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

Мой план заполучить для нас постоянный пресс-пасс и доступ к внутреннему миру физики сработал, но где-то по пути я сбилась с курса, начала употреблять личные местоимения в единственном числе, организовывать жизнь под себя. Конечно, это должно было случиться, но все же… Пять лет назад, весенним днем, когда я решила поехать на конференцию в Дейвисе без него, я, сама того не зная, запустила цепь событий, которые закончились здесь, в офисе, в рабочем кресле, в одиночестве. Написано ли прошлое теперь несмываемыми чернилами? Взгляни я на вещи иначе, получила бы я теперь другую волновую функцию? Выбрала бы новую историю? Запустила бы квантовый процесс идущего сверху вниз сожаления?

А как вся эта история теперь видится глазами отца? Смотрит ли он с гордостью издалека, как его дочь живет общей мечтой, чувствует ли причастность к миру физики опосредованно через ее жизнь, счастливо проводя время в тихом пригороде? Или он погряз в ежедневных заботах, продолжая свою жизнь по инерции и наблюдая, как его идеи ускользают от него, его собственное изобретение скрывается за горизонтом, как последняя электричка или угнанный автомобиль? Может быть, в какой-то другой вселенной мы бежали без оглядки с лужайки перед домом Эйнштейна. А может быть, мы по-прежнему продолжали поиск реальности вместе. Может быть, Уилер был еще жив и шел дождь. Это не имело значения, однако, потому что я живу в этой Вселенной.

– Какой стыд, что мы так и не поговорили с ним еще раз, – сказал отец.

Я кивнула в знак согласия и с сожалением глотнула холодной газировки.

Был разгар лета в Бостоне, родители приехали из Филадельфии, чтобы меня навестить. Втроем мы сидели на моем балконе, с видом на залитый солнцем Мемориал-драйв и реку Чарльз. Бостонский городской пейзаж на противоположном берегу отражался в стакане газированной воды. Счастливая мать занималась вязанием, пока мы с отцом говорили, как обычно, о физике. Это была идеальная модель идеального дня.

– А почему вы этого не сделали? – спросила мама, не отрывая глаз от вязания.

– Мы не могли, – сказала я. – Около года назад я связалась с Кеном Фордом, его бывшим сотрудником. Я хотела узнать, можем ли мы организовать интервью с ним, но Форд сказал мне, что Уилер переехал в дом престарелых. Это не значило, конечно, что мы не можем его посетить, но мне показалось тогда, что это получилось бы как-то слишком неуважительно.

– С каких это пор тебя беспокоит, что уважительно, а что нет? – рассмеялась мама.

– Мы могли бы прикинуться врачами и войти в его комнату, – сказал отец. – Мы бы начали задавать ему процедурные медицинские вопросы, но потом мы спросили бы его о природе реальности. Вы испытываете затруднение при дыхании? Вы испытываете тошноту? Что это значит, что граница границы равна нулю?

– Ты же врач! – сказала я.

Он усмехнулся:

– О, да!

– Во всяком случае, он тогда уже настолько плохо слышал, что разговор был бы невозможен, – сказала я.

– А что теперь? – спросила мама.

– Я не знаю.

Это было угнетающе. Казалось, что с уходом Уилера тайна его загадочных фраз приобрела еще более глубокий смысл. Конечно, я знала, что он еще не нашел ответы на свои вопросы о Вселенной, – иначе мы бы услышали об этом. Имя Уилера получит всемирную известность как ученого, сделавшего значительный вклад в фундаментальную физику. Нобелевский комитет, возможно, соберется и примет соответствующие решения. Но на этом физика не закончится, и я была убеждена, что вопросы Уилера были ключами к разгадке тайн реальности.

Может быть, я просто хотела поверить в это, потому что это было так романтично и так захватывало, что заставляло меня чувствовать себя важной, как будто я каким-то образом несла факел Уилера, который он намеревался вручить какому-нибудь выдающемуся физику в тот день в Принстоне, но его зрение ослабло, и он ошибочно передал его мне. Нам. Теперь, спустя годы, его пламя замерцало, угрожая погаснуть, и все, что я могла разглядеть, – это был дымок, мелькающий в воздухе, как крысиный хвост.

– А как насчет людей, которые его знали? – спросил отец. – Его бывшие студенты? Они имеют представление о том, что Уилер думал об этом.

Я подскочила в кресле.

– Точно! Мы можем поговорить с людьми, которые знают, что он имел в виду, произнося эти слова. Мы могли бы сказать, что пишем про это статью.

– Зачем мне писать статью? – спросил отец.

Хорошо.

– Ладно, тогда мы скажем, что мы пишем книгу.

– Ты пишешь книгу, – сказала мама.

Я кивнула:

– Ты права.

