На лужайке Эйнштейна. Что такое ничто, и где начинается всё - Гефтер Аманда

Мы вошли в ресторан и сели за тот же самый столик, в чем оба готовы поклясться, хотя, подозреваю, это могла быть какая-то общая ложная память. После того как у нас приняли заказ, я достала ноутбук.

– Посмотри, – сказала я. – Вот список ключевых идей.

Я зачитала их по пунктам, одну за другой.

Первое: ничто определяется как бесконечное, неограниченное, однородное состояние. Это означает, что «нечто» – это конечное, ограниченное состояние. Для того чтобы ничто превратить в нечто, нужна граница.

Второе: не существует ненулевых сохраняющихся величин. Все – в каком-то смысле ничто.

Третье: все в физике, по-видимому, определяется граничными значениями. На горизонтах.

Четвертое: законы физики имеют смысл только в системе отсчета единичного наблюдателя, единичного светового конуса.

Пятое: в рамках одной системы отсчета вся зависящая от наблюдателя космическая история будет разворачиваться в соответствии с подходом «сверху вниз» в космологии и принципом отложенного выбора Уилера.

Шестое: принцип дополнительности Сасскинда и голографическое пространство-время предполагают, что за пределами моего горизонта нет ничего реального. Как будто область, вырезанная моим световым конусом, – это вся реальность.

Седьмое: положительное значение нашей космологической постоянной гарантирует, что для любой заданной системы отсчета существует непреодолимая, зависящая от наблюдателя граница. Вселенная принципиально фрагментирована. Можно ждать вечно, но ты никогда не увидишь ее целиком.

Восьмое: аномально низкая мощность квадрупольной компоненты реликтового излучения, по-видимому, указывает, что размер всей Вселенной – это размер ее видимой части.

Девятое: реляционный характер квантовой механики и неизбежные ограничения, связанные с гёделевской самореференцией, доказывают, что субъект никогда не может быть объектом в своей собственной системе отсчета и что, в свою очередь, мир всегда разбит на части.

Десятое: М-теория, наше самое лучшее описание физического мира на сегодня, похоже, не содержит онтологии.

Одиннадцатое: реальность принципиально зависит от наблюдателя. Каждый ингредиент гипотетической окончательной реальности, каждый пункт, выписанный нами на салфетку в калифорнийской блинной, был вычеркнут. Ничто не инвариантно. Ничто в конечном счете не реально.

– Впечатляющая картина, – сказал отец.

Мягко сказано! Жуть брала, насколько это все укладывалось вместе. Но во что именно? В Ничто?

– Как ты думаешь, что все это значит? – спросила я.

– Я думаю то же, что и ты думаешь, – сказал он. – Это все – ничто, H-состояние, оно только выглядит чем-то, когда у тебя есть ограниченная внутренняя перспектива. Но у тебя и должна быть ограниченная внутренняя перспектива, потому что никакой внешней перспективы нет. Нет никакого «снаружи». Но есть возможность преобразования, которое можно выполнить, чтобы перейти в систему отсчета, связанную со светом, горизонтом, и возвратиться обратно в ничто, которое всегда рядом.

Да, я именно так и думала. Определить ничто как бесконечное, неограниченное и однородное состояние – у этого было два следствия: ничего нет вовне, и ничто никогда не изменится. На первый взгляд, идея представлялась обреченной: если ничего не может измениться, то как могла родиться Вселенная? Но ответ таился в первом принципе космологии Смолина: ничто дает рождение внутри себя. Вселенная рождается только внутри некоторой ограниченной системы отсчета, где и разворачивается ее история – из настоящего в прошлое. Вселенная осуществляется сверху вниз, но только относительно этой системы отсчета. За пределами этой системы отсчета нет ничего.

Невозможность божественной перспективы указывает на отсутствие какой-либо реальности за пределами точки зрения единичного наблюдателя. В конце концов, почему все законы физики должны быть определены в рамках единой системы отсчета, если в рамках той же системы отсчета не определена вся Вселенная?

