Самая странная идея в науке: Квантовое бессмертие

Легко подумать, что квантовая механика – это просто теория о крошечных частицах и не более того.

Но что если я скажу вам, что квантовая механика предсказывает, что вы никогда не сможете умереть?

Добро пожаловать в самую странную идею физики – квантовое бессмертие.

Интуиция говорит нам, что мир предсказуем.

Брошенный мяч летит по определенной траектории.

Квантовая же теория говорит нам обратное.

Все, что мы видим вокруг, описывается как волны вероятностей.

Любая элементарная частица летит по множеству траекторий одновременно.

Несмотря на парадоксы квантовой теории, ее несовместимость с бытовым взглядом на мир, у нее есть неоспоримое преимущество.

Вы только вдумайтесь.

Предсказания квантовой теории проверены до 11 цифр после запятой, что делает ее самой точной теорией всех времен.

Вот возьмем электрон.

Он не имеет четкого состояния спин вверх или спин вниз, скорее он буквально находится в суперпозиции, то есть в обоих состояниях одновременно.

Только когда мы измеряем его, кажется, что электрон выбирает конкретный спин.

Этот феномен проще всего понять, вспомнив знаменитый эксперимент с двумя щелями.

Возьмем два листа бумаги.

Первым прорежем две узкие щели рядом друг с другом.

За ним поставим второй лист, экран.

Направим поток электронов на первый лист.

Что мы увидим на экране?

Здравый смысл подсказывает.

Должны появиться две яркие полоски, следы от электронов, прошедших через каждую щель.

Но происходит что-то совсем другое.

На экране возникает несколько чередующихся светлых и темных полос.

Это называется интерференцией.

Так ведут себя волны, а не частицы.

Еще удивительнее то, что такая картина появляется, даже если пускать электроны по одному.

Каждый отдельный электрон словно проходит через обе щели одновременно и создает волновую картину.

А теперь самое странное.

Если мы поставим детектор у одной из щелей, чтобы узнать, через какую щель проходит каждый электрон, волшебство исчезает.

Интерференционная картина пропадает, и на экране появляются просто две размытые полоски, как и ожидалось бы от обычных частиц.

Получается, когда мы не смотрим на электрон, он ведет себя как волна, но стоит нам начать наблюдение, он превращается в обычную частицу.

Эта странная двойственность свойственна не только электронам.

Учёные проводили такие же эксперименты с протонами, нейтронами, отдельными атомами и даже целыми молекулами.

В 2019 году физики из Венского университета смогли наблюдать интерференцию молекул, состоящих примерно из 2000 атомов.

Согласитесь, это уже довольно большие объекты.

Ученые пропускали эти молекулы через специальную решетку с множеством щелей.

Если бы молекулы были обычными частицами, они просто пролетели бы через некоторые щели и создали бы размытое пятно на экране.

Но вместо этого появилась четкая интерференционная картина — молекулы вели себя как волны.

Ученые пришли к неутешительному выводу.

Граница между квантовым миром волн и классическим миром частиц условна, ее попросту нет.

Все в нашем мире подчиняется законам квантовой механики, но чем больше объект, тем труднее заметить его волновые свойства.

Большие объекты, такие как мы сами, постоянно взаимодействуют с окружающей средой, воздухом, светом, другими предметами.

Это взаимодействие работает как непрерывное измерение, которое заставляет объекты вести себя как обычные частицы.

Но если бы мы могли полностью изолировать себя от всех внешних воздействий, даже наше тело показало бы волновые свойства и находилось бы в состоянии суперпозиции.

Последствия эксперимента с двумя щелями, возможно, являются наиболее глубокими во всей физике.

Они полностью переворачивают наше интуитивное понимание мира и ясно демонстрируют, что Вселенная не то, чем кажется.

Если вы чувствуете замешательство, то не переживайте, вы в хорошей компании.

Даже великий Ричард Фэйман, один из создателей квантовой электродинамики, заявил, «Я думаю, можно с уверенностью сказать, что квантовую механику не понимает никто».

Ученые уже столетия спорят о том, что квантовая механика говорит нам о природе реальности.

В одном они согласны –

До измерения частицы ведут себя как волны.

Это называется волновой функцией, которую впервые описал Эрвин Шрёдингер.

В 1925 году Шрёдингер нашел уравнение, точно описывающее движение этих частиц волн.

Применив его к водороду, где один электрон вращается вокруг протона,

он получил результаты, идеально совпадающие с экспериментом.

Больше того, все химические элементы в таблице Менделеева можно объяснить, решая это уравнение.

Все вокруг нас может в определенном смысле быть описано через решение уравнения Шрёдингера.

С его помощью можно объяснить не только атомы, но и связи атомов, и образование молекул, а, следовательно, и все химические вещества, из которых состоит наша Вселенная.

Но возникает простой вопрос, как волна вероятности объекта вдруг переходит к ее конкретной траектории?

Долгое время главным объяснением была Копенгагенская интерпретация.

По этой теории частица существует в суперпозиции, то есть во всех возможных состояниях одновременно.

Так происходит, пока мы за ней не наблюдаем.

Но как только мы начинаем наблюдение, суперпозиция схлопывается, и частица оказывается в одном конкретном месте.

Вероятность того, где мы найдем частицу, определяется по правилу Борна.

Нужно просто возвести волновую функцию в квадрат.

Эта модель точно соответствует всем экспериментам, но не объясняет, почему так происходит.

Шрёдингер придумал простой мысленный эксперимент, в котором наглядно проявилась суть проблемы.

Поместите кошку в запечатанный ящик.

Положите туда же кусок урана.

Когда из урана вылетит элементарная частица, сработает счетчик Гейгера, приводящий в действие ядовитый газ, который заполнит коробку и убьет животное.

Вопрос при этом ставится так, кошка жива или мертва?

Поскольку распад атома урана это чисто квантовое событие, то и кошку вам придется описывать с точки зрения квантовой механики.

Для Гейзенберга, пока вы не открыли ящик, кошка существует в виде сочетания различных квантовых состояний.

то есть представляет собой сумму двух волн.

Одна из этих волн описывает мертвую кошку, другая — живую.

Животное при этом не живое и не мертвое, но представляет собой сочетание этих двух состояний.

Единственный способ сказать, мертва кошка или жива — это открыть ящик и произвести наблюдение.

Тогда волновая функция схлопнется в мертвую или живую кошку.

Иными словами, наблюдение определяет существование.

Для Эйнштейна все это было нелепостью.

Когда к нему домой приходили гости,

Он бывало спрашивал, существует ли Луна только потому, что на нее смотрит мышь.

В 1957 году физик Хью Эверетт предложил совершенно новый взгляд на квантовую механику.

Он заявил, что волновая функция никогда не склопывается.

Вместо этого все возможные варианты событий происходят одновременно, но в разных отдельных реальностях.

Эту идею назвали многомировой интерпретацией.

Долгое время учёные не обращали на неё внимание, но сейчас её поддерживают такие известные физики, как Шон Кэролл, Дэвид Дойч и Макс Тегмарк.

Согласно ней, наша Вселенная состоит из бесчисленного множества параллельных миров, которые почти идентичны, но различаются положением квантовых частиц.

Когда кажется, что частица выбирает одно из состояний после измерения, на самом деле она находится в обоих состояниях.

просто в разных ветвях реальности.

Эти ветви существуют не где-то там, а прямо здесь, в том же пространстве, что и наши.

Они не могут взаимодействовать между собой напрямую, кроме особых случаев, когда возникает квантовая интерференция.