Это было правдой – в некоторой степени. Мы говорили об этом на протяжении многих лет – с тех пор, как мой отец предложил написать книгу вместе, как только мы найдем ответ на загадку Вселенной, книгу, которую, как я мечтала, когда-нибудь представил бы сам Джон Брокман. Каждый раз, когда я посещала дом моих родителей, мы с отцом, уходя наверх в нашу физическую библиотеку, говорили маме в оправдание, что мы должны «работать над нашей книгой». Каждый раз, когда я отказывалась пойти с друзьями на вечеринку, предпочитая посидеть над книгами по физике, я говорила им, что занята «работой над нашей книгой». «Наша книга» стала центральным персонажем в нашей жизни, и все же она существовала не иначе как отдаленная мечта. Ни одного слова не было написано в ходе этой работы. Она состояла исключительно в исследовании Вселенной. Она была делом нашей жизни. Думая о ней, я прихожу к выводу, что никогда на самом деле не делала различия между моей жизнью, нашей книгой и Вселенной. Если бы я была по-настоящему честна с самой собой, я была бы вынуждена признать, что, хотя я и не согласна с Бостромом относительно симулированной реальности, у меня всегда было такое чувство, что я живу внутри нашей книги, которая материализуется, как только мы разгадаем тайны Вселенной. Написание книги всегда означало поиски ответа, и ответ всегда принимал форму книги, которой суждено было когда-нибудь остаться одной в нашей опустевшей библиотеке.

Практически все оказалось взаимосвязано. Мы говорили людям, что пишем книгу, чтобы расспросить их про загадки Уилера, и, в свою очередь, решения этих загадок позволило бы нам, наконец, написать свою книгу. Это была жизнь, имитирующая магическое искусство. Самозапускающееся заблуждение.

Центр астрономии и астрофизики имени Кэхилла в Калифорнийском технологическом институте располагается в здании, выстроенном в странном современном стиле. Оно выглядит так, как будто его возводила калибровочная сила, совмещая несколько несоответствующих друг другу систем отсчета.

Мы с отцом приехали в город Пасадену в Калифорнии, чтобы поговорить с Кипом Торном, одним из бывших студентов Уилера. Я заметила, что отец взволнован перед встречей со знаменитым физиком.

– Я всегда думаю о нем как о герое фильма «Звездный путь», – сказал он, когда мы подошли к зданию.

Чтобы найти дорогу от вестибюля на первом этаже до кабинета Торна, потребовалось немало усилий. Мы долго плутали в странной хитроумной системе коридоров.

Торн действительно немного походил на капитана Пикара – такой же высокий и лысый, но с остроконечной козлиной бородкой. Он любезно нас приветствовал и предложил присесть.

– Мы разговаривали с Джоном Уилером на конференции несколько лет назад, и он тогда сказал две довольно загадочные фразы, – начала я. – Он сказал, что Вселенная – это самонастраивающийся контур, а затем, в ответ на вопрос о Вселенной, образованной из ничего, он сказал, что граница границы равна нулю. Можете ли вы рассказать нам что-нибудь о том, что эти фразы означают?

– Рассуждая математически о границе границы, вы можете рассчитывать вывести некоторые геометрические свойства пространства-времени, например его кривизну. Я не знаю, как использовать это в объяснении рождения Вселенной. Эта идея никогда не казалась мне особенно полезной. Мы с Джонни расходились во мнениях относительно полезности этого принципа.

Мы с папой и Кипом Торном (в центре).

Фото: Д. Э. Бойд.

Было ясно, что Торну больше нечего сказать по этому поводу. В своей системе отсчета он видел сейчас две копии одного и того же разочарованного лица.

– Хорошо, – сказала я. – А что вы можете сказать насчет самонастраивающегося контура?

– Существует точка зрения, принятая и Уилером, согласно которой системы становятся классическими только тогда, когда за ними наблюдают. До наблюдения их поведение не определено, в соответствии с законами квантовой механики. Наблюдение обрезает волновую функцию. Таким образом, Уилер представлял себе рождение и эволюцию Вселенной как квантового объекта, до тех пор пока ее естественное развитие не привело к возникновению жизни. Живые существа оказались в состоянии проводить наблюдения, доопределяя состояние Вселенной и делая его классическим. Контур оказывается самонастраивающимся в том смысле, что наблюдения проводятся изнутри Вселенной, а не извне. Когда я говорю это, все звучит довольно просто, но, на мой взгляд, идея гораздо глубже, чем кажется.

Я кивнула.

– Именно биологическая жизнь необходима, чтобы проводить наблюдение?

– Я думаю, что он так считал, – сказал Торн. – Разумные существа возникают по мере естественного развития Вселенной. Есть человек, который поможет вам глубже разобраться в этом вопросе, – это Войцех Журек. Он работал с Уилером в Техасе, когда Уилер развивал эту идею. Я провел очень мало времени с Уилером в те годы, но уверен, что это очень глубокая мысль. Журек – лучший в мире эксперт в этой области.

– А вы что думаете о наблюдателях? – спросила я, надеясь, что Торн может что-то добавить.

– Я склоняюсь к мнению, что они вообще не имеют никакого значения, – сказал он.

Не имеют никакого значения? Как же можно добраться до окончательной реальности без учета различий в том, что они видят?

– Мы пришли к выводу, что инвариантность, независимость от позиции наблюдателя – это основной критерий, позволяющий судить об окончательной реальности чего-либо, – сказала я. – Но мы не думаем, что наблюдатели должны обязательно быть разумными и вообще живыми в каком-либо смысле. Просто системы отсчета.

– То есть вы не считаете реальным пространство? И время? – спросил Торн. Он выглядел потрясенным и раздосадованным.

– В конечном счете ни пространство, ни время не реальны, – сказала я, удивляясь его реакции. «Не стоит обижаться на меня, – подумала я. – Пожалуйста, все претензии к Эйнштейну!»

– Вы не согласны?

