайтесь тем, что кажется вам по-настоящему захватывающим и красивым [26:42].
2.  **Будьте индивидуальны:** Не следуйте общим советам слепо, так как каждый человек мыслит по-своему [26:29].
3.  **Внимание к странностям:** Уделяйте внимание «странным» вещам в физике, которые при этом подтверждаются экспериментально — именно там скрыты самые интересные открытия [27:10].