В рамках подкаста Joe Rogan Experience известный физик-теоретик Шон Кэрролл обсудил с ведущим Джо Роганом парадоксы квантовой механики и концепцию «квантового бессмертия». Учёный подробно разобрал мысленный эксперимент Макса Тегмарка, объяснил несостоятельность мифа о «пустом атоме» и описал ключевые альтернативные интерпретации устройства Вселенной. Проанализировав текущее состояние науки, Кэрролл констатировал глубокий кризис в среде физиков, отказывающихся размышлять о фундаментальной природе реальности.
🧠 Квантовое бессмертие и мысленный эксперимент Тегмарка 0:00
Идея о том, что существует колоссальное количество копий одного и того же человека, принимающих разные решения в параллельных мирах, напрямую подводит к концепции «квантового бессмертия». Шон Кэрролл признаётся, что считает эту идею неудачной и не любит её обсуждать, однако её широкая популярность вынуждает возвращаться к этой теме. Популяризатором концепции выступил близкий друг Кэрролла, физик Макс Тегмарк. Он предложил довольно мрачный мысленный эксперимент — квантовую русскую рулетку.
Представьте, что вы используете квантовое приложение для разделения вселенной на вашем iPhone. Если квантовое событие идёт по одному пути, ничего не происходит; если по другому — мгновенно активируется машина, которая убивает вас быстрее, чем мозг успеет это осознать. Вы не чувствуете боли и не успеваете понять, что произошло. Повторяя этот процесс бесконечно, в подавляющем большинстве ветвей волновой функции вы окажетесь мертвы. Однако в этих мирах вы уже ничего не чувствуете и не испытываете сожаления. Единственная версия вас, которая продолжает осознавать себя, — это та, которой посчастливилось выжить во всех ветвях без исключения.
По мнению Тегмарка, если вы проводите такой эксперимент раз за разом и остаётесь в живых, это следует считать веским доказательством истинности многомировой интерпретации квантовой механики, ведь в противном случае вы бы давно погибли. Шон Кэрролл с этим подходом категорически не согласен. Он утверждает, что мы боимся смерти не только из-за страха боли, но и из-за перспективного понимания своего отсутствия в будущем. По мнению Кэрролла, совершенно нормально испытывать беспокойство от того, что во множестве будущих миров вас не станет, поэтому в квантовой реальности нужно вести себя точно так же, как и в обычном мире.
🌌 Альтернатива Эйнштейна: теория скрытых параметров Дэвида Бома 2:13
Отвечая на вопрос Джо Рогана о существовании жизнеспособных альтернатив многомировой интерпретации, Кэрролл подтверждает, что в научном сообществе есть несколько популярных концепций. Первой из них является теория скрытых параметров — именно её в своё время пытался обосновать Альберт Эйнштейн.
Суть этой идеи проще всего объяснить на примере электрона. Когда мы не смотрим на него, он ведёт себя как волна, но стоит нам провести измерение — он проявляет свойства частицы. Теория скрытых параметров предполагает, что в реальности существует и волновая функция, и сама частица одновременно. Электрон всегда находится в конкретной точке пространства, которая направляется волновой функцией, просто наблюдатель изначально не знает этих координат.
В 1950-х годах физик Дэвид Бом разработал наиболее авторитетную версию этого подхода, получившую название «бомовская механика». Для тех, кто не готов смириться с существованием параллельных миров, эта теория служит своеобразным утешением. Её математические уравнения идентичны многомировой интерпретации, однако они дополнены новыми переменными. Главный плюс бомовской механики в том, что она объявляет реальной только одну ветвь волновой функции, позволяя не беспокоиться об остальных. Однако, по мнению Кэрролла, у неё есть серьёзный изъян: скрытые параметры крайне тяжело согласовать с современной квантовой теорией поля и квантовой гравитацией, которые видят мир более сложным, нежели просто набором отдельных частиц.
💥 Спонтанный коллапс: как работает теория GRW 4:07
Вторая альтернативная концепция выглядит более радикально и увлекательно. Она предполагает, что волновая функция электрона вовсе не схлопывается под воздействием взгляда наблюдателя. Вместо этого существует постоянная фоновая вероятность того, что волновая функция любой частицы может спонтанно локализоваться в пространстве без внешних причин.
Для одного изолированного электрона такое событие происходит крайне редко — примерно один раз в 100 миллионов лет. Однако в макроскопических объектах, например, в обычном столе, содержатся миллиарды и миллиарды электронов. Из-за колоссального количества частиц в объекте квантовое схлопывание происходит непрерывно. Поскольку все электроны внутри стола запутаны друг с другом, спонтанный коллапс даже некоторых из них заставляет весь стол сохранять своё чёткое положение в пространстве.