– Как физики мы были чрезвычайно успешны в построении математических моделей, которые обладают большой предсказательной силой, но мы не смогли разработать набор инструментов и критериев, чтобы ответить на вопрос, что такое окончательная реальность. Я думаю, что философы в этом вопросе ориентируются намного лучше. Но только философы, разбирающиеся в физике, смогут добиться успеха на этом пути. Я предпочитаю не спрашивать, что такое окончательная реальность.

Достаточно честно, подумала я, хотя и трудно было представить, что ученик Уилера мог испытывать отвращение к фундаментальным вопросам.

– Разве Уилер не оказал влияние на ваше мышление как физика? – спросила я.

– У Уилера была поразительная способность догадываться о причинах явлений, опираясь на физическую интуицию. Осознание ее мощи и эффективности сильно на меня повлияло. Уилер сделал много больших открытий с помощью интуиции, хотя в конечном счете их следовало проверить с помощью математики. Из физиков моего поколения наиболее эффективно пользовался подходом Уилера Стивен Хокинг. По понятной причине он не мог делать сложные математические вычисления после того, как у него парализовало руки, поэтому его главным инструментом стала сильная физическая интуиция – плюс способность к решению геометрических и топологических задач в уме.

– Вы можете рассказать какие-нибудь истории об Уилере? – спросил отец.

– Я расскажу вам одну, – предложил Торн. – Сейчас ведется много дискуссий по поводу идеи ландшафта в теории струн. Некоторые квантовые законы, имеющие определенный вид в нашей Вселенной, возможно, выглядят совсем иначе в других вселенных.

И Торн рассказал, как Уилер – по обыкновению, одним из первых – много думал об этой проблеме. Суть заключалась в том, что законы физики не существуют в каком-то мире идей, платоновской области за пределами Вселенной, а рождаются вместе с рождением вселенной и умирают вместе с ее смертью. Он даже придумал подходящее слово – «мутабельность».

– В 1971 году Уилер получил приглашение провести семестр в Калтехе. Как-то мы с ним и Фейнманом пошли пообедать в ресторан «Бургер Континенталь». Уилер рассказывал нам об этой мутабельности и спросил: «От чего же могут зависеть законы в нашей Вселенной?» Фейнман повернулся ко мне и сказал: «То, что говорит этот парень, кажется дичью. Но все, что он говорит, кажется дичью!»

Мы все засмеялись.

– А над чем вы работаете сейчас? – спросила я.

– У меня творческий поиск в других сферах, – ответил Торн. – Я снимаюсь в двух научно-фантастических фильмах в Голливуде и пишу статьи для Playboy.

Отец громко рассмеялся, но быстро понял, что смех неуместен, закашлялся и, нахмурив лоб, постарался быть серьезным:

– Что же побудило вас так поменять сферу деятельности?

– У меня хорошие гены, и я, наверное, проживу до ста лет, – сказал Торн. – Но я не могу продолжать делать действительно большую теоретическую физику в течение длительного времени. Я решил, что сейчас как раз подходящее время изменить направление деятельности и заняться тем, что я смогу делать в течение нескольких десятилетий. Кроме того, мне стало скучно.

– Облом вышел, – сказала я, когда мы вернулись в отель.

Мы надеялись получить ответы на некоторые вопросы, а получили только вербальный эквивалент пожиманию плечами. Торн не видел никакого глубокого смысла во фразе о границе границ, он очень много говорил о том, что эта идея бесполезна.

Может быть, она и была бесполезной. Неважно, что она звучала интригующе, – никто не гарантировал, что эта фраза несет в себе сияющую истину. Может быть, в ней не было ничего, кроме бессловесного страдания стареющего физика, который знал, что подходит к концу отпущенное ему время, или даже просто стареющего человека, который не знал, что подходит к концу отпущенный ему ум. Опять же, как сказал Фейнман, все, что Уилер говорил, казалось дичью. Но часто он бывал прав.

– По крайней мере, теперь мы знаем о Журеке, – сказал отец. – Это полезно.

И то правда. Торн сказал, что Войцех Журек, физик из Лос-Аламоса, был лучшим в мире экспертом по Уилеровскому самонастраивающемуся контуру.

Я кивнула:

– Что ж, едем в Нью-Мексико.

Мы поселились в скромной гостинице в стиле пуэбло, расположенной в окружении белых стен из адобы, увитых зеленью, среди которой тут и там виднелись огненно-красные гроздья перца. День мы провели, прогуливаясь по картинным галереям на Каньон-роуд и обсуждая природу реальности.

На следующее утро мы отправились в Лос-Аламос, до которого было сорок пять минут езды. Наш путь пролегал вверх, к плато Пахарито, расположенному на высоте в семь тысяч футов над уровнем моря, в «город, которого никогда не было». Семь десятилетий назад правительство решило построить Лос-Аламосскую национальную лабораторию в качестве секретного штаба проекта «Манхэттен». Физики со всей страны оставили свои родные университеты и переехали сюда, чтобы создать атомную бомбу и положить конец Второй мировой войне. Уилер, изложивший свою теорию атомной бомбы в совместной с Бором статье по делению ядер, работал тогда в городе Хэнфорд штата Вашингтон на ядерном реакторе, нарабатывавшем для Лос-Аламоса плутоний. Время от времени он приезжал в Нью-Мексико обсудить служебные дела, а заодно и электродинамику с Фейнманом.

