Радикальный взгляд Карло Ровелли на реальность

Физик-теоретик и автор бестселлеров черпает вдохновение в политике и философии для переосмысления пространства и времени. Сохранить статью Прочитать позже

Введение

Сидя у католической церкви на Французской Ривьере, Карло Ровелли вытягивал голову вперёд и назад, имитируя пролетающего мимо голубя. Голуби, по его словам, кивают головой не только для того, чтобы стабилизировать зрение, но и для оценки расстояния до объектов, компенсируя ограниченное бинокулярное зрение. «Всё дело в перспективе», — сказал он.

Физик-теоретик, работающий в Университете Экс-Марсель, Ровелли изучает, как мы воспринимаем реальность с нашей ограниченной точки зрения. Его исследования обширны, охватывая широкий спектр от квантовой информации до чёрных дыр, и часто затрагивают историю и философию науки. В конце 1980-х годов он участвовал в разработке теории петлевой квантовой гравитации, призванной описать квантовые основы пространства и времени. Десять лет спустя он предложил новую «реляционную» интерпретацию квантовой механики, которая заходит так далеко, что предполагает отсутствие какой-либо объективной реальности, а лишь различные взгляды на реальность — будь то взгляд физика или голубя.

В последнее время он получил признание как автор бестселлеров научно-популярных книг, включая «Семь кратких уроков физики», проданных по всему миру тиражом более 2 миллионов экземпляров, что поставило его в центр внимания, к которому он всё ещё привыкает. «Мне очень трудно быть немного знаменитым», — сказал он. «Я постоянно влипаю в неприятности». (Во время моего визита он отбивался от критики президента Итальянского физического общества, обвинившего его в клевете на Энрико Ферми, назвав его «кровожадным фашистом/нацистом».)

Взгляды самого Ровелли на физику во многом сформировались под влиянием его бунтарской, контркультурной юности. Будучи студентом, участвовавшим в попытке политического переворота в Болонье в 1977 году, Ровелли работал на подрывной левой радиостанции, составил незаконный манифест и позже был арестован за отказ от обязательной военной службы. Разочарованный общественными нормами, он сказал: «У меня было ощущение, что мы не понимаем, как относиться к окружающей нас реальности». В свои 69 лет он остаётся политически активным (и часто приходит в ярость). «Часть меня всё ещё старый хиппи».

После того, как политические волнения в Болонье утихли, Ровелли перенёс свои глубокие опасения на саму ткань реальности. С той же склонностью он бросал вызов традиционным способам мышления, чтобы решить давние проблемы в основах физики — не отвергая устоявшиеся теории, а принимая на них новый взгляд. Его подход основан на радикальной готовности отказаться от интуитивных представлений о том, как устроен мир.

Нажимая кнопку просмотра этого видео, вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности.

Чтобы противостоять собственным предубеждениям, будь то в отношении физики или общества, Ровелли обращается к философии. Он часто публикует работы на метафизические темы и выступает за более широкий диалог между этими дисциплинами. Его новая книга, опубликованная в этом месяце на итальянском языке, представляет собой глубокое погружение в область пересечения философии и физики, в которой он видит ключ к пониманию того, что на самом деле говорят нам существующие теории.

Кванта посетил Ровелли в его доме с видом на скалы Кассиса. В течение 12-часовой беседы, состоявшейся во время отдыха на его террасе, прогулок по городу и круизов на его 100-летней яхте, мы обсудили религию, войну, сознание, СМИ, любовь, голубей и, конечно же, физику. Интервью сокращено и отредактировано для ясности.

Какой ваш центральный вопрос и как он привел вас к изучению квантовой гравитации?

Моим центральным вопросом всегда было: как устроен мир? У нас есть две основные теории, которые невероятно хорошо работают в разных областях: общая теория относительности и квантовая механика. Когда я узнал об этих теориях в школе, меня поразила их радикальность. Обе они бросают вызов самым основополагающим представлениям об окружающем мире — о пространстве как о пустой сцене, на которой существуют объекты, и о времени как о равномерном линейном потоке. Они перекликались с моей идеей о том, что если хочешь по-настоящему понять реальность, нужно быть готовым к радикальным переменам.

Все попытки опровергнуть квантовую механику и общую теорию относительности потерпели неудачу. Тем не менее, в этой картине явно есть трещина. Существуют явления, например, падение объектов в чёрную дыру, которые выходят за рамки обеих теорий. Когда пытаешься объединить эти две теории, они, по-видимому, приводят к всевозможным противоречиям и парадоксам. Для меня точка соприкосновения этих двух теорий — проблема квантовой гравитации — и была, по сути, этим глубоким, глубочайшим разрывом в нашей фундаментальной физической картине мира.

Расскажите мне о подходе, который вы использовали, чтобы заполнить этот пробел: петлевая квантовая гравитация.

