Третья часть книги Шона Кэрролла Большая картина: К происхождению жизни, смысла и самого космоса (Sean Carroll, The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself) называется Сущность. Она во много посвящена теории кванового поля, которая выдвигается на роль теории всего. Должен отметить, что это первая книга физиков, где я увидел такое утверждение о теории квантового поля.
19. Что мы знаем
Кэрролл убеждает, что мы досточно знаем о мире, чтобы уверенно сказать, что паранормальные явления не существуют.
20. Квантовое царство
Основы квантовой механики
21. Интерпертация квантовой механики
Кэрролл интерпретирует антиреализм, как утверждение, что природа не существует.
«Одно дело сказать, что наше понимание природы неполное; другое, сказать, что нет такого объекта как природа.»
Это неправильно. Антиреализм утверждает, что научные теории полезны, но сущности, описываемые в научных теориях не существуют (например атомы не существуют). Из этого однако не следует, что в антиреализме природа не существует.
Теперь несколько цитат про многомировую интерпретацию, которую Кэрролл поддерживает. Кэрролл верит в полный детерминизм в духе демона Лапласа в рамках многомировой интерпретации.
‘Он [Эверетт] предложил, что существует единственный объект квантовой онтологии — волновая функция — и только единственный путь эволюции волновой функции — посредством уравнения Шрёдингера. Коллапсы не существуют, нет фундаментального разделения между системой и наблюдателем, нет специальной роли для наблюдателя.’
‘Эверетт предлагает, что у волновой функции нет коллапса при измерении вращается ли частичка против или по часовой стрелке. Волновая функция развивается в рамках спутанной суперпозиции … Обе части суперпозиции существуют в действительности и они продолжают существовать и развиваеться, как того требует уравнение Шрёдингера.’
‘В конце концов, у нас есть кандидат для ответа на главный вопрос онтологии «Из чего в действительности состоит мир?». Это квантовая волновая функция.’
‘Две части волновой функции вселенной, в одной из которых вы видите частичку, вращающуюся по часовой стрелке, а в другой против часовой стрелки, впоследствии развиваются полностью независимо друг от друга.’
22. Базовая теория
Теория квантового поля.
‘Наша лучшая теория мира — по крайней мере в области применения, которая включает наше повседневное восприятие — делает следующий шаг и говорит, что частицы и силы появляются из полей.’
То есть, можно сказать, что атомы не существуют. Существуют только вибрирующие квантовые поля и несчетное количество параллельных вселенных в рамках многомировой интерпретации.
‘Современная физика говорит, что частицы и силы, из которых сделаны атомы, появляются из полей. Такая точка зрения называется теорией квантового поля. Именно теория квантового поля дает нам уверенность, что мы не можем согнуть ложку силой мысли и что мы знаем все компоненты, из которых мы сделаны.
Из чего сделаны поля? Такого материала просто не существует. Поля являются веществом из чего сделано все остальное. Возможно, что есть более глубокий уровень, но он пока не найден.’
‘Наверняка мы не ожидаем, что нам скажут, что частицы как электрон появляются из «электронного поля» наполняющего пространство?
Это как раз то, что вы собираетесь услышать.’
‘Фундаментальная черта квантовой механики заключается в том, что когда мы смотрим на что-то, оно выглядит по другому по сравнению со случаем, когда мы не смотрим на это.’
‘Поля устроены таким же образом. Согласно теории квантового поля, существуют определенные базовые поля, из которых сделан мир, и волновая функция вселенной является суперпозицией всех возможных значений. Если же мы наблюдаем квантовые поля — очень тщательно, с достоточно точными инструментами — мы видим индивидуальные частицы.’
Должен отметить, что Кэрролл избегает обсуждения на тему, чем квантовое поле отличается от математических уравнений, описывающих квантовое поле. Похоже, что Кэрролл не в восторге от книги Макса Тегмарка Наша математическая вселенная. По крайней мере Тегмарк в книге Кэрролла не упоминается, хотя Тегмарк, как и Кэрролл, является сторонником многомировой интерпретации квантовой механики.
23. Материал, из которого сделан мир
В главе говорится, что согласно теории квантового поля можно заявить следующее.
‘Утверждение. Законы физики, которые лежат в основе повседневной жизни, полностью известны.’
В этом утверждении Кэрролл подразумевает случай, когда уровень энергий и уровень взаимодействий ограничен теми, что влияют на жизнь человека. Далее он объясняет, почему в рамках квантовой теории поля можно сказать, что не существуют других частиц и сил, кроме тех, которые известны и которые важны в повседневной жизни человека.
Таким образом, все что нам следует знать для решения человеческих проблем — это теорию квантового поля.
24. Эффективная теория повседневного мира
Кэрролл говорит, что теория квантового поля позволяет легко сделать эффективные теории. Для этого надо просто сделать соотвествующие преобразования и оставить только низкочастотные колебания.
Далее Кэрролл говорит, что хотя эффективные теории возникают из более базовых теорий, эффективные теории по сути уже не могут измениться. Мы не перестаем верить в существование ядер, протонов и нейтронов после открытия кварков. Соотвественно, даже если будет открыта теория, лучшая чем теория квантового поля, можно будет по-прежнему пользоваться эффективными теориями на ее основе.
Интересно отметить, что хотя Кэрролл анносировал свою поддержку многомировой интерпретации в духе Эверетта, пока он старательно избегает упоминаний о параллельных вселенных.
Приведу одну цитату, которой эта глава открывается. Она хорошо показывает как физики воспринимают мир. В особенности обратите внимание на последнюю фразу. Вот, без теории квантового поля на вопрос что такое человек ответить нельзя. Посмотрим, как Кэрролл ответит на этот вопрос в рамках теории квантового поля.
‘Все разговоры и частицах и квантовых полях кажутся почти бесконечно удаленными от человеческой стороны большой картины — забот и отношений в наших личных и социальных жизнях. Но мы сделаны из частиц и полей, которые подчинаяются нерушимым законам физики. Все, что мы хотим сказать о людях, должно быть совместимо с природой и поведением частей, из которых мы сделаны, даже если на этом пути нельзя сказать всего. Понимание того, что такое эти частицы и поля и как они взаимодействуют между собой является решающей частью постижения того, что означает быть человеком.’
В последних трех главах этой части
25. Почему вселенная существует?
26. Тело и душа
27. Смерть это конец
Кэрролл решает заняться вечными вопросами на основе твердо установленных научных знаний. Его рассуждения вполне можно слушать.
Приведу в завершение две цитаты, которые говорят, что такое жизнь и личность с точки зрения физика.
‘Жизнь — это способ обсуждения (a way of talking) определенной последовательности событий, происходящих между атомами и молекулами, организованных правильным образом.’
‘Само понятие «личность» является в конечном счете путем обсуждения определенных аспектов нижележащей реальности.’
Теперь только остается узнать, кто же ведет обсуждение.