В 1944 году, в начале своей работы в Хэнфорде, Уилер получил открытку от своего младшего брата Джо, который сражался на передовой в Италии. Она содержала всего одно слово: «Поторопись». Но Манхэттенский проект привел к созданию бомбы только к следующему июлю, почти через год после того, как Джо был убит. В двухстах милях к югу от Лос-Аламоса, в пустыне Хорнада-дель-Муэрто, они провели испытания своего плутониевого «гаджета», взорвав первую в истории атомную бомбу. Физики наблюдали за взрывом «Троицы» из безопасного укрытия в базовом лагере, расположенном в десяти милях. Они увидели ослепительную вспышку, потом повеяло нестерпимым жаром, в завершение прошла мощная ударная волна, и над местом взрыва появилось грибовидное облако, поднявшееся на высоту более чем в семь миль, отчего песок в пустыне превратился в стекло на тысячи футов вокруг. Роберт Оппенгеймер, директор лаборатории, торжественно процитировал строки из «Бхагавад-Гиты»: «Я стал смертью, разрушителем миров».

Коллеги-физики еще не оправились от ужаса, а Уилер, испытывая чувство вины за смерть брата, сожалел, что они не смогли закончить свою работу быстрее. «В истории от заднего ума не много проку, – писал он в 1998 г. – Но я не могу удержаться от размышлений о своей собственной роли в этом проекте. Я мог бы раньше осознать всю тяжесть германской угрозы, чем я это сделал. Я бы мог, вероятно, повлиять на людей, принимающих решения, если бы я попытался. Более пятидесяти лет я живу с мыслью о смерти моего брата. Мне нелегко вычленить влияние именно этого события на мою жизнь, но одно ясно: будучи приглашен на государственную службу, я был обязан согласиться». Так, в 1950 году, когда ему было предложено работать над созданием водородной бомбы, Уилер согласился. Он переехал сюда, в Лос-Аламос, и целый год жил в бывшем доме Оппенгеймера.

Пересекая на автомобиле Столовую гору, я подумала, что это странно, что все вокруг было пропитано этой трагической историей. Странно думать, что такие неясные и абстрактные идеи, как теория относительности и квантовая механика, идеи, которые мой отец и я обсуждали более десяти лет, в которых, казалось, материального было не больше, чем в интеллектуальных головоломках, – привели к таким невообразимо реальным последствиям. Реальным не в смысле инвариантности и независимости от наблюдателей. Реальным в смысле крови, огня и горя.

Мы довольно легко нашли дорогу в жилой пригород, где жил Журек. Журек был крупной фигурой в области квантовой теории информации. Вместе с Биллом Вуттерсом, тоже студентом Уилера, он доказал теорему, известную как теорема о запрете клонирования, которая гласит: невозможно создать идеальную копию произвольного, не измеренного заранее квантового состояния. Он также сделал решающий вклад в понимание процесса, известного как квантовая декогеренция, который объясняет, почему повседневный, макроскопический мир не похож на квантовый.

Даже если вы попытаетесь, вслед за Бором и членами его Копенгагенской школы, провести границу между наблюдателем и наблюдаемым, разделив мир на «макроскопическую», или «классическую», и «микроскопическую», или «квантовую», части, вы всегда сможете подвинуть эту границу в сторону более крупных масштабов, превратив в наблюдаемое и часть наблюдателя, переместив внутрь бывшее снаружи, сузив классическое ради расширяющегося квантового. Почему тогда мы не замечаем признаков суперпозиций – тех интерференционных полос, которые проявляются в опыте с двойной щелью, – когда мы измеряем длину дивана, или рост ребенка, или положение Луны? Почему в большом мире классические вероятности, которые предполагают, что все всегда имеет только одно, то или иное, положение, работают настолько хорошо, хотя, как мы знаем, явления должны описываться на языке квантовых вероятностей, которые предполагают, что до того, как мы провели измерение, все находилось в нескольких состояниях одновременно?

Все дело в декогеренции – таков ответ, полученный во многом благодаря Журеку. Идея проста. Интерференционные узоры образуются, когда складываются вместе волновые функции, описывающие два возможных состояния системы: скажем, одна волновая функция описывает прохождение электрона через щель А, а другая – прохождение электрона через щель B. Когда фотопластинка регистрирует электроны, каждый из них попадает в случайную точку на пластинке, но их распределение определяется вероятностями, закодированными в суперпозиции волновых функций. Положение полос интерференционного узора определяется разностью фаз двух волн: там, где вероятности складываются в противофазе и компенсируют друг друга, возникают темные полосы, а там, где фазы волновых функций одинаковы, они усиливают друг друга, и появляются светлые полосы. Поскольку разница фаз между волнами остается постоянной для всех электронов, то суперпозиция когерентна. Если, однако, электроны распространяются в среде, например в воздухе, в конечном итоге они будут на своем пути взаимодействовать с миллиардами молекул. Каждый раз, когда электрон будет проходить через щель, разность фаз волновых функций будет изменяться случайным образом от одного измерения к другому. В этом случае уже не будет единой для всех электронов когерентной суперпозиции, определяющей распределение вероятности расположения светлых и темных полос. Вместо этого результат измерений будет определяться волновыми функциями для каждого электрона отдельно: как если бы электрон всегда проходил через одну щель и никогда – через две щели одновременно. Распределение электронов на фотопластинке окажется именно таким, какого следовало бы ожидать, имея дело с неквантовыми частицами.