Если многомировая интерпретация верна, то каждый раз, когда происходит событие с неопределённым исходом, Вселенная разветвляется.

Представьте, что вы попадаете в опасную аварию, и у вас 50% шанс выжить.

В таком случае, согласно многомировой интерпретации, Вселенная разделяется на две.

В одной вы погибнете, в другой выживете.

Но вот что важно.

По мнению некоторых физиков,

ваше сознание может воспринимать только те ветви, где вы остались живы.

Вы никогда не сможете осознать себя мертвым, потому что у мертвых сознания нет.

Поэтому с вашей субъективной точки зрения, какой бы опасной ни была ситуация, возможно вы всегда будете находиться в той ветви реальности, где каким-то чудом выжили.

Даже если объективно шансы выжить стремятся к нулю, всегда будет хотя бы одна ветвь, где вы продолжаете существовать, и именно в ней будет ваше сознание.

Возможно, реальность и вправду настолько причудлива, и мы действительно субъективно выживаем при любой форме смерти, которая одновременно мгновенна и бинарна.

Наше сознание продолжает существовать в некоторых из этих миров, и мы всегда обнаруживаем себя в тех мирах, где мы есть, и никогда в тех, где нас нет.

Макс Тегмарк потратил массу времени, размышляя, возможен ли эксперимент, который убедил бы в том, что Эвереттовские параллельные вселенные реальны, и, наконец, придумал такой.

В своей книге «Наша математическая вселенная» он описал следующий мысленный эксперимент.

И да, ни в коем случае не повторяйте его.

Суть следующая.

Представьте устройство вроде квантовой русской рулетки.

Например, квантовый пулемет.

Каждую секунду он выстреливает с вероятностью 50%.

Независимо от веры в параллельную вселенную, вы услышите случайную последовательность.

А теперь экстремальный шаг.

Вы подставляете голову и ждете.

Что же произойдет?

Это зависит от того, реальны ли Эвереттовские вселенные.

Если нет, то вы услышите один-два щелчка, потом выстрел и всё.

Вероятность прожить минуту меньше одной квинтиллионной.

Если же параллельные вселенные реальны, то после каждого измерения существуют две вселенные.

В одной вы живы, в другой мертвы.

Но сознание может быть только у живой версии.

Значит, вы услышите только щелчки.

После 10 щелчков вы исключите коллапс волновой функции с уверенностью близкой к 100%.

Таким образом, вы лично получили бы доказательство, что теория Эверетта верна.

Но это доказательство было бы только у вас.

В бесчисленных других мирах люди просто увидели бы, как вы погибли, и наградили бы вас премией Дарвина.

Сам Хью Эверетт никогда не писал о квантовом бессмертии в своих научных работах, но его биографы упоминали, что Эверетт твердо верил в бессмертие, логически вытекающее из его теории.

Он считал, что наше сознание всегда будет выбирать путь, который не приводит к смерти.

Субъективно жизнь будет продолжаться, но это не значит, что вы будете вечно молоды и счастливы, скорее вы будете жить в мирах, где жизнь продолжается любой ценой, даже если все плохо.

Наблюдатель должен субъективно ожидать с уверенностью продолжать выживать вечно, какие бы опасности он не встретил.

Поскольку всегда будет возможность выживания, как бы маловероятна она ни была.

Это привело бы к ухудшению состояния тела, по типу мифа о Тифоне, которая длится бесконечно, оставляя человека на веки почти, но не совсем мертвым.

Звучит безумно, правда?

Но эта внутренняя логика – одна из самых популярных интерпретаций квантовой теории.

Да, ее поддерживают далеко не все физики.

В этом ролике мы разберем аргументы всех.

И вы уж сами решите, рассчитывать ли лично вам на квантовое бессмертие.

Если в какой-то из ветвей реальности мы всегда живы, почему бы не выбрать ту, где утро начинается с рисовых террас и океанского бриза?

Многие считают такую реальность недостижимой фантазией, но для тысяч людей она уже материализовалась на Бале, острове, который занял второе место в мире по популярности среди туристов.

Но зачем ограничиваться лишь отпуском?

Ведь можно воплотить эту ветвь реальности в постоянную жизнь.

С растущим турпотоком увеличивается и спрос на недвижимость, а группа компаний Break Property делает мечту о собственном доме доступной.

Break — это крупнейший застройщик на Бали с 2016 года.

В команде более 200 экспертов, контролирующих процесс от проектирования до управления.

Яркий пример — новый проект «Эдем-2», где стартовали продажи вилл в греческом стиле всего в пяти минутах от лучших пляжей Бали.

Каждый объект имеет собственный бассейн, террасу с грилем и панорамные виды на океан и закаты.

Формат кондо виллы доступен от 90 тысяч долларов Большие виллы от 170 тысяч Кстати, первая очередь EDM1 уже распродана и выросла в цене Для старта нужно внести всего 25% от стоимости Остальную сумму можно выплачивать в рассрочку до 30 месяцев Что важно знать о юридической стороне Иностранцы могут покупать недвижимость и зарабатывать на ней Сделку можно оформить удаленно А оплачивать и получать доход на любой счет в любой валюте Брейк берет на себя всю бумажную работу Вам нужен только паспорт

Виллы в Эдем-2 полностью готовы к заселению.

Мебель, техника и посуда включены в стоимость.

Комплекс расположен в районе Нуса-Дуа и предлагает развитую инфраструктуру.

Рестораны, каворкинги, спа, фитнес, йога-студии, детская площадка и консьерж-сервис.

Доходность от аренды составляет 12-16% годовых в долларах, благодаря расположению в популярном туристическом районе.

Брейк предлагает полный комплекс услуг по управлению, с заполняемостью до 90%.

Надежность Break подтверждена партнерством с мировым гигантом гостиничного бизнеса Marriott.

Все объекты застрахованы компанией Цюрих, на каждую постройку гарантия до 25 лет.

А процесс покупки лишен бюрократии и занимает всего 2-3 недели.

Оплатить можно любым способом.

По промокоду HUMADEUS вы получаете 6 месяцев бесплатного управления от Break.

Это позволит сэкономить до 18% комиссии и начать зарабатывать максимум уже с первых месяцев.

Оставляйте заявку по ссылке в описании, получите подробную брошюру проекта Эдем 2 и зафиксируйте выгодную цену.

Мультивселенной возможности выберите ту, где ваше утро начинается с вида на океан.

Знаменитый физик и космолог Макс Тегмарк начинает свою книгу «Наша математическая вселенная» с воспоминания.

Как-то раз он, будучи еще школьником, ехал на велосипеде по безлюдной дороге.

Он, как обычно, направлялся в школу и подъезжал к перекрестку.

Секунду спустя я умер.

Я бросил педали и ударил по тормозам, но было уже поздно.

Фары, решетка радиатора, 40 тонн стали, истошно вопящих, будто современный дракон.

Я успел увидеть глаза водителя.

Время для меня замедлилось.

Жизнь промелькнула перед глазами.

А последней мыслью было, надеюсь, это просто ночной кошмар.

Увы, нутром я чувствовал, что это реальность.

Реальность не всегда такова, какой кажется.

Это касается и грузовиков, и мира вокруг нас.

Физики давно знают.

Твердая сталь почти полностью пустота.

Атомные ядра составляют 99,95% массы атома, но занимают лишь триллионную долю процента объема.

Этот почти вакуум воспринимается как твердый лишь за счет электрических сил, надежно удерживающих ядра на своих местах.

Более того, субатомные частицы могут находиться одновременно в нескольких местах.

В этом суть квантовой физики.

