Итак, последуем за рассуждениями Болотовского. Машина времени теоретически возможна[50] — почему нет: вполне серьезные физики на основании следствий из общей теории относительности и свойств так называемой темной материи предполагают, что в космосе есть туннели, через которые можно переместиться в другие вселенные и даже в другое время. Предположительно, они образовались, когда Вселенная только зарождалась, когда, как говорят ученые, пространство «кипело» и искривлялось.
Итак, машина времени существует как минимум на кончике пера физика-теоретика. Всего четыре математических формулы, которые доказывают: путешествовать можно как в будущее, так и в прошлое.
Но одно дело кротовые норы, возникшие при зарождении Вселенной, другое — попытаться построить такую кротовую нору.
Как это сделать, мы не знаем. Но зато отчетливо понимаем, что пользоваться ею можно будет только после того, как мы ее достроим, когда будут соединены точки в прошлом и будущем. Например, в 2015 г. мы начали тянуть нору в 2020 и в 2020 г. достроили. Теперь можно сразу (тут важно не опоздать, ведь время идет, а из 2021 г. уже норы нет) отправляться в прошлое, а из прошлого можно будет и в 2020 г. И, что удивительно, как подчеркнул Борис Михайлович, не будет никаких парадоксов, которые так любят фантасты. Мир будет просто детерминирован — 2015 и 2020 гг. будут «в фазе» — как волна звука звенящего бокала.
Уравнения (они же законы мира) те же, но результат иной. И причиной тому лишь задание условий, при которых мы ищем решение одних и тех же уравнений. В данном случае нет начальных условий, совпасть должны условия на концах. (Тот, кто знает теорию дифференциальных уравнений, легко узнает здесь различие задачи Коши и задачи Лагранжа для одних и тех же уравнений.)
Забавно? Но какое это имеет отношение к нанотехнологиям и квантовым технологиям? Прямое! Вы слышали про так называемый квантовый компьютер? Так вот он — если опустить детали — такая же «машина времени Болотовского»: квантовый компьютер не считает, что будет, его «расчет» реализуется как действительность. Он из серии «звенящего бокала».
Скорее всего (и с большой степенью уверенности), квантовый компьютер невозможен. Но если это не так, то, построив его, мы можем кардинально изменить базовые свойства нашего мира. В частности, о свободе воли можно будет забыть.
Подчеркнем еще раз. Авторы скептически относятся к самой возможности существования квантового компьютера, и это будет ясно из последующего. Но при учете рисков необходимо опираться не только на свои представления, тем более, если они носят устойчивый (если не сказать — массовый) характер. Вот их типичный образчик, заимствованный из книги С. И. Доронина «Квантовая магия».
«Сейчас каждый из нас хотя бы в самых общих чертах представляет, что такое обычный компьютер. А что вы скажете насчет компьютера, информационный ресурс которого превышает число частиц во Вселенной (по оценкам специалистов, оно равно 1080), — компьютера, который по своей эффективности превосходил бы обычный ПК примерно во столько же раз, во сколько Вселенная превосходит один атом? Скажете, что это бред, что такое просто немыслимо? И будете неправы! Поскольку в настоящее время работа над такими компьютерами идет полным ходом. Их назвали квантовыми компьютерами. Для этого устройства нужно не так уж много рабочих ячеек памяти, обрабатывающих информацию, — достаточно будет всего лишь нескольких сотен. Скажем, довольно 300 ячеек, чтобы информационный ресурс компьютера примерно на 10 порядков превысил число частиц во Вселенной (2300 ≈ 1090). И весь этот гигантский массив информации будет согласованно изменяться за один рабочий такт».
Патетично, не правда ли? Этакая современная Вавилонская башня — до Бога достает! (Говорят, точнее, пишут, один раз попробовали. Впрочем, это притча библейская.)
Авторы считают, — думаем, согласится и читатель, — что если «что-то» превышает число частиц во Вселенной, то это прекрасный повод усомниться в реализуемости этого «что-то». Трудно представить себе, что человеку потребуется меньше материала, чем природе для реализации, по сути, одного и того же.