Мы с Войцехом Журеком в Лос-Аламосе.

Фото: У. Гефтер.

Размазывая когерентность суперпозиций и придавая квантовым распределениям вероятностей классический вид, декогеренция в среде, на первый взгляд, приводит к обрезанию квантовых волновых функций, превращая множество возможностей в единственную актуальную действительность. В реальности никакого коллапса волновых функций не происходит. В реальности электрон запутывается с каждой молекулой воздуха, с которой он взаимодействует, его волновая функция накладывается на волновую функцию каждой молекулы. В реальности все становится еще более квантовым. Мы просто этого не замечаем, потому что мы не наблюдаем за молекулами воздуха. Если бы мы измеряли не только электроны и регистрирующий их прибор, но также окружающую их среду, мы бы увидели такую интерференционную картину, какую до сих пор никто никогда не наблюдал.

Журек встретил нас в дверях своего дома. Он тепло нас приветствовал, но выглядел немного диковато – с взлохмаченными рыжими волосами, такого же цвета бородой и тяжелым польским акцентом. Мы проследовали за ним в большую гостиную, которая была выполнена в юго-западном стиле: облицованный камнем камин в одном конце комнаты и панорамные окна от пола до потолка, с видом на горы и каньоны внизу, – в другом.

– Как вы познакомились с Уилером? – спросила я, едва мы расселись на диванах.

– В 1975 году я начал работать над дипломом в Техасском университете, а через год туда приехал Джон Уилер, – начал Журек. – Я ходил на его лекции по электродинамике. Особенно мне нравилось, когда Джон пытался вывести что-нибудь на доске. Иногда у него это не получалось, и вместо того чтобы испытывать досаду, он перечеркивал написанное и выводил большими буквами «неверно». Такая свобода в признании права на ошибку стала для меня одним из самых важных уроков. Еще через год или два я записался на его семинар по квантовым измерениям. Там мы знакомились с новыми безумными идеями – и тоже, случалось, не оставляли от них камня на камне. Как будто опять писали на доске «неверно». Вы можете увлекаться безумными идеями, но в какой-то момент им надо дать честную оценку. После этого я стал приверженцем подхода Уилера к изучению физики и квантовой механики. Не просто квантовой механики – чего-то значительно большего. Проблема квантовых измерений, если заняться ею серьезно, приводит к завораживающему открытию, уводящему далеко за пределы собственно квантовой физики: вы начинаете понимать, как мы, наблюдатели, живые существа, существуем во Вселенной. Как наше существование согласуется с физическими законами.

– И с тех пор значительную часть своего внимания вы сосредоточили на проблеме, как классический мир возникает из квантового, – сказала я.

– Суперпозиция означает, что если у вас есть два квантовых состояния, то вы можете их комбинировать в произвольной пропорции, получая новое квантовое состояние, – пояснил Журек. – Пока нет декогеренции, любое такое состояние, любая суперпозиция любых суперпозиций законна. И все же Луна находится где-то в одном месте, а кошки – либо живы, либо мертвы. Эйнштейн указывал, что квантовая механика замкнутых систем не дает объяснения такой однозначности. Его дает декогеренция.

– Недавно вы предложили теорию, которую назвали квантовым дарвинизмом, – выпалила я. – Я встречала где-то упоминание о ней, но не могла понять, в чем заключается теория.

– Квантовый дарвинизм идет значительно дальше одной только декогеренции. Он начинается с признания, что мы ничего не измеряем напрямую, – сказал Журек. – Мы просто выделяем объекты из окружающей среды. Вот вы сейчас смотрите на меня. Мы находимся всего в паре метров друг от друга. Среди всех регистрируемых вами фотонов вы выделяете крошечную долю тех, что были рассеяны на мне – и это единственная причина, по которой вы знаете, где я нахожусь и как я выгляжу. Очевидно, что эта информация рассеяна вокруг меня во множестве копий. Для декогеренции достаточно одного вопроса. Но в реальной жизни окружающая среда занудно задает один и тот же проклятый вопрос множество раз и распространяет один и тот же скучный ответ во все стороны. Мы выхватываем лишь крошечную его часть.

Что ж, это было интересно. Главное отличие квантовой информации от классической заключается в том, что, получая бит квантовой информации, вы тут же ее изменяете. У вас возникает запутанное квантовое состояние. Вы не можете взглянуть на квантовое состояние, получить какую-то информацию о нем и пойти себе – пусть теперь другие на него смотрят. В этом суть теоремы о запрете клонирования, которую многие физики считают одним из проявлений важного физического закона, полагая, что вбудущем на его основе они разработают средства, обеспечивающие тайну переписки и кодирования конфиденциальной информации. Квантовое сообщение невозможно перехватить, не изменив его при этом. Даже если ко мне случайно попадет одно-единственное квантовое состояние, единственный бит квантовой информации, – больше никакой другой наблюдатель никогда не сможет увидеть его в прежнем виде. Оно не может быть инвариантом. Что такое? Сбитая с толку, я записала себе в блокнот: «Может ли быть реальным единичное, уникальное квантовое состояние? Или реальность раздается в порядке живой очереди?»

– Таким образом, объективная реальность возникает тогда, когда в нашем распоряжении существует достаточное количество копий, чтобы все мы пришли к согласию о том, что мы наблюдаем? – спросила я.