Если наше тело состоит из таких частиц, то можем ли мы сами быть в двух местах?

За три секунды до аварии я подсознательно решал, смотреть ли мне только налево, куда я всегда поворачивал и где никогда не было машин, или взглянуть направо, на всякий случай.

В то утро спонтанное злополучное решение привело меня на край гибели.

Все зависело от того, попадет ли один единственный атом кальция в конкретный синапс префронтальной коры моего головного мозга, вызвав возбуждение конкретного нейрона и отправку им электрического сигнала, который запустил

совместно кодирующих мысль, не беспокойся.

Так что, если бы атом кальция изначально находился сразу в двух слегка различных положениях, то пол секунды спустя мои глаза смотрели бы сразу в двух направлениях.

Пару секунд спустя мой велосипед находился бы в двух местах одновременно.

А еще немного погодя, я был бы одновременно и жив, и мертв.

Если я нахожусь в двух разных местах двух параллельных вселенных, то одна из моих копий выживет.

Если применить те же рассуждения ко всем прочим способам, которыми я мог бы умереть в будущем, то похоже всегда будет по крайней мере одна параллельная вселенная, в которой я никогда не умру.

Поскольку мое сознание существует только там, где я жив,

Означает ли это, что субъективно я бессмертен?

Если да, то будете ли и вы ощущать себя бессмертным?

Если вы откроете любой классический учебник по квантовой механике, то увидите следующее утверждение.

Атомы могут находиться в нескольких местах одновременно, а крупные объекты — нет.

Это какая-то ерунда, ведь так?

Мы ведь сами состоим из атомов.

Если они могут быть в разных местах, тогда почему мы не можем?

В поисках ответа на этот вопрос, Тегмар, будучи ещё студентом, постучался к профессору из Нобелевского комитета.

20 минут спустя он вышел в полном недоумении.

Лишь через пару лет он понял.

Дело не в его непонимании.

Даже знаменитые физики горячо об этом спорят.

Наша вселенная похожа на гигантский конструктор.

Все в ней, от гор до воды, от звезд до вашего смартфона, собрано из одинаковых деталей – 80 стабильных атомов.

Разница лишь в том, сколько нужно каждой детали и как их расположить.

К примеру, ваше тело почти на две трети состоит из водорода, который вместе с кислородом образует воду, наполняющую каждую клетку вашего организма.

Углерод создает основу для всех органических молекул.

А азот и кальций формируют белки и кости, позволяющие вам мыслить и двигаться.

Идея атомов не нова.

Еще Платон считал, что мир состоит из четырех видов строительных блоков — крошечных математических фигур.

Огонь состоял из острых тетраэдров, поэтому причинял боль своими углами.

Вода текла благодаря круглой форме экосаэдров.

а Земля была твёрдой из-за плотной укладки кубов.

Для становления современной атомной теории понадобилось два тысячелетия.

Сегодня мы можем не только получить изображения отдельных атомов под микроскопом, но и манипулировать ими.

Мы знаем, что сами атомы вовсе не инделимы, они тоже похожи на миниатюрные конструкторы.

Атомы состоят всего из трёх типов меньших частиц — протонов, нейтронов и электронов.

Они формируют подобие миниатюрной планетной системы.

Электроны обращаются вокруг компактного атомного ядра — сгустка протонов и нейтронов.

Если Земля удерживает возле Солнца гравитация, то электроны притягиваются к протонам электрическим взаимодействием.

Электроны имеют отрицательный заряд, протоны — положительный, а противоположные заряды притягиваются.

Электроны помогают атомам соединяться друг с другом в молекулы.

Когда атомные ядра и электроны перегруппировываются без изменения их числа и типа, мы называем это химической реакцией.

Это может происходить быстро, как лесной пожар, или медленно, как рост дерева.

Столетиями алхимики пытались превращать одни атомы в другие.

Чаще всего пытались превратить свинец в золото и терпели неудачу.

Но не потому что это невозможно, а потому что им не хватало энергии.

Протоны в ядрах удерживают вместе невероятно мощная сила, сильное ядерное взаимодействие.

Чтобы преодолеть ее, нужны чудовищные температуры, миллионы градусов.

Такие температуры существуют в звездах.

Когда Вселенная была молодой и горячей, в ней были только атомы водорода.

Но при остывании, протоны и нейтроны начали слипаться, образуя более тяжелые атомы.

В центре Солнца до сих пор достаточно жарко, чтобы водород превращался в гелий.

Обычные атомы вроде углерода, азота и кислорода относительно легко получить.

Звёзды выбрасывают их, когда умирают.

А вот золото рождается только при взрыве сверхновых.

Это редчайшие события, когда умирающая звезда на миг становится ярче всей видимой Вселенной.

Неудивительно, что алхимикам это оказалось не по силам.

Итак, атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов.

Но что если эти частицы тоже из чего-то сделаны?

История нас научила отвечать на такие вопросы просто.

Нужно столкнуть эти частицы с огромной скоростью и посмотреть, распадутся ли они.

Физики проделали это на всех крупных коллайдерах мира.

Электроны, похоже, действительно невделимы.

Даже в Церне, разогнав их почти до скорости света, мы не смогли их расколоть.

А вот протоны и нейтроны оказались сложными частицами.

Они состоят из еще более мелких деталей — кварков.

В протоне живут два верхних кварка и один нижний.

В нейтроне два нижних и один верхний.

При мощных столкновениях ученые обнаружили целый зоопарк новых частиц с экзотическими именами.

Пионы, каоны, гипероны и так далее.

Большинство из них тоже состоит из кварков, только других типов.

Странных, очарованных, прелестных и истинных.

Есть и особые частицы — переносчики сил природы.

Фотоны переносят свет и электромагнетизм, W и Z бозоны отвечают за радиоактивность, глюоны работают космическим клеем, собирая кварки вместе, а недавно открытый бозон Хиггса наделяет другие частицы массой.

Существуют и призрачные нейтрино.

Они почти не взаимодействуют с обычным веществом.

Нейтрино может пролететь сквозь всю Землю, даже не заметив ее.

У всех этих частиц есть свой злой близнец — античастица.

При встрече они аннигилируют, уничтожают друг друга, превращаясь в чистую энергию.

Что ж, на этом наши знания упираются в предел возможностей современных ускорителей.

Интересно то, как частицы превращаются друг в друга.

В большом адронном коллайдере при столкновении двух протонов может родиться Z-бозон, который весит в 97 раз больше.

Это кажется невозможным, как если бы столкнулись два Феррари, а получился круизный лайнер.

Но Эйнштейн объяснил, энергия может превращаться в массу по формуле E равно mc2.

При достаточно мощном столкновении часть энергии движения становится новыми частицами.

То же происходит с импульсом и другими физическими величинами, которые всегда сохраняются.

О фундаментальных частицах вообще можно думать не как о частицах, а как о наборах этих сохраняющихся величин.

И тут возникает интересный вопрос.

Из чего состоят сами эти квантовые числа?

Ответ прост.

Ничего.

Это просто числа.

У кошки тоже есть энергия и заряд, но еще и множество других свойств.

Кличка, запах, характер.

а элементарные частицы полностью описываются набором чисел и, похоже, других свойств не имеют.

В конечном счете, все частицы описываются тремя простыми числами – энергией, зарядом и спином.

У них нет других свойств, кроме математических.

Это возвращает нас к идее Платона – самые фундаментальные кирпичики Вселенной – это чисто математические объекты.

Подробнее об этом смотрите в ролике про симметрию.

Природа похожа на многоуровневый конструктор.

Играя с обычным лего, ребенок просто перестраивает готовые кубики.

