Нелокальность

Оглавление

Физики, как и все остальные люди, воспринимают абстрактные понятия через конкретные примеры, а голографический принцип приподнялся над уровнем простого любопытства только тогда, когда Хуан Малдасена представил свою идею AdS/CFT-соответствия. AdS обозначает внутренность более многомерного шара, упрощенного типа ограниченной вселенной. CFT обозначает поверхность этого шара. «Соответствие» означает, что эти две области эквивалентны. Проводя измерения на границе, вы можете понять, что происходит внутри.

Попробуем разобраться, что это означает. Область, где господствует гравитация (описанная эйнштейновской общей теорией относительности и ее квантовой разновидностью), эквивалентна области, где господствуют только негравитационные силы (описанные квантовой теорией поля с калибровочной инвариантностью). Анализ, сделанный Малдасеной, таким образом, приводит к долгожданному объединению этих двух направлений физики, по крайней мере в такой идеализированной шарообразной вселенной. Исторически физики пытались обнаружить единство в результате поиска все более мелких строительных блоков, таких как атомы и частицы. Применяя подход Малдасены, они ищут уже не сущности, которые меньше, а сущности, которые не существуют в одном и том же пространстве.

Я знаю нескольких теоретиков, которых не смущает Малдасена и то, что он сделал (хотя они могут и не соглашаться с тем, что предложенная теоретическая структура имеет отношение к реальному миру). Один из них говорит, что однажды подвозил Малдасену на своем автомобиле и ужасно боялся. Если бы они разбились, то его вспоминали бы только в связи с этим событием. Он вошел бы в историю как человек, убивший Хуана Малдасену.

Используя голографический принцип, теоретики могут понять, какие неизвестные пока виды процессов способны давать начало пространству. Несмотря на обычные научные оговорки насчет того, что требуются дальнейшие исследования и т.п., решение загадок нелокальности уже намечается. Сквозь туман начинают проглядывать очертания горы.

6. Конец пространства-времени

Когда философу Дженанн Исмаэль было 10 лет, ее отец, преподаватель Университета Калгари, купил на аукционе большой деревянный комод. В одном из ящиков Дженанн обнаружила старый калейдоскоп, который привел ее в восторг. Она часами экспериментировала с ним и пыталась понять, как он работает. «Я не сказала сестре о своей находке из опасения, что он ей не понравится», — вспоминает Исмаэль. Стоит повернуть калейдоскоп, и многоцветные узоры начинают расцветать, поворачиваться и сливаться совершенно непредсказуемо вопреки рациональному объяснению, словно они оказывают призрачное воздействие друг на друга. Однако чем больше вы смотрите на них, тем больше регулярности в движении замечаете. Узоры на противоположных концах поля зрения меняются согласованно, а их симметрия подсказывает, что происходит на самом деле: узоры — это не физические объекты, а изображения объектов, кусочков стекла, которые пересыпаются внутри зеркальной трубки. «Это один осколочек стекла, который многократно представлен в различных частях пространства, — говорит Исмаэль. — Если сфокусироваться на более крупном вмещающем частицы пространстве, на физическом описании трехмерного калейдоскопа, то вы получите простую причинно-следственную связь. Есть кусочек стекла, кусочек стекла отражается в зеркалах и т.д.» Если понять, что это реально такое, то калейдоскоп потеряет свою загадочность, хотя и останется восхитительным.

Десятилетия спустя, во время подготовки к докладу по квантовой физике, Исмаэль вспомнила о калейдоскопе и купила себе новый — блестящую медную трубочку в бархатном футляре. Она вдруг поняла, что это готовая аналогия нелокальности в физике. Возможно, частицы в экспериментах со спутанностью или галактики в дальних концах наблюдаемого пространства ведут себя странно потому, что они в реальности являются проекциями — или, иначе, вторичными образованиями — объектов, существующих совсем в другой области. «В случае калейдоскопа мы знаем, что делать: нам нужно увидеть систему в целом; нам нужно увидеть, как создается пространство изображений, — говорит Исмаэль. — Но как построить аналог для квантовых эффектов? Это означает, что нужно смотреть на пространство в том виде, в каком мы его знаем, — повседневное пространство, в котором мы судим об измерениях в различных его частях, — как на эмерджентную структуру. Возможно, когда мы смотрим на две части, мы видим одно и то же событие. Мы взаимодействуем с одной и той же частичкой реальности из различных частей пространства».

Исмаэль и другие ставят под вопрос допущение, которое делает практически каждый физик и философ со времен Демокрита, допущение о том, что пространство — это самый глубокий уровень физической реальности. Подобно тому как сценарий пьесы описывает действия актеров на сцене, заранее предполагая существование этой сцены, законы физики традиционно принимают существование пространства как данность. Сегодня мы знаем, что Вселенная глубже, чем объекты, расположенные в пространстве. Проявления нелокальности выпадают из пространства — им нет места в его границах. Они предполагают существование более глубокого, чем пространство, уровня реальности, где концепция расстояния становится неприменимой, где объекты, вроде бы расположенные далеко друг от друга, фактически находятся рядом или вообще являются одним и тем же объектом, проявляющимся в нескольких местах подобно образам одного кусочка стекла в калейдоскопе. Если мыслить с точки зрения такого уровня, то связи между элементарными частицами на лабораторном столе, между внутренней и внешней областями черной дыры и между отдаленными частями Вселенной перестают казаться призрачными. Майкл Хеллер, физик, философ и пастор Папской академии теологии в Кракове, Польша, говорит: «Если вы соглашаетесь с тем, что фундаментальный уровень физики нелокален, все становится естественным, поскольку эти две частицы, находящиеся далеко друг от друга, находятся на одном и том же фундаментальном нелокальном уровне. Для них время и пространство не имеют значения». Только когда вы пытаетесь связать эти явления с пространством — что простительно, поскольку нам трудно мыслить иначе, — они не поддаются пониманию.