– Да, именно так, – ответил Журек, кивая. – В том-то все и дело. Надо понять объективность. В квантовой Вселенной мы ничего не измеряем напрямую. Если бы я проводил прямое измерение системы, я бы нарушил ее состояние. Но я никогда не делаю этого, потому что, как правило, среда сама делает измерения за меня. Она принимает решение, какой набор состояний измерить и размножить, а я никогда не взаимодействую с системой непосредственно. Я просто использую окружающую среду в качестве свидетеля. Наблюдатель получает информацию, которая уже широко распространена в окружающем пространстве.

– Много лет назад у нас был разговор с Уилером, и тогда он произнес две загадочных фразы. Мы надеемся, что вы можете рассказать нам, что он имел в виду. Первый тезис состоял в том, что Вселенная представляет собой самонастраивающийся контур.

– Я думаю, что это была такая формула, вроде даосской. Ее предназначение в том, чтобы вдохновить вас. Не похоже, что под этим крылось что-то конкретное. Он нарисовал свою картинку, где большое U с глазом рассматривает себя, – мне нравится этот рисунок. Но я не знаю, как передать смысл этой формулы на языке математики. Поговорите с космологами: антропный принцип сегодня набирает все больше и больше сторонников и восходит отчасти к работам Джонни Уилера. Я не сторонник этой идеи, она мне кажется чем-то не совсем законным, как будто от нас скрывают что-то важное. Но в ней есть признание связи между тем фактом, что мы наблюдаем Вселенную, и тем, что она пригодна для существования наблюдателей. И если существует огромное множество возможных вселенных с разными физическими законами, то условие возможности существования наблюдателей может рассматриваться как фильтр, который позволит выбрать из этого множества небольшое подмножество вселенных, удовлетворяющих этому условию. Но я не думаю, что эта точка зрения в полной мере отражает точку зрения Уилера. Я думаю, что он предполагал уникальность Вселенной.

Вдруг мне пришло в голову, что декогеренция должна подрывать роль наблюдателя, представлявшуюся Уилеру столь существенной для определения реальности.

– Он говорил об интерактивной Вселенной, поскольку квантовая механика предполагает, что наблюдатели проводят измерения, которые и служат причиной существования вещей, – сказала я. – Процесс декогеренции не делает ли это излишним?

– Как правило, вместо вас измерение выполняет окружающая среда. Но бывают ситуации, когда вы имеете дело с квантовой системой непосредственно. В этом случае выбор остается за вами: как вы хотите настроить свой измерительный прибор и что именно вы собираетесь измерять. Мысленный эксперимент Уилера с отложенным выбором – это фантастический пример, когда вы действительно имеете дело непосредственно с квантовой системой. В большинстве случаев из-за декогеренции беспокоиться о выборе не приходится. Но наша Вселенная позволяет нам многое, в том числе и вещи, которые носят характер прямого вмешательства.

– Если говорить об окончательной реальности, то различия между наблюдателем и окружающей средой быть не может, – подтвердил отец. – С определенной точки зрения, наблюдатель – это система или часть фотонов и молекул окружающей среды. Поэтому, когда вы выстраиваете формализм…

– Что вы имеете в виду под окончательной реальностью? – Журек прервал отца. – Систему отсчета, которая находится за пределами Вселенной и из которой можно наблюдать, как ведет себя волновая функция в целом? Хорошо. Но это позиция Бога, а не наша. Мы находимся внутри. «Окончательная реальность» – это большой ковер, под который вы можете замести много чего важного. Тем не менее, я думаю, отталкиваясь от нее, можно задать важные вопросы. Один из них, на который стоит обратить внимание: почему система? Это, вероятно, ваше направление мысли, верно? Почему бы не наблюдатель, не окружающая среда и не измерительный прибор – три в одном? Мой предварительный ответ состоит в том, что если вы не подразделяете Вселенную на системы, то у вас нет проблемы измерения. Поэтому вам не следует испытывать угрызения совести из-за того, что у вас имеются системы, когда вы пытаетесь найти решение.

В этом был определенный смысл. Со своей точки зрения, с точки зрения тех, кто внутри Вселенной, мы всегда стараемся подразделить ее на системы, следуя принципу Бора: наблюдатель и наблюдаемое или наблюдатель, наблюдаемое и окружающая среда. Как отмечал мой отец, сами категории не могут быть онтологически выделены – они всегда, в некотором смысле, зависимы от системы отсчета. Но, как говорит Журек, может быть, правильнее ставить вопрос о необходимости такого разделения вообще? Я подумала: а не дала ли Фотини Маркопулу уже ответ на него – световые конусы? Благодаря конечной скорости света мы все живем с ограниченной перспективой, наши горизонты вырезают области в едином мире, образуя системы. Существование темной энергии – и, как следствие, деситтеровского горизонта – делает эти горизонты еще более устойчивыми, а квантовую Вселенную – разделенной навсегда.

– Вторая фраза Уилера звучала так: «граница границы равна нулю», – сказала я.

– Ну, это действительно так, – подтвердил Журек. – Если у вас что-то окружено границей, нет нужды возводить еще одну. Оно уже замкнуто. Это наблюдение, закономерность, и оно поразительно просто. Всегда нужно стремиться давать всему простые объяснения.