Если бы он перестраивал атомы, это была бы химия.

Перегруппировка нейтронов и протонов — ядерная физика, а столкновение частиц на околосветовых скоростях — физика элементарных частиц.

И кажется, что детали самого глубокого уровня — чисто математические объекты.

Но не только материя состоит из строительных блоков, свет тоже.

В 1905 году Эйнштейн показал, что свет состоит из частиц, фотонов.

За 40 лет до этого Максвелл открыл, что свет — это колеблющиеся электромагнитные волны.

Частота этих колебаний определяет свет, а их сила — яркость.

Мы даем электромагнитным волнам разные названия в зависимости от частоты.

Радиоволны, микроволны, инфракрасные излучения, видимый свет.

Ультрафиолет, рентген и гамма-излучение.

Все это формы света, и все они состоят из фотонов.

Эйнштейн понял.

Энергия фотона равна его частоте, умноженной на постоянную планку.

Эта постоянная очень мала, поэтому обычный фотон содержит мало энергии.

Но секунда, проведенная на пляже, и вас согревает секстиллион фотонов.

Поэтому свет кажется непрерывным.

За эту идею Эйнштейн получил Нобелевскую премию.

Он объяснил, почему способность света выбивать электроны из металла зависит от частоты, а не от интенсивности.

Низкочастотные фотоны просто не имеют достаточной энергии для этой работы.

На этом принципе работают солнечные батареи и матриц цифровых камер.

Планк тоже получил Нобелевскую премию за разгадку другой тайны.

Физики не могли объяснить, почему нагретые тела не излучают бесконечно много энергии на высоких частотах.

Ответ оказался простым.

Свет может излучаться только отдельными фотонами, а для создания фотона высокой частоты нужно много энергии.

Именно поэтому мы не слепнем от гамма-излучения каждого тёплого предмета.

Если всё состоит из частиц, то каким законам они подчиняются?

Если мы знаем, что делают в данный момент все частицы во Вселенной, можем ли мы предсказать их поведение в будущем?

Если такие уравнения существуют, то мы могли бы предсказывать всё, от траектории мяча до победителей будущих Олимпийских игр.

И у меня для вас хорошая новость.

Такое уравнение есть.

Это уравнение Шрёдингера.

Но оно не предсказывает точно, как поведут себя частицы.

Даже спустя почти сто лет после его открытия физики спорят о его смысле.

Все согласны с одним.

Микроскопические частицы не подчиняются классическим законам, которые мы изучаем в школе.

Поскольку атом напоминает планетную систему, естественно предположить, что электроны вращаются вокруг ядра по законам Ньютона, как планеты вокруг Солнца.

Если сделать расчет для атома водорода, получится, что электрон вращается примерно с той же скоростью, что измерено в лаборатории.

Настоящий триумф.

Но есть проблема.

Согласно классической физике, вращающийся электрон должен излучать энергию и упасть на ядро за миллиардную долю секунды.

Реальность же очевидно иная.

Атомы водорода существуют миллиарды лет.

Разница между теорией и практикой

составило 28 порядков.

Это было худшее предсказание в истории физики.

Пока этот антирекорд не побил расчет темной энергии, ошибшийся на 123 порядка.

Стало ясно, в микромире действуют совсем другие законы.

Классическая физика, прекрасно описывающая движения планет и мечей, оказалась бессильна в мире атомов.

Природа приготовила для нас новые правила игры, квантовую механику, описанную уравнением Шрёдингера.

В 1913 году Нильс Бор предложил революционную идею.

Что если движение электрона в атоме происходит не плавно, а скачками, как в старых фильмах Чарли Чаплина?

Он предположил, что электрон может двигаться только по особым орбитам.

Эта простая идея решила загадку нестабильного атома.

Электрон больше не мог упасть на ядро, потому что когда он находится на самой внутренней орбите, нет меньше орбиты, куда он мог бы упасть.

Когда электрон прыгал с высокой орбиты на низкую, он испускал фотон света, а чтобы подняться выше, ему нужно было поглотить фотон с подходящей энергией.

Модель Бора блестяще объяснила загадочные темные линии в спектре солнечного света.

Каждый тип атома мог испускать и поглощать свет только определенных цветов, как уникальный световой отпечаток пальца.

Для атома водорода расчеты давали идеальное совпадение с экспериментом.

Бор получил за это Нобелевскую премию.

Но его модель работала только для атома водорода и не могла объяснить поведение более сложных атомов.

Луи де Бройль пошел дальше и предложил смелое объяснение.

Электроны — это волны.

Как звуковые волны в музыкальной флейте могут звучать только определенными нотами, так и волны электрона могут существовать в атоме только на определенных орбитах.

Это объясняло и почему атом не может схлопнуться.

Если попытаться сжать волну в очень малое пространство, она немедленно начнет расползаться в стороны.

Вернер Гейзенберг развил эту идею свой знаменитый принцип неопределенности.

Невозможно одновременно точно знать и положение частицы, и ее скорость.

Чем сильнее мы пытаемся зажать электрон в маленьком пространстве, тем быстрее он начинает двигаться, стремясь вырваться.

Услышав доклад по диссертации Дебройля,

Эрвин Шрёдингер взялся вывести волновое уравнение для этих частиц волн.

Так он открыл дверь к современной физике.

На новом математическом фундаменте квантовая теория пережила взрывной рост.

За несколько лет удалось объяснить множество загадок.

Квантовая физика подарила нам лазеры, транзисторы, компьютеры и смартфоны.

Уравнение Шрёдингера — это потрясающий пример научного сжатия данных.

Представьте, более 20 тысяч спектральных линий, тщательно измеренных в лабораториях по всему миру, можно описать всего тремя числами.

Это примерно как если бы целая книга сократилась до одного предложения.

В классической физике всё просто.

Чтобы описать движение планеты, достаточно знать её положение и скорость.

Но в квантовом мире частица может находиться во многих местах одновременно.

Вместо точного положения мы имеем облако вероятности, волновую функцию, которая показывает, где частица может быть обнаружена.

Вот возьмем электрон в атоме водорода.

Он не вращается по орбите как планета,

а существует везде вокруг ядра одновременно, просто в некоторых местах его вероятнее обнаружить, чем в других.

Это необычные волны, как в озере.

В волнах на воде колеблется сама вода, а здесь колеблется вероятность найти частицу в том или ином месте.

Физики называют это квантовой суперпозицией, способностью частицы находиться в нескольких местах сразу.

Но тут возникает загадка.

Почему мы никогда не видим кошку одновременно в разных местах?

Ведь кошка состоит из атомов, а атомы могут быть суперпозицией.

Бор и Гейзенберг предложили радикальное решение, известное как Копенгагенская интерпретация.

По их мнению, когда мы наблюдаем квантовую систему, ее волновая функция мгновенно схлопывается, и частица оказывается в одном конкретном месте.

Это объяснение многим не понравилось.

Например, Эйнштейну.

«Бог не играет в кости», — говорил он, не желая принимать, что случайность заложена в саму природу реальности.

Его также беспокоило, что наблюдатели играют столь важную роль.

Создатели квантовой теории считали измерения более реальным, чем волновую функцию.

Их нельзя в этом упрекнуть.

В конце концов, измерения — это то, что мы действительно наблюдаем.

Копенгагенская интерпретация породила больше вопросов, чем ответов.

Что считать наблюдением?

Нужен ли для этого человек или достаточно камеры?

В чем точная математика процесса схлопывания волновой функции?

Физик Роджер Пенроуз заметил, что существует больше мнений о квантовой механике, чем самих физиков.

