О двухщелевом опыте и эффекте наблюдателя знают многие, но гораздо реже можно услышать о четырёхщелевой версии этого эксперимента. По мнению британского физика Дэвида Дойча, она – ни много ни мало – доказывает существование параллельных миров. Более того, любая интерференция, включая ту, которая создаёт разноцветные узоры на мыльных пузырях и на пятнах бензина, возникает вследствие взаимодействия вселенных. Как же учёные не заметили этого раньше? Возможно, проблема в корпускулярно-волновом дуализме – ошибочном представлении о кванте как о волне и частице одновременно. В действительности все физические объекты проявляют либо волновые, либо корпускулярные свойства – в зависимости от способа описания – но никак не те и другие сразу.

В этой статье я объясняю, почему сторонники идеи квантового Мультивёрса называют многомировую интепретацию метатеорией и считают её единственным правильным пониманием квантовой механики. Также мы согласуем волновую механику Шрёдингера с матричной механикой Гейзенберга, переосмыслим понятия квантовой интерференции и декогеренции, разберёмся с математическим понятием неотличимости, выясним, почему не все бесконечности равны, найдём меру в несчётном множестве вселенных Мультивёрса, избавимся от квантовых скачков и покажем, откуда в квантовом мире берутся классические свойства макрообъектов.

В наши дни термин «Мультивселенная» можно услышать всё чаще и чаще. К сожалению, большинство людей узнают о нём из кино, которое играет важную роль в популяризации этой идеи, но вместе с тем и дискредитирует её. Проблема в том, что в кино, как правило, альтернативные варианты развития событий и параллельные реальности пересекаются, что противоречит самой идее Мультивёрса, по крайней мере с точки зрения физика. Если между параллельными вселенными есть причинная связь, то они по определению являются одной вселенной. Также создаётся путаница между воображаемыми мирами с другими законами физики, космологической Мультивселенной и параллельными мирами Эверетта. Ну а для эзотериков идея Мультивёрса становится универсальным способом обоснования магии и паранормальных явлений. Например, в «Трансёрфинге» Вадима Зеланда Мультивселенная преподносится как некое «пространство вариантов» с альтернативными «линиями жизни», которые можно выбирать силой мысли. Что же, пора разобраться, насколько все эти представления соответствуют научной теории Мультивёрса.

Имеет ли сознание квантовую природу? Мозг - детерминированная биохимическая машина или квантовый компьютер? Как долго в нервной ткани сохраняется квантовая суперпозиция? Могут ли случайные квантовые события вызывать активацию нейронов и влиять на работу нейросетей? Или квантовые эффекты всегда нивелируются тепловыми колебаниями атомов и молекул, разрушающими квантовую когерентность на разумных пространственно-временных масштабах? Что о роли квантовой физики в функционировании нашего организма может сказать квантовая биология?

В этой статье я разбираю теорию скоординированной объективной редукции (Orch-OR) Хамероффа-Пенроуза и другие модели квантового сознания, а также гипотезу критического мозга, механизм нейронных лавин и эфаптическую передачу. Справедливости ради я привожу аргументы как сторонников идеи квантового мозга, настаивающих на возможности амплификации квантовых эффектов до уровня нейронов, так и противников, утверждающих, что термодинамические условия функционирования мозга препятствуют проявлению квантовых свойств на макроскопических масштабах. На сегодняшний день экспериментальных данных ещё недостаточно, чтобы понять, кто из них прав. Но каждая из этих гипотез влечёт за собой серьёзные философские следствия, которые я также здесь объясняю.

Являются ли случайность и хаос фундаментальными свойствами нашего мира, или за ними всегда скрывается некий порядок, а нам просто не хватает знаний и точности измерений, чтобы его постичь? Изучением этого вопроса занимаются несколько тесно связанных между собой междисциплинарных наук: синергетика, неравновесная термодинамика, теория хаоса, теория катастроф, фрактальная геометрия, теория систем и кибернетика. На первый взгляд эти дисциплины очень абстрактны и совершенно непонятны без изучения их сложного математического аппарата. Но в действительности они гораздо ближе к жизни, чем квантовая механика или теория относительности, поскольку имеют дело не со «сферическими конями в вакууме», а с реальными процессами.

О явлениях хаоса и самоорганизации я рекомендую прочитать книгу Джеймса Глейка «Хаос. Создание новой науки» (1987). Если же у вас нет ни времени, ни желания изучать всю историю науки о хаосе, вы узнаете всё самое важное из данной статьи. Здесь я разъясняю множество специфических терминов, которые приведут в ужас даже хорошо образованного человека: эмерджентность, синергия, флуктуации, диссипативные структуры, динамический хаос, точка бифуркации, аттракторы, фракталы и т.д. Также мы выясним, не противоречит ли самоорганизация второму началу термодинамики и действительно ли случайность, необратимость и неустойчивость являются источниками всякого развития.