«Если у вас что-то окружено границей, – записала я в своем блокноте, – нет нужды возводить еще одну. Это так просто?»

Я ждала, что Журек скажет еще что-то, но он молчал.

– И это все? – спросила я. – Мне казалось, что Уилер имел в виду что-то более глубокое.

– Я думаю, что ему нравилось в малом видеть великое. Чарли Мизнер, Кип Торн и я написали статью об Уилере, и мы включили в нее фотографии его записей на доске. Среди них была цитата на латыни. Мы долго не могли перевести ее, потому что наши познания в латыни оставляли желать лучшего, но это оказалась фраза Лейбница, которую он произнес после того, как понял, что если у вас есть всего два элемента, ноль и единица, то с их помощью вы можете построить полную математику. Добавление единицы к нулю дает вам все. Я думаю, что это в духе Уилера.

Это напомнило мне о теории множеств, о построении множества целых чисел из пустого множества путем простого заключения его в скобки.

– Разве тот факт, что граница границы равна нулю, на самом деле дает вам рецепт, как это сделать? Как получить все из ничего? – спросила я, отчаявшись услышать что-то более существенное. – У Уилера это звучало как ключ к разгадке.

Воображение нарисовало мне такую картину: Журек глубоко вздохнул, словно говоря: «Я знал, что однажды ко мне придут с подобной просьбой. Но я не подозревал, что это день настанет сегодня». Затем он подошел к очагу и надавил на кирпич в стене. Открылась секретная дверца, и за ней, в тайнике, стоял сундучок, обитый черным бархатом. Журек взял сундучок и направился обратно к дивану, где сидели мы с отцом, замерев и широко раскрыв глаза. Он нес сундучок двумя руками, словно боялся, что тот выпадет из его рук и наступит конец света. Я заметила U-диаграмму Уилера, вытесненную золотом на крышке. Журек остановился перед нами и приоткрыл крышку. Изнутри засиял ослепительный белый свет. Когда наши глаза привыкли к нему, мы увидели в самом центре, – который казался чем-то бесконечно далеким, но совершенно отчетливым, – разгадку тайны Вселенной.

На деле же Журек всего лишь пожал плечами:

– Я не знаю, что еще сказать.

Я вздохнула и решила пустить все на самотек.

– Мы пытаемся выяснить, что такое окончательная реальность, – сказала я. – Мы определили реальность чего бы то ни было как его инвариантность, независимость от наблюдателя. А что вы думаете о реальности?

– Мы убеждены, что наш язык достаточно хорошо развит, чтобы описать мир, в котором мы живем, но это не получается, – сказал Журек. – Он развивался с очень специфическими целями, далекими от фундаментальной физики. Философы пытаются заставить вас принять некий набор слов, но все эти слова становятся ненужными, когда вы начинаете всерьез размышлять о физике. Мой взгляд на реальность основан на том, что философы называют интерсубъективностью. Это то, о чем говорит квантовый дарвинизм. Реальность – это то, по поводу чего мы соглашаемся. В этом смысле реальность – это инвариант. Но эта инвариантность – а следовательно, и квантовая реальность – не фундаментальна, она становящаяся и приблизительная. Громкие слова соблазнительны, но посмотрите на них внимательно: вы же не знаете, что они значат.

Я кивнула, хотя была уверена: я знаю, что такое реальность.

– Если не ошибаюсь, вы с Уилером много работали над выяснением роли информации в физике, – сказала я.

– Мне бы очень хотелось понять причину, по которой информация начинает что-то значить, – сказал Журек. – Джон был гораздо смелее и пытался использовать ее как основу всего. Связь между информацией и реальностью – если использовать слово, которое я только что отмел как ненужное – крайне интересна. В классической физике информация абсолютно нереальна. Есть объекты, и информация просто описывает их; вы пользуетесь информацией о них. Совершенно субъективно. В квантовой механике информация приобретает фундаментальное значение. Уилер представлял себе картину, в которой наблюдатель пробивает границу. Информация за пределами ньютоновской физики, но внутри квантовой; это – физическое явление. Это абсолютно принципиальная вещь. Моя цель – понять, откуда она берется в квантовой механике. Но их связь часто похожа на улицу с двусторонним движением. Допустим, вы поняли, как информация появляется в квантовой механике, а затем вы переворачиваете вопрос и пытаетесь понять, как квантовая механика вытекает из более глубокого понимания информации. Джонни Уилер научил нас, как относиться к этой идее всерьез.

– Почему информация становится реальной в квантовой физике? – спросила я. – Из-за ее бинарности: в ней все можно описать с помощью битов?

– Дело не только в этом. 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. В квантовой механике такое, как правило, невозможно. Полученная информация ничего не говорит о том, какой была реальность до этого момента. Получение информации само как-то определяет реальность. Это близко идее Уилера об интерактивной Вселенной. Конечно, в повседневной жизни такого не происходит – обычно мы имеем дело с декогеренцией, и информация распространяется благодаря квантовому дарвинизму, но все-таки законы физики допускают и такое. Здесь есть что-то, чем мы не должны пренебрегать. Это ключ к разгадке, как устроена Вселенная.

Отъезжая от обочины, мы увидели койота, перебегающего нам дорогу. Он остановился на мгновение перед машиной и посмотрел на нас. Его шкура и кости – не более чем иллюзия, подумала я, воплощение информации, частичная объективность, продукт квантового дарвинизма, бесконечное повторение битов, избыточно рассеянных по пустыне.