Но допустим на минуту, что квантовый компьютер все ж? возможен, пусть и с меньшим числом состояний: для наших потребностей хватило бы совсем «немного» — порядка 1025 бит, что превышает современный уровень накопленной информации в 10 000 раз. Даже такой «скромный» квантовый компьютер не безобиден. Чтобы понять это, придется разобраться в том, как он работает (а точнее, как предположительно он должен работать).
И начать придется с воображаемого кота, с усами и хвостом. Назовем его котом Шредингера. Это тот самый кот, над которым великий физик, один из создателей квантовой механики, ставил свои мысленные эксперименты. В нашем мире кот может быть либо жив, либо мертв. Либо то, либо другое. Но не так в мысленном эксперименте Шредингера. Вот этот мысленный эксперимент.
В закрытый ящик одновременно помещен воображаемый кот, а также воображаемое устройство с радиоактивным ядром и емкостью с ядовитым газом. Устройство работает просто: распад ядра приведет в действие механизм, открывающий емкость с газом, в результате чего подопытный кот умрет, да простят нас защитники животных. Вероятность распада ядра составляет ½.
Парадокс заключается в том, что, согласно квантовой механике, если за ядром не наблюдают (попросту, за ним никто не следит — ни прямо, ни косвенно[51]), то кот находится в так называемом смешанном состоянии, другими словами, кот одновременно находится во взаимоисключающих состояниях (он одновременно и жив, и мертв). Однако если открыть ящик, можно убедиться, что кот находится в конкретном состоянии: он или жив, или мертв.
Все сказанное — не шутка. Именно так устроен квантовый мир. Одновременно «живомертвые» квантовые частицы — реальность нашего мира. Более того, среди них есть и такие, для которых такая смесь гораздо естественнее, чем «чистые» состояния. Таковы, например, К°-мезоны[52].
Существует несколько интерпретаций (т. е. попыток «разумного» объяснения) этих квантовых странностей, примиряющих нас с тем, что мы видим наш мир совсем не таким. Коты и кошки у нас живомертвыми не бывают. Эти интерпретации очень разные, и какая из них верна, мы не знаем. Для нас интересна интерпретация Эверетта. Согласно ей, смешанное состояние предусматривает наличие двух параллельных вселенных, в которых одновременно существует наш кот: в одной из них он жив, во второй — мертв. Что касается наблюдателя эксперимента (т. е. нас с вами), то, согласно интерпретации Эверетта[53], он также оказывается вместе с котом сразу в двух вселенных, т. е., выражаясь «квантовым языком», «запутывается» в смешанном квантовом состоянии.
Повторим: в квантовом мире есть смешанные состояния. Скажем, наполовину (т. е. ½) кот жив и наполовину мертв. Когда мы смотрим на кота (это «смотрение» в квантовой механике называется «наблюдением»), кот либо жив, либо мертв — как повезет (вероятности мы определили). Но до того, как мы посмотрели, мы имеем дело со смешанным состоянием. Оно реально! Более того, реальны любые суперпозиции (суммы) состояний кота. Например, такие[54]:
|1 > = ½ (|кот живой> + |кот мертвый>) и
|2> = ½ (|кот живой> — |кот мертвый>)
Из этих состояний можно получить как живого, так и мертвого кота, складывая (вычитая) их друг с другом; проверьте:
50
Б. М. Болотовский не утверждал, что можно построить машину времени. Он лишь рассматривал гипотетическую возможность.
51
Косвенно, это если вы смотрите не на ядро, а на кота или на что-либо другое, чье состояние зависит от того, распалось ядро или нет.
52
См., например, Феймановские лекции, т. 9.
53
Хью Эверетт III (1930—1982) — американский физик, первым (1957 год) предложивший многомировую интерпретацию квантовой механики.
54
Именно такая странная запись состояний и используется в квантовой физике. Для нее придумали забавное название: открывающая скобка «БРА» и закрывающая скобка «КЕТ» — все вместе бракет, или по-русски «брикет».