Петлевая квантовая гравитация — очень консервативный подход с весьма радикальными последствиями. Это попытка сказать: давайте серьёзно отнесёмся к тому, что мы узнали из общей теории относительности и квантовой механики, и посмотрим, куда они нас приведут. Никаких дополнительных полей, дополнительных частиц, модификаций уравнений Эйнштейна или других гипотез о природе не существует. Это просто попытка сделать то, что мы знаем на данный момент, связным.

По сути, петлевая квантовая гравитация подразумевает, что пространство не бесконечно делимо — оно состоит из элементарных фрагментов, связанных между собой в петли. Теория представляет собой очень простой набор уравнений, но в ней нет ни временных, ни пространственных переменных. Эти концепции возникают из того, как эти кванты гравитации взаимодействуют и преобразуются. То, что мы называем пространством, — это количество этих петель, а то, что мы называем временем, — это то, как они непрерывно эволюционируют. 

Как мы можем объяснить наше общее восприятие времени, если оно не является основополагающим?

Наше восприятие времени, текущего вперёд, обусловлено вторым законом термодинамики — тенденцией физических систем к увеличению беспорядка, или того, что мы называем энтропией. Но это кажется фундаментальным только с нашей точки зрения. Мы — существа, связанные с определёнными макроскопическими переменными, относительно которых энтропия глобально движется в одном направлении.

Моя интуиция подсказывает, что общий поток времени действительно может быть подобен ежедневному вращению неба. Это величественное, колоссальное явление, но на самом деле это иллюзия. Это совершенно перспективное понимание второго закона термодинамики. Он реален в том же смысле, в каком реально вращение неба, но он реален только по отношению к нам. 

Одно из замечаний к петлевой квантовой гравитации заключается в том, что она противоречит некоторым предсказаниям Эйнштейна, а именно, что скорость света постоянна для всех длин волн. Что вы думаете об этой критике?

Теория значительно изменилась за последние 20 лет, и её текущая версия не противоречит предсказаниям Эйнштейна — скорость света действительно постоянна для всех физических длин волн. Тем не менее, есть некоторые вопросы, связанные с петлевой квантовой гравитацией, которые ещё предстоит решить. Мы не уверены, насколько эквивалентны друг другу различные версии теории. У нас есть проблема, в которой рассеяние частиц, по-видимому, генерирует бесконечное количество низкоэнергетического излучения. И решение уравнений по-прежнему остаётся очень сложной задачей, которую мы пытаемся упростить.

Главный недостаток — отсутствие экспериментальных данных, подтверждающих эту теорию. Однако надежда на будущее есть. Существуют предложения использовать петлевую квантовую гравитацию для интерпретации сигнатур в реликтовом излучении, оставшемся после Большого взрыва. И есть ещё одна новая идея, которая меня очень воодушевляет: если петлевая квантовая гравитация верна, должны существовать крошечные чёрные дыры весом около 10 микрограммов, которые живут долго и взаимодействуют только гравитационно. Мы думаем о способах обнаружения фонового «ветра» из этих частиц. И, возможно, эти крошечные чёрные дыры на самом деле и есть то, что мы называем тёмной материей, загадочное распространённое астрономическое явление, которое мы пока не понимаем.

Обнаружить это будет сложно, но это не исключено. Я надеюсь, что будет проведён эксперимент, который убедит широкое сообщество в том, что петлевая квантовая гравитация — естественное объяснение. Совершенно не очевидно, что мы не сможем объяснить все эти явления с помощью существующих теорий, которые так хорошо работали на протяжении 100 лет.

Если мы придерживаемся наших существующих теорий, какую картину природы реальности они рисуют, если их вместе взять?

Переосмысление пространства и времени подтолкнуло меня к совершенно иному взгляду на реальность — не как на вселенную, состоящую из объектов с определёнными свойствами, а как на сеть взаимодействий. Это «реляционная» интерпретация квантовой механики. В каком-то смысле это продолжение тенденции в современной физике, которую мы наблюдали в общей теории относительности и квантовой механике — мощное движение в сторону перспективизма.

Мы привыкли к относительности скорости: скорость этого стола различна относительно меня, относительно [того голубя, летящего] снаружи, или относительно Солнца. Эйнштейн показал нам, что время и длина также относительны для разных наблюдателей. Реляционная квантовая механика развивает эту идею на шаг дальше. Она утверждает, что все свойства объекта — его цвет, местоположение, размер и т. д. — в принципе могут быть определены только относительно другой системы. Нам нужно отказаться от идеи о существовании материальных объектов, которые мы описываем извне. Лучший способ концептуализации реальности в свете современной науки — это рассмотрение относительной информации, которой обладают объекты природы друг о друге.

Мы можем лишь сказать, как выглядит мир с нашей ограниченной, предвзятой точки зрения. Это весьма радикально, потому что больше нельзя сказать: «Вот список вещей в мире, и вот как они выглядят». Нам приходится жить с этим отсутствием тотального описания реальности.

