Это что-то из области научной фантастики — параллельные миры, разветвлённые во времени и пространстве.
Но существуют ли такие параллельные миры?
Оказывается, по крайней мере некоторые физические теории допускают существование параллельных вселенных — по крайней мере, на квантовом уровне.
Изображение: VICTOR DE SCHWANBERG/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images
В нескольких интерпретациях квантовой механики, таких как интерпретация многих миров и теория пилотной волны, Вселенная может быть описана одним гигантским уравнением, известным как квантовая волновая функция. Каждый раз, когда где-то во Вселенной происходит квантовый (или субатомный) процесс, эта волновая функция разделяется на две части, то есть постоянно создаются параллельные вселенные.
Но никогда не было доказано, что эти интерпретации верны, при этом у них есть некоторые серьёзные недостатки, которые не позволяют им получить широкое признание.
Проблема измерения
Квантовая механика — это физическая структура, описывающая поведение крошечных частиц. Одна из причуд этой теории заключается в том, что никто не уверен, какие результаты он получит, пока не посмотрит. Например, каноническая интерпретация физической теории гласит, что электроны существуют одновременно в нескольких состояниях. Затем, когда кто-то производит измерение, электрон «выбирает» одно из этих состояний.
Эта идея может быть довольно неприятной, потому что весь смысл физики состоит в том, чтобы делать предсказания того, как будут вести себя объекты в нашей Вселенной. Если, к примеру, бросить вам мяч, вы сможете использовать свои знания физики (например, законы Ньютона), чтобы предсказать, куда он полетит. Но если бросить в вас электрон, вы не сможете точно определить, куда он приземлится.
Однако квантовая механика предоставляет нам один инструмент для предсказаний: уравнение Шрёдингера. Уравнение Шрёдингера приписывает каждой частице нечто, называемое волновой функцией, и описывает, как эта волновая функция меняется со временем. В стандартной картине квантовой механики эта волновая функция представляет собой облако вероятностей, которое описывает, где есть шанс увидеть частицу, как только люди начнут её искать. Там, где волновая функция имеет высокие значения, существует большая вероятность, а там, где она имеет низкие значения, вероятность куда ниже.
Однако эта стандартная картина сталкивается с проблемой, когда учёные действительно проводят измерения. Когда они не смотрят, волновая функция развивается сама по себе в соответствии с уравнением Шрёдингера. Ничего страшного. Но когда учёные проводят измерения, эта волновая функция «схлопывается», фактически исчезая, и частица появляется в одном из возможных мест.
Знакомство со многими мирами
Как в квантовом мире могут существовать два совершенно разных набора правил поведения волновой функции? В стандартной картине волновая функция подчиняется уравнению Шрёдингера, когда люди не смотрят, а затем немедленно схлопывается, когда люди смотрят. Это кажется … странным.
Читать ещё: Существует ли реальность, когда мы не смотрим?
В ответ на это некоторые другие интерпретации квантовой механики, в первую очередь интерпретация многих миров и теория пилотных волн, превращают волновую функцию из простого математического инструмента в реальный существующий объект. В этих интерпретациях нет такого понятия, как измерение. Нет никакого специального процесса или магического трюка, который заставил бы волновую функцию исчезнуть. Вместо этого каждой частице во Вселенной назначается собственная волновая функция, и эти волновые функции просто продолжают бесконечно развиваться в соответствии с уравнением Шрёдингера.
Когда частицы взаимодействуют, их волновые функции ненадолго перекрываются. В квантовой механике, как только это происходит, эти частицы навсегда связаны: одна волновая функция описывает обе частицы одновременно, процесс, известный как «квантовая запутанность». Когда учёные проводят измерения, они просто запускают серию запутываний, начиная с попадания частицы на детектор и заканчивая перемещением молекул в их мозге, чтобы заставить их осознавать, что только что произошло.
Но на этом запутанности не заканчиваются: каждая частица во Вселенной запутывается со всеми другими частицами, что приводит к единой универсальной волновой функции, которая описывает весь космос одним махом.
Раздвоение личности
Но даже при наличии универсальной волновой функции случайность по-прежнему является фактом жизни в квантовой механике. Чтобы объяснить это, в этих интерпретациях говорится, что волновая функция расщепляется каждый раз, когда происходит квантовое взаимодействие, и каждая дублирующая вселенная содержит один из возможных результатов. Итак, если мы посылаем электрон через экран, у него есть 50/50 шансов подняться или опуститься, например, есть одна вселенная, где электрон поднимается, и одна, где он опускается.
Этот процесс создаёт квантовую мультивселенную. Поскольку, по сути, каждое взаимодействие на каком-то уровне является квантовым взаимодействием, существуют вселенные, содержащие каждый возможный альтернативный выбор, который вы могли бы сделать за всю свою жизнь. На самом деле, в этот самый момент вы постоянно расщепляетесь, фрагментируясь и распадаясь на множество своих копий при каждом выборе, каждом движении и каждом действии.
Именно здесь мультивселенная начинает становиться немного тяжёлой, потому что не только сознательные решения приводят к расщеплению, но и каждое квантовое взаимодействие. Просто читая эту статью на устройстве, вы запускаете расщепление бесчисленных вселенных, которые абсолютно идентичны, за исключением крошечных, незначительных квантовых деталей, происходящих внутри электроники.
Это … очень много. Но есть и более серьёзная проблема. Люди воспринимают сознание как единое целое, и мозгу требуется время, чтобы интегрировать все сенсорные данные в сознательное восприятие мира. Но если мы постоянно расщепляемся и фрагментируемся, как мы можем поддерживать последовательную историю нашей собственной идентичности?
Кроме того, ни одна из этих физических теорий не объясняет, как на самом деле происходит это разделение вселенных. Как быстро это происходит и почему люди не могут это обнаружить? И как люди восстанавливают вероятности квантовой механики со всеми этими расщепляющимися вселенными — другими словами, как вселенные «знают», какое расщепление производить при каждом квантовом взаимодействии?
Эти вопросы являются областью активных исследований, поэтому неясно, действительно ли квантовая мультивселенная существует.
