Квантовая физика: Ученые говорят, что есть вероятность того, что завтра Вы проснетесь на Марсе

Исследуя тайны космоса, ученые задаются вопросом, является ли наша реальность лишь одной из множества вселенных и есть-ли в параллельной вселенной есть копия Вас...

Шел 1955 год, и заголовки газет сообщали о смерти известного ученого. Одну статью сопровождала фотография, на которой был изображен его рабочий стол, заваленный бумагами и книгами. Насколько я помню, в подписи к фотографии было указано, что среди стопок материалов находилась незаконченная рукопись.

Я был очарован этим открытием. Что могло быть настолько сложным, что этот человек, которого часто называют одним из величайших ученых всех времен, не смог завершить эту работу? Я должен был это выяснить, и на протяжении многих лет я посещал библиотеки, чтобы узнать о нем больше.

Его звали Альберт Эйнштейн. В его незаконченной работе рассматривалось то, что будет известно как теория всего, уравнение, возможно, не более дюйма в длину, которое позволит нам объединить все законы физики. Оно, как надеялся Эйнштейн, даст нам возможность заглянуть в разум Бога. «Я хочу знать его мысли», — знаменито сказал он. Я был на крючке.

Сегодня многие ведущие физики мира приступили к этому космическому поиску, далеко идущие отголоски которого распространяются на наше понимание реальности и смысла существования. Это стало бы венцом тысячелетних научных исследований, поскольку древние цивилизации также задавались вопросом о том, как была создана Вселенная и из чего она состоит. Конечная цель теории всего — объединить теорию относительности Эйнштейна с причудливым миром квантовой теории.

По сути, теория относительности изучает самые масштабные явления космоса: такие вещи, как черные дыры и рождение Вселенной. Область применения теории относительности — это не что иное, как весь космос. Квантовая теория, с другой стороны, исследует поведение материи на самом незначительном уровне. Ее область охватывает мельчайшие частицы природы, скрытые глубоко внутри атома.

Объединение этих двух областей мысли в единую и последовательную теорию — амбициозная задача, которая развивает и дополняет работу, начатую Эйнштейном. Но для этого ученые должны сначала определить важнейшую истину: откуда взялась Вселенная.

Именно здесь наши две сферы мышления резко расходятся.

Если мы придерживаемся теории относительности Эйнштейна, то Вселенная представляет собой некий расширяющийся пузырь. Мы живем на оболочке этого пузыря, и он взорвался 13,8 миллиарда лет назад, дав нам Большой взрыв. Это привело к появлению сингулярного космоса, каким мы его знаем.

Квантовая теория основана на радикально иной картине — картине множественности. Субатомные частицы, видите ли, могут существовать одновременно в нескольких состояниях. Возьмем электрон, субатомную частицу, несущую отрицательный заряд. Удивительные устройства в нашей жизни, такие как транзисторы, компьютеры и лазеры, стали возможны благодаря тому, что электрон, в некотором смысле, может находиться в нескольких местах одновременно. Его поведение бросает вызов нашему привычному пониманию реальности.

Вот ключ: точно так же, как квантовая теория заставляет нас ввести несколько электронов одновременно, применение этой теории ко всей вселенной заставляет нас ввести несколько вселенных — мультиверс вселенных. По этой логике, одиночный пузырь, введенный Эйнштейном, теперь превращается в ванну из параллельных вселенных, постоянно разделяющихся на две части или сталкивающихся с другими пузырями. В этом сценарии в отдаленных регионах может постоянно происходить Большой взрыв, представляющий собой столкновение или слияние этих пузырьков-вселенных.

В физике концепция мультивселенной является ключевым элементом ведущей области исследований, основанной на теории всего. Она называется теорией струн, которая находится в центре моего исследования. В этой картине субатомные частицы — это просто разные ноты на крошечной вибрирующей струне, что объясняет, почему у нас их так много. Каждая вибрация струны, или резонанс, соответствует отдельной частице. Гармонии струны соответствуют законам физики. Мелодии струны объясняют химию.

Согласно этому представлению, Вселенная — это симфония струн. Теория струн, в свою очередь, предполагает бесконечное число параллельных вселенных, одной из которых является наша вселенная.

Разговор, который я однажды имел с физиком-теоретиком и нобелевским лауреатом Стивеном Вайнбергом, иллюстрирует это. Представьте, что вы сидите в своей гостиной, — сказал он мне, — и слушаете радио. В комнате звучат волны сотен различных радиостанций, но ваше радио настроено только на одну частоту. Вы слышите только ту станцию, которая когерентна вашему радио; другими словами, она вибрирует в унисон с вашими транзисторами.

Теперь представьте, что ваша гостиная наполнена волнами всех электронов и атомов, вибрирующих в этом пространстве. Эти волны могут намекать на альтернативные реальности — скажем, с динозаврами или инопланетянами — прямо в вашей гостиной. Но с ними трудно взаимодействовать, потому что вы не вибрируете когерентно с ними. Мы открестились от этих альтернативных реальностей.

Мы с коллегами иногда проводим упражнение для наших аспирантов, изучающих теоретическую физику. Мы просим их решить проблему, вычислив вероятность того, что завтра человек проснется на Марсе. Квантовая теория основана на так называемом принципе неопределенности Гейзенберга, который допускает небольшую вероятность того, что мы можем существовать даже на таких далеких местах, как Марс. Таким образом, существует крошечная, но просчитываемая вероятность того, что наша квантовая волна проложит себе путь через пространство-время и окажется там.

Но если произвести расчеты, то окажется, что для этого придется ждать дольше, чем время жизни Вселенной. То есть, скорее всего, завтра вы проснетесь в своей постели, а не на Марсе. Перефразируя великого британского генетика Дж.Б.С. Холдейна, можно сказать, что реальность не только короче, чем мы предполагаем, но и короче, чем мы можем предположить.

Прошло более шести десятилетий со дня смерти Эйнштейна, но я продолжаю возвращаться к фотографии его рабочего стола, которую я видел в восьмилетнем возрасте, к работе, которую он оставил незавершенной, и к ее глубоким последствиям. В стремлении объединить два противоположных взгляда на Вселенную мы сталкиваемся с целым рядом глубоко тревожных вопросов. Можем ли мы также существовать в нескольких состояниях? Что бы мы делали, если бы выбрали другую карьеру? Вышли бы замуж за другого человека? Что, если бы мы могли каким-то образом изменить важные эпизоды нашего прошлого? Как однажды написал Эйнштейн: «Различие между прошлым, настоящим и будущим — это всего лишь упрямая иллюзия».

Возможно, существуют наши копии, живущие совершенно другими жизнями. Если эта теория всего верна, то, возможно, существует параллельная вселенная, где мы — миллиардеры, замышляющие свою следующую эскападу, или бродяги, отчаянно ищущие пропитание. Кто знает? Возможно, простая квантовая развилка на дороге изменит все.

Мичио Каку — профессор физики в Городском университете Нью-Йорка и автор книги «Уравнение Бога».