Некоторые умудряются придерживаться нескольких противоречивых взглядов одновременно.

Как заметил сам Шрёдингер, если атомы могут находиться в суперпозиции, то почему бы и составленным из них большим объектом не делать то же самое?

Чтобы исследовать эту загадку, он придумал знаменитый мысленный эксперимент.

Представьте кошку в закрытой коробке с радиоактивным атомом и счетчиком Гейкера, который при срабатывании выпускает ядовитый газ.

Суть эксперимента в том, чтобы связать состояние микроскопического атома с чем-то большим и осязаемым.

Если атом распадается, детектор улавливает радиацию, выпускает газ и кошка погибает.

Если не распадается, живет.

Согласно квантовой механике, атом большую часть времени находится в суперпозиции, распавшемся и не распавшемся состоянии одновременно.

Из-за запутанности эта суперпозиция распространяется на детектор и кошку.

Через некоторое время волновая функция всего содержимого коробки оказывается в суперпозиции.

В одном состоянии атом не распался, газ в пробирке и кошка жива.

В другом состоянии распад произошел, газ заполнил коробку и кошка мертва.

Получается животное одновременно и живо и мертво.

Открывая коробку мы проводим измерения, волновая функция коллапсирует и кошка оказывается либо живой, либо мертвой.

Сегодня этот эксперимент вспоминают, чтобы показать странность квантовой механики.

Но замысел Шретингера был не в этом.

Он хотел продемонстрировать, что такое понимание квантовой механики – абсурд.

Посмотрим внимательно на три компонента этого эксперимента – суперпозицию, запутанность и измерение.

Создают ли они проблемы?

Суперпозиция означает, что квантовые объекты могут находиться в двух состояниях одновременно.

Это демонстрирует знаменитый опыт Томаса Юнга.

Электроны, пролетая через двойную щель, создают интерференционную картину.

Электрон проходит через обе щели одновременно.

С волнами это понять проще.

Волна — не точка.

И понятно, как пики и впадины разных волн создают интерференцию.

Значит, с суперпозицией всё в порядке.

Идём дальше.

Второй компонент эксперимента — запутанность.

Представьте два электрона, летящих навстречу друг другу с одинаковой скоростью.

Мы знаем, что они отскочат, но не знаем, в каком направлении.

Их траектории описываются волновыми функциями, дающими лишь вероятности.

Но стоит измерить импульс одного электрона, мы мгновенно узнаем импульс второго.

Он всегда равен по величине и противоположен по направлению.

Это необходимо для сохранения общего импульса.

И удивительно вот что.

До измерения импульсы обоих электронов находились в суперпозиции.

Измерение первого электрона мгновенно определяет состояние второго, даже если между ними расстояние в световые годы.

Это и называется квантовой запутанностью.

Суть запутанности в том, что после взаимодействия у электронов больше нет собственных волновых функций.

их состояние описывается одной общей функцией.

Поэтому измерение одного мгновенно влияет на другого.

Если продолжить эту мысль, получается, что существует лишь одна волновая функция, описывающая состояние всей Вселенной.

Когда мы говорим об отдельных волновых функциях, мы должны помнить, что запутывание происходит в момент взаимодействия.

Итак, с суперпозицией и запутанностью все понятно.

Они фундаментальные составляющие квантовой теории.

Осталось разобраться с измерением.

Разве не странно, что одна и та же квантовая система подчиняется разным законам в зависимости от того, смотрит на нее кто-то или нет.

Если копнуть глубже, любое измерение это просто взаимодействие квантовых систем.

Электроны взаимодействуют с фотонами, фотоны с детектором.

Мы знаем, как это происходит.

Их волновые функции эволюционируют согласно уравнению Шрёдингера.

Так зачем нам особые правила для измерений?

Если убрать их из эксперимента Шрёдингера, получится, что суперпозиция распавшегося и нераспавшегося радиоактивного атома запутывается с детектором и, как следствие, с самой кошкой.

Не забывайте, что люди тоже состоят из атомов и электронов, а значит подчиняются квантовым законам.

Когда мы открываем коробку, никакой коллапс волновой функции не нужен, мы просто запутываемся с её содержимым.

Мы видим кошку либо живой, либо мёртвой.

Как такое возможно, если она находится в суперпозиции?

Разве кто-нибудь видел кошку одновременно живой и мёртвой?

Секрет в том, что вы перед коробкой с мёртвой кошкой и вы перед коробкой с живой кошкой

Это две разные версии вас в разных реальностях, которые никогда не пересекутся.

Но откуда берутся эти разные миры?

Всё дело в частицах вокруг нас, молекулах воздуха, фотонах и других.

Ничто не мешает частицу суперпозиции запутаться с окружающей средой.

Это называется дикогеренцией.

Вселенная как бы разветвляется, создавая практически идентичные реальности.

В эксперименте Шрёдингера атом переходит в суперпозицию «распался-не распался».

Детектор запутывается с атомом.

С детектором постоянно сталкиваются частицы окружающей среды, реагирующие по-разному в зависимости от его состояния.

В результате декогеренции волновая функция разделяется.

В этот момент появляются две идентичные версии вас, по одной для каждого исхода эксперимента.

До открытия коробки вы абсолютно одинаковы, но когда вы заглядываете внутрь, то обнаруживаете либо живую, либо мертвую кошку.

Но другой результат тоже происходит, его просто видит другая версия вас.

Это многомировая интерпретация квантовой механики, сформулированная Хью Эвереттом.

Если он прав, то подобные разветвления реальности происходят с частотой, которая может стремиться к бесконечности.

В вашем теле каждую секунду происходит 5000 радиоактивных распадов.

Да, мы с вами радиоактивны.

Каждый распад либо происходит, либо нет, создавая суперпозицию.

Когда распад происходит, атомное ядро взаимодействует с окружением и становится запутанным.

Вселенная разветвляется.

Постоянное возникновение параллельных миров звучит странно, но это естественно следует из математики.

Многомировая интерпретация выглядит яснее Копенгагенской.

Существуют лишь волновые функции и уравнения Шрёдингера, которому они подчиняются.

Квантовая механика становится логичнее без постулата о коллапсе.

Существует только непрерывная эволюция по уравнению Шлёдингера, никаких разных правил для наблюдения и ненаблюдения.

Возможно, первые исследователи квантовой теории всё перепутали, и волновые функции создают более полную картину реальности, чем результаты измерений, показывающие лишь её фрагмент.

В этой картине мира вселенная снова становится детерминистской, и все происходит со стопроцентной вероятностью.

Мы просто этого не замечаем, потому что видим только крохотную часть мультивселенной.

Но математика говорит, существует гораздо больше.

Вернемся к воспоминанию Макса Тегмарка, когда он ехал на велосипеде.

Один атом в его мозге, находящийся в двух состояниях сразу, мог заставить его принять два разных решения одновременно.

Посмотреть направо и не посмотреть.

В одной реальности он выжил, в другой...

Нет.

Возбудится ли определенный нейрон в определенное время, зависит от того, превысит ли сумма его входных сигналов некоторый порог, и это может сделать нейронную сеть крайне нестабильной, наподобие погоды или поставленного вертикально карандаша.

Я ехал на велосипеде и решал, посмотреть ли вправо.

Представьте, что мое спонтанное решение, которое позволило мне уцелеть, зависело от того, попадет ли всего один атом кальция в конкретное синаптическое соединение моей префронтальной коры,

сигнал, запускающий целый каскад действий других нейронов в мозге под общим условным названием «давай посмотрим».