Миром правит детерминизм или случайность? Будущее предопределено или многовариантно? Можно ли в точности предсказать будущее состояние системы по начальным условиям, или её динамика в принципе непредсказуема? Всё происходит согласно необходимости и провидению, или наша судьба создаётся на ходу? Может ли Бог быть генератором случайных чисел? Или он всё-таки не играет в кости? Только не говорите, что вы никогда не задумывались над этими вопросами и не хотели бы узнать, как оно есть на самом деле. Даже проблема свободы воли на их фоне вторична, поскольку целиком зависит от проблемы причинности и детерминизма.

Разумеется, ответы следует искать в квантовой механике, ведь в основе всех физических явлений лежат законы движения и взаимодействия элементарных частиц. На сегодняшний день это самая фундаментальная и самая экспериментально подтверждённая теория из всех, которые у нас есть. У неё сложный математический аппарат, но он работает безотказно и даёт предсказания, сбывающиеся с точностью до тысячных знаков после запятой. Тем не менее, именно квантовая механика даёт понять, что будущее принципиально непредсказуемо, и никакая сила не может заранее предопределить ход событий. Как же так? Нет ли здесь противоречия? Может, учёные сами не знают, детерминированы физические процессы или случайны? Нет, на этот счёт наука даёт чёткий и недвусмысленный ответ. Всё, что вы прочитаете в данной статье – только конкретика, никакой философской неоднозначности.

Когда всё вокруг стремится к хаосу и жизнь с каждым днём становится только хуже, невольно возникает желание обратить время вспять. Но почему-то реальность всячески противится попыткам развернуть стрелу времени на 180°. Что же заставляет время идти только вперёд и не даёт повернуть его назад? Чем прошлое отличается от будущего? И почему мы помним прошлое, а не будущее? Почему разрушать, рассеивать и смешивать легко, а строить, концентрировать и сортировать – сложно? Как вывести асимметричные во времени законы термодинамики из симметричных во времени законов механики? Является ли второй закон термодинамики единственной причиной необратимости времени? Связана ли необратимость времени с расширением Вселенной? Поискам ответов на эти и другие связанные со временем вопросы посвящён весь мой блог, поэтому объяснений в двух словах не будет. В данной статье я лишь задам направление мысли и разберу самую проработанную на сегодняшний день теорию, позволяющую описать время на языке квантовой физики. Также мы выясним, насколько правдоподобен фильм «Довод» и можно ли инвертировать энтропию человека, чтобы он жил назад во времени.

Кажется, наука приближается к разрешению парадокса, породившего множество интерпретаций квантовой механики и множество споров между их сторонниками. Реализованный в 2019 г. эксперимент «Друг друга Вигнера», в котором наблюдатели моделируются с помощью фотонов или кубитов квантового компьютера, убедительно показал, что квантовую механику нельзя применять для описания мира с точки зрения других наблюдателей. В результате теории, постулирующие коллапс волновой функции, перестают быть самосогласованными и выбывают из игры. В финальный раунд проходят только кьюбизм и многомировая интерпретация – две самые радикальные и диаметрально противоположные интерпретации, предлагающие очень похожие решения проблемы измерения. Одна из них требует отказаться от идеи объективной реальности, а вторая – признать собственную неуверенность в том, в какой вселенной вы находитесь. Я делаю ставку на второй вариант, а какое из этих двух зол выбираете вы?

Когда речь заходит о законах сохранения, первым на ум приходит закон сохранения энергии. Менее известны законы сохранения заряда, импульса, момента импульса и чётности. Но что такое закон сохранения информации, зачастую не могут понятно объяснить даже сами физики. О нём мало пишут в научно-популярной литературе, потому что тема запутанная и нагружена математикой. А потом популяризаторов заводят в тупик, когда спрашивают, почему информация должна сохранятся в чёрных дырах или при квантовом измерении. Рассказать об этом не на математическом, а на естественном языке практически невозможно, но я всё же попробую, используя понятийный аппарат квантовой механики и аналогии с классической информацией. Мы выясним, что такое квантовая информация, сохраняется ли она при любых операциях с частицами, или есть исключения, которые приводят к потере информации, и как это связано с фундаментальной симметрией физических процессов.