В этом аргументе есть что-то тревожное. Кажется, он подрывает конечную цель физики — описание «истинной» природы реальности, не так ли?

Во многом это так, но если взглянуть на историю науки, то её конечная цель постоянно менялась. Она прошла путь от описания вращения небесных тел к отслеживанию сил, управляющих частицами, и, наконец, к изучению эволюции полей в пространстве-времени. Я думаю, что задача науки заключается в поиске правильной концептуальной схемы для наилучшего понимания природы такой, какой мы её видим. Реляционный подход основан на глубоком осознании того, что наши знания о мире фундаментально ограничены и что всё, что мы видим, неполно. У нас есть гораздо более сильный и честный способ подхода к реальности, не привязываясь к этой обманчивой идее существования высшей истины. Мы не должны путать наши знания с реальностью мира.

Если это оставляет у вас чувство пустоты в отношении реальности, это справедливо. Но именно осознание ограниченности наших знаний позволяет нам учиться. Между абсолютной уверенностью и невежеством лежит интереснейшее пространство, в котором мы живём.

Вы писали о том, как философы повлияли на ваше изменение мировоззрения. Как вы оцениваете взаимоотношения философии и физики?

Дисциплины отчаянно нуждаются друг в друге. Философ, не задумывающийся о науке, не готов использовать имеющиеся у нас знания, и это просто глупо. А учёный, отказывающийся обращаться к философии, оказывается в ловушке мышления, от которого, возможно, можно было бы освободиться. Исторически отношения между физиками и философами были очень тесными. Все научные революции проходили под сильным влиянием философских идей. Коперник, Галилей и Ньютон сами были философами. Эйнштейн весьма открыто приписывал свои идеи таким философам, как Иммануил Кант, Эрнст Мах и другие. А Эрвин Шредингер, вероятно, находился под влиянием Упанишад, священных индуистских текстов, когда разработал волновую механику.

Но в последнее время отношения между физиками и философами находятся на рекордно низком уровне. Стивен Хокинг произнес знаменитую фразу о том, что «философия мертва», а Ричард Фейнман говорил что-то вроде: «Философы так же полезны для науки, как орнитологи – для птиц». Они не осознают, что, во-первых, они занимаются философией, рассуждая о том, что значит заниматься наукой; а во-вторых, весь их взгляд на науку уже находится под влиянием американского прагматизма и таких философов, как Карл Поппер и Томас Кун. Физическое сообщество усвоило у этих философов, что наука – это выхватывание новых идей из воздуха, разработка теории и проверка её истинности или ложности. Это создаёт ложное впечатление, будто научный прогресс достигается только благодаря новым открытиям, меняющим парадигму и переворачивающим прежние представления, и что все новые гипотезы равновероятны, пока не будут опровергнуты. Но наука – это нечто гораздо большее. Это непрерывный процесс наращивания знаний прошлого для уточнения наших взглядов.

На мой взгляд, именно эта ограниченность мышления и является проблемой современной теоретической физики. Мы переживаем колоссальный скачок знаний, который заставляет нас переосмысливать представления о реальности, информации, времени и пространстве. Наше сообщество потратило много времени впустую, ища спекулятивные идеи. Вместо этого нам нужно переосмыслить уже имеющиеся знания. И для этого нам нужна философия. Философы помогают нам не находить правильные ответы на заданные вопросы, а находить правильные вопросы для лучшего понимания реальности.

В своей книге «Гельголанд» вы рассказываете о том, как буддийский философ Нагарджуна повлиял на ваше творчество. Каким образом его тексты расширили ваш кругозор?

Основная идея реляционной квантовой механики заключается в том, что, говоря об объекте — будь то атом, человек или галактика, — мы никогда не имеем в виду только систему. Мы всегда имеем в виду взаимодействие этой системы с чем-то ещё. Мы можем описать — и, по сути, понять — объект только в его отношении к нам самим или к нашим измерительным приборам.

Нагарджуна выражает очень похожую идею: ни одна сущность не обладает подлинно независимым существованием — вещи существуют лишь в зависимости друг от друга. Отказавшись от «первичных» сущностей или любой «абсолютной абсолютной реальности», мы можем лучше понимать мир с точки зрения того, как одни вещи проявляют себя по отношению к другим.

Реляционная квантовая механика использует схожие идеи, чтобы точно математически объяснить все квантовые парадоксы. Главная идея заключается в отказе от вопросов о том, как обстоят дела на самом деле, в абсолютных терминах. Это подобно тому, как Галилей учил нас, что спрашивать «Действительно ли этот объект движется?» бессмысленно, а Эйнштейн учил нас, что спрашивать «Действительно ли эти два события происходят одновременно?» бессмысленно. Я полагаю, что путаница в квантовой механике возникает из-за бессмысленных вопросов. Ответ на загадку заключается в том, что загадки нет.

Источник: www.quantamagazine.org