И если бы этот атом кальция оказался в двух местах сразу, то через полсекунды мои глаза смотрели бы сразу в двух направлениях, а тело оказалось бы сразу в двух местах, одним из которых был бы морг.

Это стало бы моей собственной версией эксперимента с котом Шрёдингера, где я исполнял бы роль кота.

Меня мучил простой вопрос.

Если частицы могут находиться в нескольких местах одновременно, почему мы этого не видим?

Ответ я нашел в старой диссертации Хью Эверетта, купленной в книжном магазине, где продавали анархистскую литературу.

Его идея оказалась поразительно простой.

Волновая функция никогда не схлопывается.

Никогда.

Представьте эксперимент.

Вы ставите игровую карту на ребро и закрываете глаза.

По законам квантовой механики, через секунду карта падает одновременно в обе стороны, и лицом вверх, и лицом вниз.

Когда вы открываете глаза, происходит нечто удивительное.

Ваше сознание тоже разделяется.

В одной реальности вы видите карту лицом вверх и радуетесь.

в другой лицом вниз и огорчаетесь.

Эти две версии вас существуют одновременно, но не знают друг о друге.

Каждая считает себя единственной реальной.

Такое разделение происходит постоянно с каждым квантовым событием.

Когда космический луч вызывает или не вызывает мутацию.

Когда погодные условия приводят или не приводят к урагану.

Когда вы принимаете то или иное решение.

История постоянно ветвится.

Создавая бесчисленные параллельные вселенные.

Их больше, чем песчинок во всей нашей вселенной.

В каждой из них разыгрывается своя версия событий.

Любая возможная история, не нарушающая законам физики.

Это открытие потрясло меня.

В мае 1999 года, ожидая рождения первенца, я мучился странными мыслями.

Я знал, что в одних вселенных роды пройдут успешно, в других...

Нет, о чем тогда я надеялся?

Ведь я окажусь во всех этих реальностях одновременно.

Надеяться на хороший исход в большинстве вселенных тоже бессмысленно.

Эта доля уже предопределена квантовыми законами.

Может быть, наши эмоции не поспевают за квантовой механикой?

Как заметил Эверетт, мы не чувствуем, что вращаемся вокруг Солнца со скоростью 30 км в секунду.

Точно так же мы не чувствуем постоянного вертления реальности.

Если Эверетт прав и волновая функция никогда не коллапсирует, а просто разветвляется, то откуда берется случайность в квантовых экспериментах?

Представьте, что вы подбрасываете монету.

Согласно квантовой механике, монета падает одновременно и орлом вверх, и орлом вниз, создавая суперпозицию двух миров.

В одном мире вы видите монету орлом вверх, в другом — решкой.

Но каждая ваша копия видит только один определенный результат.

Подбросив монету 4 раза, вы получите 16 возможных исходов.

В большинстве случаев примерно половина монет падает орлом вверх.

Лишь в двух из 16 исходов все 4 подбрасывания дадут один результат.

При увеличении числа подбрасываний картина становится интереснее.

Математик Эмиль Боррель доказал, что если подбрасывать монету бесконечное число раз, то почти во всех ветвях реальности вы увидите, что монета падает орлом вверх ровно в 50% случаев.

Это означает, что почти все ваши копии в параллельных мирах будут наблюдать последовательность, которая выглядит случайной, хотя уравнение Шрёдингера, управляющего волновой функцией, полностью детерминистично.

Если записать результаты как 1 и 0, то полученная последовательность будет выглядеть как случайный набор цифр.

Теорема Борреля говорит, что не только соотношение орлов и решек будет примерно 50 на 50, но и последовательность будет выглядеть случайной, без повторяющихся паттернов.

Интересно, что эта иллюзия случайности не уникальна для квантовой механики.

Представьте, что технологии будущего позволят клонировать вас во сне и поместить копии в комнаты с номерами 0 и 1.

Когда ваши копии проснутся, обеим будет казаться, что номер их комнаты совершенно случайен и непредсказуем.

Если многократно повторить такое клонирование, то почти во всех случаях последовательность номеров комнат будет выглядеть случайной.

Суть в том, что всякий раз, когда вас клонируют, вы субъективно воспринимаете этот процесс как случайность.

Квантовая механика кажется нам случайной, хотя сама волновая функция развивается по строгим правилам.

Почему так?

Дело в том, что уравнение Шрёдингера описывает, как единственный вы превращаетесь во множество версий себя в разных вселенных.

Это похоже на клонирование в нашем примере.

Вы один, но после квантового события вы становитесь несколькими копиями, каждая из которых видит только свой результат и считает его случайным.

Работа Хью Эверетта остается спорной, но я уверен, он был прав, и волновая функция никогда не коллапсирует.

Когда-нибудь его признают гением, равным Ньютону и Эйнштейну, по крайней мере в большинстве параллельных вселенных.

В нашей вселенной его теорию десятилетиями игнорировали.

Он забросил физику, замкнулся, начал много курить и пить, и умер от сердечного приступа в 1982.

В нашей вселенной его не приняли сразу на физический факультет Принстона, и из-за нехватки времени диссертация осталась его единственной работой.

В других вселенных, вероятно, его приняли сразу, и он успел добиться признания в традиционных областях науки.

Это могло стать началом карьеры, подобной Эйнштейновской.

Специальную теорию относительности тоже встретили с подозрением, особенно учитывая тот факт, что ее выдвинул не представитель академического сообщества, а служащий патентного бюро.

Но ее нельзя было игнорировать, поскольку Эйнштейн уже сделал себе имя другими открытиями.

Так же как Эйнштейн, войдя в академическую среду, смог открыть общую теорию относительности, Эверетт, получив профессорскую должность, сделал новые прорывы столь же замечательные, как и первый.

Как бы я хотел знать, что именно он открыл.

Мы наконец подобрались к ответу на наш главный вопрос.

Почему же мы не видим предметы в двух местах одновременно?

Ответ оказался неожиданным.

Квантовая механика требует секретности.

Объект может находиться в двух местах сразу только до тех пор, пока эта информация остается тайной для остального мира.

Как только секрет раскрывается, даже если его узнает всего одна частица, суперпозиция исчезает.

Представьте, что произойдет, если один единственный фотон света отразится от предмета, находящегося в двух местах сразу.

Через наносекунду этот фотон сам окажется в двух разных положениях, неся информацию о том, где находился предмет.

Информация о нем перестает быть секретной.

Вот почему мы никогда не видим макрообъекты в двух местах сразу.

Не потому что они большие, а потому что их трудно изолировать.

Шар для боулинга каждую секунду сталкивается с триллионами триллионов фотонов и молекул.

Его суперпозиция разрушается быстрее, чем успеваем моргнуть.

А вот одинокий электрон в вакууме может существовать около секунды без столкновений с другими частицами.

Этого более чем достаточно, чтобы увидеть его квантовые свойства.

Внутри атома электрон делает полный оборот за триллионную долю секунды, поэтому легко может находиться сразу со всех сторон ядра.

Для разрушения квантовой суперпозиции не нужен наблюдатель человека или какое-то сознание.

Достаточно одной частицы, которая узнает секрет.

Квантовый мир исчезает не потому, что мы на него смотрим, а потому что невозможно посмотреть на него, не разрушив его тайну.

Природа оказалась глубже и интереснее, чем мы думали.

Параллельные реальности существуют, но они остаются навсегда разделенными.

Как только информация о них становится доступной окружающему миру, они теряют способность влиять друг на друга.

Квантовый мир не исчезает, он просто очень хорошо хранит свои секреты.

В последние годы наблюдается всплеск интереса к квантовым компьютерам.