– Похож на флейтиста из Jethro Tull, – сказал отец.

– Койот?

– Журек.

– Это было действительно интересно, – сказала я. – Но я так и не поняла, что хотел сказать Уилер.

– Может быть, ничего особенного? – предположил отец. – Может быть, так и было, как он сказал – некий дзэнский коан или что-то еще, что могло бы нас заставить думать по-новому?

Я пожала плечами:

– Это было бы очень скучно. Чем мы займемся теперь?

Мы решили посетить научный музей Брэдбери, в котором были представлены экспонаты, рассказывающие об истории Лос-Аламосской национальной лаборатории, Манхэттенского проекта и ядерного оружия.

– Когда я был ребенком, может быть лет одиннадцати, у меня была коллекция горных пород и минералов, – сказал отец, когда мы въехали в город. – И кто-то дал мне образцы тринитита. Я не помню кто. Они были похожи на остекленевшие камни, которые образовались в результате испытания бомбы. В пакете с образцами лежала картинка с изображением взрыва. Я был совершенно очарован. Тогда я принял этот образец за криптонит.

Отец «разговаривает» с восковым Робертом Оппенгеймером в Музее науки Брэдбери в Лос-Аламосе.

Фото: А. Гефтер

Когда мы бродили по музею, я думала о том, что говорил Журек. Даже если декогеренция делает за нас большую часть созидательной работы, существует еще некая неопределенность, которая требует, чтобы наблюдатель сделал выбор – выбор, который привнесет информацию в мир, созидая Вселенную бит за битом, как и предполагал Уилер. Это ключ к тому, как эта Вселенная устроена. Декогеренция, как сказал Журек, эффективно отвечает на вопрос, почему мы не видим интерференционных эффектов – проявление квантовой суперпозиции – в повседневной, макроскопической жизни. Но еще более глубокий вопрос: почему любая интерференция должна исчезать?

– То, что сказал Журек о различии между классической и квантовой информацией, было любопытно, – сказал папа, делая вид, что говорит со статуей Оппенгеймера. На разрушителе миров была шляпа, как у Брокмана. – Стало быть, классическая информация описывает нечто, а квантовая информация и есть это самое нечто.

– Эй, смотри! – сказала я, указывая на небольшую коробку сбоку от статуи Оппенгеймера.

Коробка была заполнена мелкими сероватыми камнями. «Новый искусственный минерал, названный тринититом», – объясняла надпись на коробке.

– Это те самые камни, о которых ты говорил!

– О да!

Отец заглянул в коробку, улыбаясь, как будто он только что заново обрел давно потерянную игрушку из далекого детства. Но как только он прочитал описание, улыбка исчезла, сменившись выражением растерянности и беспокойства.

– Серьезно, а кто же дал мне эти камни? Они ведь радиоактивные! А мои родители позволяли мне сидеть и держать их в руках…

Я была рада, что мы приехали сюда. Я чувствовала, что мы стали чуть ближе к пониманию того, о чем говорил Уилер. Согласно Журеку, слова о самонастраивающемся контуре означали, что наблюдатели могут создавать информацию – следствие, по-видимому, того факта, что мир разделен на части, а это, в свою очередь, следствие того, что мы находимся внутри Вселенной и не можем посмотреть на нее извне, как Бог. Граница границы – простой геометрический факт, что «если у вас что-то окружено границей, нет нужды возводить еще одну», как-то говорит о способе создания информации из ничего, но я все еще не понимала как. Она построена из битов, а биты – из ничего. Фундаментальные вопросы остались без ответа. Декогеренция помогает скрыть квантовую природу реальности, но почему реальность вообще квантовая? Вопрос Уилера остался висеть в воздухе, как ядерный гриб над Нью-Мексико в пустыне. Почему квант?

Вернувшись домой, я начала искать в интернете дополнительную информацию о бывших студентах Уилера, пытаясь найти еще кого-нибудь, кто бы мог помочь нам расшифровать его загадочные фразы. Мне на глаза попалась статья об Уилере в журнале Alcade за 1978 год. Это был номер, посвященный выпускникам Техасского университета в Остине. Статья была написана через год после приезда Уилера в Техас. Один абзац особенно привлек мое внимание:

«Когда ему в голову приходит новая идея, он с ней делает что? – вопрошал автор. И тут же давал ответ: – Он записывает ее на бумаге, делает запись в своем блокноте. Доктор Уилер сохранил почти сорок таких блокнотов, с того самого момента, как начал делать записи во время войны. …Когда он разговаривает с коллегой, он записывает все, что человек говорит ему, а потом он записывает, что думает об этом разговоре. Когда его просят прочитать лекцию, он планирует, что он будет говорить, делая записи в тетради черными чернилами, красивым разборчивым почерком. Если соседский ребенок поздравил его с днем рождения, если он купил открытку в чужой стране, если он просмотрел развеселивший его мультфильм, – обо всех этих событиях он делает записи в своем блокноте, сохраняя их для себя и на радость будущим историкам науки».

Вот это номер!

Уилер хранил свои дневники? Сорок штук? Записи всех его мыслей и разговоров? Это было в 1978 году. Сколько еще он успел записать за последующие три десятилетия? Что сталось с ними? Как нам получить их?

Я знала, что мы должны делать – найти эти дневники!