(18)
В истории науки есть традиция, идущая, наверное, еще от библейских текстов с их кропотливым перечислением того, кто и кого породил со времен Адама и Евы. В научном мире, по аналогичной схеме, тоже любят фиксировать генеалогические связи поколений – кто у кого был учителем и учеником. В частности, у патриарха американской физики Джона Арчибальда Уилера, как отмечают с некоторых пор в современных энциклопедиях, самыми знаменитыми учениками стали двое: Ричард Фейнман и Хью Эверетт.
Про сложную историю со славой непризнанного при жизни Эверетта сказано уже достаточно. Про неординарную личность нобелевского лауреата Фейнмана, не говоря уже о его куда более прямой и блестящей научной карьере, ныне выпущено столько книг, что сказано тут, кажется, чуть ли не все. Но может оказаться и так, что общеизвестны на самом деле пока еще далеко не все факты и взаимосвязи. Например, вот такого рода.
В своих лекциях и книгах Фейнмана не раз подчеркивал ]42[, что три базовые теории современной физики, описывающие фундаментальные взаимодействия, по сути очень похожи друг на друга. И выстроены на той же основе, что и исторически самая первая из них – квантовая электродинамика или КЭД (за ее разработку Фейнман получил Нобелевскую премию).
Все три квантовые теории – электромагнитных, сильных и слабых ядерных взаимодействий – в одних и тех же терминах вероятностей амплитуд описывают взаимодействие объектов со спином 1/2 (вроде электронов) с объектами, имеющими спин 1 (вроде фотонов, глюонов и W-бозонов). Естественно, очень хотелось бы знать, почему все физические теории имеют столь сходную структуру?
Не имея на этот счет определенного мнения, Фейнман выдвинул сразу несколько вариантов ответа. И один из них, самый многообещающий, выглядит так. Возможно, что все похожие явления – это на самом деле разные стороны одной и той же скрытой от нас большой картины. Такой картины, части которой, взятые по отдельности, лишь кажутся разными – как пальцы на одной руке...
Важность этой очень глубокой идеи можно проиллюстрировать на примере так называемого интеграла Фейнмана, с помощью которого удобно обсчитывать события в квантовом мире. Но для начала придется напомнить один из фундаментальных принципов квантовой физики – суперпозицию состояний.
Суть принципа, вкратце, такова. Если в классической физике для всякого объекта, движущегося из точки А в точку Б, подразумевается вполне конкретная и однозначно определенная траектория, то в квантовой физике та же картина выглядит существенно иначе. Для объекта микромира, вроде электрона, такая траектория – это наложение или суперпозиция всех возможных путей из точки А в точку Б с учетом вероятностей каждого из маршрутов. Если же переходить к числовому описанию, то аналитически задача вычисляется как «взвешенное среднее» с помощью интеграла по траекториям, предложенного Ричардом Фейнманом в 1940-е годы при разработке квантовой электродинамики.
Следует подчеркнуть, что эта математическая конструкция, впоследствии прекрасно себя показавшая во множестве самых разных физических приложений, весьма далеких от КЭД, на взгляд математиков-профессионалов выглядит чрезвычайно странно. Один из научных авторитетов в математической области охарактеризовал интеграл Фейнмана такими словами: «Вообразите себе что-то вроде Эйфелевой башни, которая висит в воздухе – без фундамента с точки зрения математики. Вот она вся есть, она вся работает, а стоит она неизвестно на чем»...]43[
Однако конструкцию Фейнмана – «взвешенное среднее» для суперпозиции всех возможных траекторий частиц с учетом вероятностей каждого из маршрутов – естественным образом можно переформулировать в терминах конструкции Эверетта с ее постоянно разветвляющимися мирами. То есть логично допускать, что обе эти схемы базируются на одном и том же теоретическом фундаменте.
Если же вспомнить, что Хью Эверетт выстраивал свою концепцию на основе теории информации Шеннона, то следующий вывод выглядит довольно занятно. Не исключено, что математические основы интеграла Фейнмана скрыты там же – в глубинах теории информации.
В предельно краткой формулировке данную идею с некоторых пор принято излагать максимой «It from bit» – «Это [все] из бита». И вряд ли случайность, что столь красивый афоризм придумал – под конец своей долгой жизни – Джон Арчибальд Уилер [1F]. Учитель Фейнмана и Эверетта, которому довелось на несколько десятилетий пережить своих учеников.
___
[88] Пещера и слон, http://kniganews.org/map/w/10-00/hex88/
[1F] Жонглер на поезде, http://kniganews.org/map/n/00-01/hex1f/
ВНЕШНИЕ ССЫЛКИ:
]40[. Mark Kac and Stanislaw M. Ulam, "Mathematics and Logic: Retrospect and Prospects", F.A. Praeger Publishers (1968). Русский перевод: Кац М., Улам С.М., "Математика и логика. Ретроспектива и перспективы", М., Мир (1971)
]41[. Abbott, Edwin A. (1884) Flatland: A romance in Many dimensions. Dover thrift Edition (1992 unabridged). New York. Русский перевод: Эббот Э. "Флатландия", Бюргер Д. "Сферландия". М., Мир(1976)
]42[. R. Feynman,"QED The Strange Theory of Light and Matter". Princeton University Press(1985). Русский перевод: Фейнман Р. "КЭД – странная теория света и вещества". Библ. Квант 66, (1988)
]43[. Юрий Манин. «Не мы выбираем математику своей профессией, а она нас выбирает«. Интервью газете «Троицкий вариант», №13, 30 сентября 2008
___