Они могли бы использовать квантовые эффекты для ускоренного решения некоторых задач.

Например, расшифровки кодов, которые защищают вашу банковскую карту.

Современным компьютерам на это потребовалось бы больше времени, чем возраст вселенной.

Квантовый же компьютер справился бы за минуты.

Как говорит пионер квантовых вычислений Дэвид Дойч, квантовые компьютеры распределяют информацию по огромному числу версий самих себя в мультиверсе.

Фактически, они используют параллельные вселенные как вычислительный ресурс.

Но построить такую машину невероятно сложно.

Главная проблема — это изоляция квантовой информации от окружающего мира, чтобы дегагеренция не разрушала квантовые суперпозиции.

Современные квантовые компьютеры могут хранить лишь несколько кубитов информации, в то время как ваш смартфон — миллиарды битов.

В 2000 году разгорелся интересный спор.

Знаменитый физик Роджер Пенроуз выдвинул смелую идею.

Что если наш мозг — это квантовый компьютер?

Обычный компьютер работает с битами информации, нулями и единицами.

А квантовый компьютер может держать биты в суперпозиции, в состоянии 0 и 1 одновременно.

По сути, он распределяет вычисления между множеством параллельных вселенных, получая ответ быстрее, чем это возможно в нашем классическом мире.

Проблема в том, что квантовые состояния очень хрупкие.

Даже лучшие лаборатории мира могут удерживать всего несколько квантовых битов, и для этого нужен глубокий вакуум и температура близкая к абсолютному нулю.

А как насчет теплого и влажного мозга?

Макс Тегмарк решил проверить это математически.

Он применил формулу дикогеренции к нейронам.

Это нервные клетки, которые передают электрические сигналы в мозге, перемещая заряженные атомы натрия и калия.

Когда нейрон активируется, около миллиона атомов натрия перемещаются внутрь клетки.

Если мозг действительно квантовый компьютер, тогда нейрон должен находиться в суперпозиции активного и неактивного состояний.

Миллион атомов натрия должны быть одновременно и внутри, и снаружи клетки.

Но квантовый компьютер работает только пока его состояние остается тайной для внешнего мира.

Так как долго нейрон может хранить в секрете свое состояние?

Расчеты дали интересный результат.

Квантовая суперпозиция в нейроне

разрушается за ничтожные доли секунды.

Это время, за которое случайная молекула воды сталкивается с одним из атомов натрия и измеряет его положение, разрушая суперпозицию.

Выходит, что если бы ваш мозг работал как квантовый компьютер, то вы должны были бы думать со скоростью 10 триллионов мыслей в секунду.

Было бы счастьем обнаружить у нас в голове квантовый компьютер, но числа говорят другое.

Нельзя построить квантовый компьютер в теплом влажном месте, где информация постоянно утекает в окружающую среду.

Однажды Максу Тегмарку пришла в голову идея квантового суицида.

Он долго размышлял, возможен ли эксперимент, доказывающий реальность Эвриотовских параллельных вселенных, и в итоге придумал такой.

Представьте квантовый пулемет, который стреляет в зависимости от исхода квантового измерения.

Он помещает частицу в суперпозицию двух равновероятностных состояний, а затем измеряет.

Если частица оказывается в первом состоянии, пулемет стреляет, если во втором, щелкает.

Допустим, пулемет срабатывает раз в секунду.

Независимо от веры в параллельные вселенные, вы услышите случайную последовательность.

А теперь экстремальный шаг.

Вы подставляете голову и ждете.

Что же произойдет?

Это зависит от того, реальна ли Эвереттовская вселенная.

Если нет, то у каждого измерения только один исход.

Вы услышите один-два щелчка, потом выстрел и всё.

Вероятность прожить минуту меньше одной квинтиллионной.

А если же параллельные вселенные реальны, то после каждого измерения существуют две вселенные.

В одной вы живы, в другой мертвы.

Но сознание может быть только у живой версии.

значит вы услышите только щелчок, щелчок, щелчок, щелчок.

После 10 щелчков вы исключите коллапс волновой функции с уверенностью 99,9.

Чтобы проверить исправность пулемета, вы убираете голову и видите, что выстрелы и щелчки снова чередуются.

Однако есть тонкость.

Если вы позовете друга понаблюдать, он увидит, что вы быстро погибаете, потому что он остается живым во всех вселенных,

а не только в тех, где выживаете вы.

Единственное, в чем он убедится, что вы сумасшедший.

Многие физики были бы рады, если бы на смертном адре всезнающий Джин дал ответ на любой физический вопрос.

Но что если бы Джин запретил рассказывать об этом другим?

Возможно, величайшая ирония квантовой механики в том, что если Эверетт прав, то с помощью квантового суицида вы лично убедились бы в существовании параллельных вселенных.

но никого другого убедить не смогли бы.

Конечно, вы могли бы провести эксперимент коллективно, присоединив квантовый триггер не к пулемету, а к атомной бомбе.

Тогда вы окажетесь в тех вселенных, где все ваши друзья или мертвы, или живы.

Но после этого они вряд ли останутся вашими друзьями.

Если считать все потенциально смертельные события вашей жизни экспериментами с квантовым суицидом, не получится ли, что вы должны ожидать бессмертия?

Ответ можно получить простым способом.

Просто подождать и увидеть.

Если однажды, после невероятной совпадения, вы окажетесь самым старым человеком на Земле, то, скорее всего, так и есть.

Но не ждите, что люди вокруг вас тоже станут невероятно старыми.

Как и в эксперименте с квантовым суицидом, только вы останетесь жить в тех ветвях реальности, где выжили.

Мысленный эксперимент с квантовым суицидом очень похож на опыт с кошкой Шредингера.

Нужно всего лишь поместить самого наблюдателя внутрь коробки.

Только тот, чья жизнь зависит от квантовой неопределенности, может различить интерпретации квантовой механики.

По Копенгагенской интерпретации, после первого испытания вероятность выживания составляет 50%.

При каждом следующем испытании она уменьшается вдвое.

После достаточного числа попыток, вероятность выживания становится практически нулевой.

Но в многомировой интерпретации Эверетта картина иная.

После каждого испытания реальность разветвляется.

В одной версии экспериментатор погибает, в другой выживает.

И поскольку только живой наблюдатель может осознать происходящее,

Он будет всегда находиться в той ветве реальности, где выжил.

Это и есть квантовое бессмертие.

Однако Макс Тегмарк, предложивший этот мысленный эксперимент, уточнил три важных условия.

Для успеха квантового бессмертия нужно строгое их соблюдение.

Первое.

Источник случайности должен быть квантовым, а не классическим, чтобы вы действительно оказывались в суперпозиции живого и мертвого.

Второе.

Смерть должна наступать быстрее, чем вы успеете осознать исход, иначе вы просто получите очень несчастную версию себя, знающую о несбежной смерти.

И третье.

Эксперимент должен гарантированно вас убивать, а не просто травмировать.

В 2001 году философ Дэвид Льюис прочитал лекцию с интригующим названием «Сколько жизней у кота Шрёдингера».

Это было его первое и последнее выступление о квантовой механике.

Через 4 месяца Льюис умер.

В этой лекции, опубликованной посмертно, он поделился пугающей идеей.

Если многомировая интерпретация верна, то наблюдатель должен всегда оказываться в тех ветвях реальности, где он выживает.

А поскольку все причины смерти в конечном счете имеют квантово-механическую природу,

Наблюдатель должен субъективно ожидать с уверенностью вечного выживания, несмотря на любые опасности.