В физике этот подход называют теорией спонтанного коллапса, или GRW-теорией — по первым буквам фамилий её создателей. Кэрролл подчёркивает, что главным преимуществом GRW-теории является её экспериментальная проверяемость. Эта концепция нарушает закон сохранения энергии: периодическая спонтанная локализация волновых функций должна приводить к микроскопическому нагреванию изолированных квантовых систем. В настоящее время физики уже проводят высокоточные лабораторные тесты с атомами, чтобы подтвердить или опровергнуть предсказания этой теории, что делает её легитимной экспериментальной наукой.
⚛️ Развенчание мифа: почему атом не является пустым пространством 5:32
Джо Роган затронул популярное в обществе убеждение о том, что атомы состоят преимущественно из пустоты. Шон Кэрролл решительно заявляет, что с точки зрения многомировой интерпретации это представление ошибочно.
Существуют две фундаментальные проблемы квантовой механики:
- Проблема измерения — вопрос о том, что именно происходит и когда осуществляется наблюдение.
- Проблема онтологии — определение того, что существует в реальности.
В многомировой интерпретации Эверетта единственной физической реальностью выступает волновая функция Вселенной, которая описывает её целиком и полностью. В теориях же скрытых параметров к волновой функции добавляются сами частицы как отдельные элементы бытия. Ответ на вопрос, пуст ли атом, напрямую зависит от того, что именно исследователь считает реальным.
Волновая функция электрона целиком заполняет всё пространство внутри атома. По мнению Кэрролла, атом не пуст — он и есть сама волновая функция, имеющая конкретный физический размер. Иллюзия «пустоты» возникает лишь тогда, когда электрон ошибочно представляют в виде крошечной точки, а волновую функцию воспринимают лишь как карту вероятностей его обнаружения при замере. Кэрролл убеждён, что физики, называющие атом пустым, просто проявляют небрежность в формулировках.
📋 Эпистемический подход и уход физиков от реальности 7:27
Существует и четвёртый, сугубо прагматичный подход к квантовой физике — эпистемический. Если в многомировой интерпретации волновая функция представляет собой объективную реальность, то в эпистемическом подходе она лишена физического воплощения. Здесь волновая функция — это лишь математический инструмент, отражающий личный уровень знаний или незнания исследователя о системе. Она нужна исключительно для расчёта вероятности исхода грядущего эксперимента.
Именно этой концепции чаще всего обучают студентов в университетах, призывая их не задумываться о глубинной реальности, а сосредоточиться на обновлении математических ожиданий. По словам Кэрролла, честный сторонник такого подхода на вопрос об устройстве атома ответит: «Не задавайте эти вопросы, нас интересует только то, что мы увидим на приборах». Однако менее искренние учёные продолжают небрежно утверждать, будто электрон где-то локализован, а атом пуст.
Такое отношение Кэрролл связывает с укоренившейся среди физиков традицией использовать квантовую механику как рабочий инструмент, не пытаясь её осмыслить. По его утверждению, многие специалисты открыто заявляют, что познание объективной реальности не входит в их задачи. Когда их начинают расспрашивать о процессах, происходящих в момент наблюдения, они испытывают дискомфорт и предлагают переключиться на понятные практические темы — например, на столкновение протонов в Большом адронном коллайдере. Кэрролл считает такой подход ущербным, поскольку вопросы о глубинном устройстве мира не менее важны. Проблема кроется в том, что размышления об основаниях физики невероятно сложны, неинтуитивны и требуют колоссальных ментальных усилий даже от признанных экспертов, из-за чего многие предпочитают просто решать уравнения.
⏳ Кризис квантовой теории и сто искателей истины 10:25
В идеальной научной экосистеме теоретики должны предлагать новые концепции, а экспериментаторы — тестировать их на практике. Однако, по мнению Кэрролла, физики-теоретики «упустили инициативу», практически забросив развитие альтернативных интерпретаций с 1930-х годов. В течение последних 70 лет исследования оснований квантовой механики оставались глубокой научной периферией. Немногие отважные учёные, пытавшиеся развивать эти идеи, зачастую вытеснялись из физических институтов на философские факультеты.
В результате сегодня возник дисбаланс: экспериментаторы совершают технологические чудеса с лазерами и отдельными атомами, но теоретики не могут предоставить им точных фундаментальных вопросов, которые помогли бы пролить свет на основы квантовой механики. Вместо этого учёные вынуждены собираться за круглыми столами и спорить о природе базовых понятий. Например, если многомировая интерпретация абсолютно детерминирована и гарантирует, что в одной вселенной электрон пойдёт налево, а в другой — направо, то что именно означает стандартная формулировка о «вероятности 50 на 50»? Подобные загадки невозможно разрешить простым экспериментом, над ними нужно долго размышлять.
Сообщество учёных, пытающихся осмыслить квантовые основы, остаётся крайне малочисленным. Кэрролл рассказал, что во время недавнего интервью в рамках тура в поддержку своей новой книги «Что-то глубоко скрытое» (Something Deeply Hidden) его спросили о количестве таких специалистов. По оценке физика, во всём мире основаниями квантовой механики серьёзно занимаются не более 100 человек, в то время как физиков элементарных частиц насчитываются десятки тысяч.