– Знаешь, если ты начал с предположения, что внутренние системы отсчета создают Вселенную путем преобразования безграничного ничто в ограниченное что-то, то тебе и следовало ожидать, что осмысленная физика возможна только в пределах одной системы в один момент времени, с вылезающим бессмысленным избытком информации всякий раз, когда по ошибке из внимания ускользает наличие горизонта, – сказала я. – И если единственная система отсчета обозначает границу реальности, ты бы решил, что располагаешь свидетельствами отсутствия чего-либо за пределами космического горизонта.

– Свидетельства вроде аномально низкой мощности квадрупольной компоненты реликтового излучения? – спросил отец, улыбаясь.

Я улыбнулась в ответ. Заманчивая перспектива!

Одно было ясно: ключом к существованию была граница. С самого начала я подозревала, что одних световых конусов было бы недостаточно. Если времени бесконечно много, любой световой конус охватит все H-состояние, превращая нечто обратно в ничто. Казалось, что требовалось что-то более надежное, что-то вроде постоянной границы, обеспечиваемой темной энергией. Опять же, предположим, было бы достаточно сказать, что ни один наблюдатель не может измерить себя сам. Предположим, гёделевская неполнота и невозможность проводить измерения над собой удерживают ничто в его гавани, и тогда мир навсегда останется разделенным пополам – на наблюдателя и наблюдаемое.

Чтобы ничто превратить в нечто, требуется ограничить информацию конечным количеством, которое можно получить из бита. «Что-то информационно-теоретического характера лежит в основе физики, пространства-времени, самого существования, – написал Уилер по дороге в больницу в 1986 году. – Этой короткой фразой я бы ответил на просьбу о последнем слове, прежде чем я оставлю эту землю».

Я задавалась вопросом, почему из всех глубочайших мыслей, бродивших в его голове, Уилер выбрал именно эту в качестве своего последнего слова о природе реальности. Почему не самонастраивающийся контур природы? Или границу границы? Почему информация?

Теперь я начала понимать, чем информация в действительности была – асимметрией. Чтобы зарегистрировать бит информации, вам необходимо два различных состояния: черный или белый, спин вверх или спин вниз, 0 или 1. Вам нужна двоякость. Ведь энтропия была мерой недостающей информации, а вместе с энтропией появляется симметрия. Равномерно распределенный по объему газ – воплощение высокой энтропии; он всюду почти одинаков, предельно симметричен. А что такое симметрия? Это избыточность описания, избыточность информации[56]. Если вам надо описать шестиконечную снежинку, то информация, которая для этого требуется, описывает лишь один из ее углов и их число. Вам не нужна индивидуальная информация по каждому углу снежинки отдельно, потому что она будет в точности повторяться снова и снова. Шестиконечная снежинка симметрична, и потому одна и та же информация повторяется шесть раз. Чем больше в чем-то симметрии, тем меньше в нем информации.

В H-состоянии, придуманном отцом, все одинаково. Это состояние совершенной симметрии. А значит, информация, содержащаяся в нем, нулевая, что вполне резонно, если учесть, что мы имеем дело с ничем. И как же получить информацию из H-состояния, превращая ничто в нечто? Обозначить границы. Граница нарушает симметрию, создавая информацию. Но граница зависит от наблюдателя, как и информация, которую она создает.

«В классической физике вы можете определить состояние какой-то системы, а потом придет кто-то другой и тоже определит состояние той же самой системы и получит тот же самый результат, что и вы, – говорил нам Журек. – В квантовой механике такое, как правило, невозможно».

Теперь я поняла, почему это было невозможно. Проведение квантовых измерений сводится к выбору системы отсчета. В небулевой суперпозиции любых возможных точек зрения не существует никакой дифференциации, никакой информации. Квантовая интерференция уже позаботилась об этом. Когда вы делаете измерения, выбрав одну точку зрения в рамках булевой логики, ограничивающей возможные ответы двумя – «да» или «нет», вы нарушаете симметрию суперпозиции и создаете наугад бит информации. «Все дело в интерактивности, – сказал Журек, – это ключ к разгадке, как устроена Вселенная».