Однако такое гарантированное выживание не означает хорошее здоровье и самочувствие.

По мнению Льюиса, такое выживание привело бы к бесконечному угасанию тела, как в древнегреческом мифе о Тифоне, вечно стареющем, но не способном умереть.

Макс Тегмарк не согласился с этим мрачным прогнозом.

Проблема в том, что реальная смерть почти никогда не удовлетворяет трем перечисленным условиям.

Смерть — не бинарное событие, а постепенный процесс затухания сознания.

Когда вы умираете от болезни или даже от сердечного приступа, ваше сознание угасает постепенно.

Нейроны отключаются не все сразу.

Ваше самосознание размывается и растворяется.

Нет резкой границы между жизнью и смертью, есть только континуум состояний.

Именно эта плавность перехода делает квантовое бессмертие в реальном мире невозможным.

Да, существуют ветви реальности, где вы выживаете в любой опасной ситуации, но мера существования этих ветвей стремительно уменьшается с каждым последующим испытанием.

Представьте, что вы — волновая функция.

С каждым квантовым выбором между жизнью и смертью амплитуда вероятности тех миров, где вы выживаете, становится все меньше.

Ваше существование становится все менее весомым в общей структуре мультивселенной.

Это похоже на радиосигнал, который становится все слабее, пока не превращается в едва различимый шепот среди космического шума.

Вы можете формально продолжать существовать, но при такой ничтожной мере можно ли говорить о полноценном сознании?

Многие из ученых, даже те, кто поддерживает многомировую интерпретацию, отвергают идею квантового бессмертия.

Дэвид Дойч, один из пионеров квантовых вычислений, в своей книге «Начало бесконечности» пишет, что

Такой способ применения вероятностей не следует напрямую из квантовой теории.

Он требует дополнительного предположения, а именно, что при принятии решений нужно игнорировать истории, в которых лицо, принимающее решение, отсутствует.

Мое мнение, что это предположение ложно.

Физик Шон Кэролл, еще один сторонник многомерной интерпретации, также отвергает идею квантового бессмертия.

Кэрол подчеркивает, когда мир разветвляется, будущие версии вас становятся разными личностями.

Нельзя выбрать одну из них как настоящую и игнорировать гибель остальных.

Лев Вайтман указывает на ту же проблему.

Даже если смерть мгновенна, это не причина игнорировать нормальные вероятности.

Большое количество миров, где вы мертвы – достаточная причина не играть в такие опасные игры с реальностью.

Я теперь не вполне убеждённый в действительности эксперимента с квантовым суицидом и в реальности квантового бессмертия, поскольку и то, и другое критически зависит от существования в природе бесконечно делимого математического континуума, в чём я сильно сомневаюсь.

Но кто знает?

Когда наступит роковой день и вы будете уверены, что ваша жизнь подошла к концу, помните, не надо говорить себе, что от вас ничего не останется, поскольку это может оказаться не так.

Возможно, вы лично убедитесь, что параллельные вселенные существуют.

Спор о том, как понимать квантовую механику, длится уже столетия.

Верить ли в коллапс волновой функции или в мультивселенную?

За это время возник целый зоопарк интерпретаций.

Копенгагенская, многомировая, транзакционная, реляционная и так далее.

Можно подумать, что если ученые так долго спорят, то будут спорить еще столетия.

Но за последние годы ситуация резко изменилась.

Из работ Эверетта, Цей и других ученых стало ясно.

Даже если отбросить спорный постулат о коллапсе волновой функции, сохранив лишь уравнение Шрёдингера, мы все равно будем субъективно ощущать, что волновая функция коллапсирует.

Мы просто не замечаем параллельные вселенные.

Раньше многие физики считали, что квантовая механика действует только на атомных масштабах.

Но простой эксперимент с двущелевой интерференцией успешно повторили и с атомами, и даже с огромными молекулами из тысяч атомов.

А ученый из MIT Кит Шваб сейчас руководит лабораторией, где создает металлические стержни в квантовой суперпозиции.

Они достаточно большие, чтобы увидеть их невооруженным глазом.

А группа Антона Цайлингера в Вене даже обсуждала возможность проделать такой эксперимент с вирусом.

Если представить, что вирус обладает примитивным сознанием, то многомировая интерпретация становится неизбежной.

Экстраполяция на человека будет лишь количественным, но некачественным отличием.

Та же группа ученых показала, что квантовые свойства фотонов сохраняются, когда они проходят в пространстве 89 километров.

Экспериментальный вердикт вынесен.

Мир действительно странный, и нам нужно научиться с этим жить.

Согласно недавним оценкам, более четверти валового национального продукта США основывается сейчас на изобретениях, возникших благодаря квантовой механике, от лазеров до компьютерных чипов.

А новейшие технологии, такие как квантовая криптография и квантовые вычисления,

явным образом используют мультиверс и работают только если волновая функция не коллапсирует.

Эти прорывы вызвали значительные изменения во взглядах физиков.

Макс Теггмарк провел опросы в 1997 году на квантовой конференции и в 2010 году в Гарварде.

Он спрашивал ученых, какая интерпретация им ближе.

Выяснилось, что произошел радикальный сдвиг.

После десятилетий доминирования Копенгагенской интерпретации, ее поддержка упала с 30% до нуля.

Напротив, Эвереттовская многомировая интерпретация, которая 10 лет оставалась незамеченной, а затем 25 лет подвергалась жесткой критике, в 2010 году возглавила рейтинг.

Конрад Лоренс говорил, что важные научные открытия проходят три фазы.

Сначала их игнорируют, потом свирепо атакуют, и наконец от них отмахиваются, как от общеизвестных.

Параллельные вселенные Эверетта сейчас находятся между второй и третьей фазами.

Так если мы живем в мультивселенной, то как же воспринимать мир и нашу жизнь?

Как находить смысл там, где происходит абсолютно все, что не запрещено законами физики?

27 октября 1962 года на пике Карибского кризиса советская подводная лодка у берегов Кубы была окружена американскими эсминцами.

Американцы сбрасывали учебные глубинные бомбы, пытаясь заставить подлодку всплыть.

Советский капитан решил, что началась война и приказал запустить ядерную торпеду.

Политофицер согласился, но второй офицер Василий Архипов убедил их не стрелять.

Третья мировая война не случилась тогда и никогда после.

Потому что если бы случилось, никого бы из нас здесь не было бы.

В многомировой интерпретации мы не можем существовать в ветве, где это произошло, поскольку были бы мертвы.

В этом смысле вся история – это последовательность маловероятных событий, которые привели к появлению нас, людей.

И в разных ветвях реальности существуют наши двойники.

живущие своей жизнью.

Например, есть ветви реальности, где вы президент.

Но тут надо уточнить.

Президентом все-таки будете не вы, а другая версия вас после разветвления.

Это мир низкой амплитуды с минимальной вероятностью, но он существует.

Даже критики квантового бессмертия согласны.

В любой будущий момент существует ветвь, содержащая живого преемника вас.

Может быть, где-то там Хью Эверетт все еще жив в свои 94 года, окружен правнуками и своей Нобелевской премией по физике.

Дэвид Льюис заглянул к нему на партию в шахматы и продолжение их дебатов о квантовом бессмертии.

Среди этих ветвей мы можем представить все наши надежды и мечты, стремление к лучшему миру, более счастливой жизни.

И хотя мы никогда не сможем попасть в ветви реальности, где сделали другой выбор, где наши близкие живут дольше, где история пошла иначе, но эти реальности существуют.

Это доказывает, что любые мечты осуществимы, и это может быть источником вдохновения и утешения.