Это продолжение статьи «Информация об информации», где я показал, что информация – физическая величина, не имеющая ничего общего с духом, сознанием, «информационным полем» и другими эзотерическими понятиями. Но среди философов и мистиков бытует мнение, что физическая и метафизическая информация – не одно и то же. Дескать теория информации изучает только цифровые данные, а информация как таковая – это другое. Ведь об информации можно говорить только при наличии источника и приёмника информации, а значит, её объективно не существует без субъекта, который будет её воспринимать и интерпретировать. Кроме того, ни количество информации по Хартли, ни количество энтропии по Шеннону не позволяют оценить смысл сообщения. Но значит ли это, что смысл, глубину или сложность информации нельзя измерить количественно и объективно? Пожалуй, пришло время разобраться, что такое сложность, как её можно измерить, связана ли она с упорядоченностью системы и есть ли у неё объективные критерии. Также мы выясним, насколько наши сообщения универсальны и можно ли прочитать их вне биологического или культурного контекста.

Информация – одно из самых неоднозначных и неопределённых понятий в науке и философии. Для гуманитария это любые сведения, которые можно запомнить и передать в устной или письменной форме. Для математика это абстрактная сущность, сохраняющаяся при вычислительном изоморфизме. Для физика-теоретика это набор квантовых чисел, характеризующих состояние элементарной частицы. Для программиста это цифровые данные, которые можно представить в двоичном коде и измерить в битах. Для философа-материалиста это отражение многообразия окружающего мира с помощью знаков и сигналов. Для философа-идеалиста это нематериальная, неизмеримая и нелокальная сущность, что-то связанное с духом или сознанием. Для эзотериков это некая метафизическая субстанция или информационное поле. Что же такое информация на самом деле? В данной лекции я покажу, что информация – физическая, объективная, измеряемая величина, в которой нет ничего субъективного и мистического. Заодно мы разберёмся, что такое энтропия по Шеннону, насколько избыточен естественный язык, в чём заключается принцип Ландауэра и обладает ли информация массой.

Энтропия – одна из самых важных и в то же время трудных для понимания физических концепций, без которой невозможно представить себе научную картину мира. Энтропия является неотъемлемым свойством макроскопических систем, но, в отличие от температуры, давления или объёма, её нельзя измерить с помощью приборов. Ситуацию усугубляет тот факт, что у энтропии есть множество определений, на первый взгляд никак между собой не связанных. В термодинамике это мера необратимого рассеяния или бесполезности энергии, в статистической физике – вероятность осуществления некоторого макроскопического состояния системы, в теории динамических систем – мера хаоса в поведении системы, в теории информации – мера неопределённости источника сообщений, определяемая вероятностями появления тех или иных символов при их передаче. Создаётся впечатление, что гуманитарию разобраться в этом без знания формул – непосильная задача. Но я покажу обратное. Сразу оговорюсь, что в данной статье будут рассмотрены только термодинамический и статистический аспекты энтропии, а о том, как энтропия связана с информацией, я расскажу как-нибудь отдельно.

Время (time) – наиболее часто употребляемое слово в английском языке и третье по употребляемости в русском. Оно есть и в любом другом языке, потому что синхронизация действий во времени так же важна, как и их координация пространстве. Не зная точного времени, невозможно упорядочить свою жизнь и спланировать её наперёд. Если в древние времена можно было полагаться на природные циклы и внутреннее ощущение времени, то в наши дни нужно постоянно иметь при себе часы или телефон. Время – важнейшее из абстрактных понятий, которое мы произносим каждый день. Над проблемой времени хотя бы раз в жизни задумывался каждый мыслящий человек, и на эту тему написано огромное количество философской и научной литературы. Тем не менее, никто не скажет наверняка, что же такое время. Оно реально, или это иллюзия, порождённая нашим сознанием? Существует ли время независимо от пространства и материи? Что первично: время или движение? Возможно ли время без движения и движение без времени? Что определяет разницу между прошлым и будущим? Время необратимо, или нам так только кажется?

Разумеется, охватить всю философию и физику времени в одной статье невозможно, поэтому не ждите полных ответов на поставленные вопросы. Пока я начну с напоминания самых элементарных вещей, о которых может рассказать любой научпопер или школьный учитель физики, но без которых будет трудно понять мои следующие статьи. Здесь я рассказываю о философских концепциях времени, вкратце объясняю Специальную и Общую теории относительности и разоблачаю миф об иллюзорности или субъективности времени.

Представляю вашему вниманию перевод интересной на мой взгляд статьи «Language models are multiverse generators», размещённой на сайте generative.ink 25 января 2021 г. Это упрощённое изложение научной публикации Ларии Рейнолдс и Кайла Макдонелла «Multiversal views on language models», в которой проводятся параллели между ветвящейся структурой мультивселенной Эверетта, генеративными языковыми моделями наподобие GPT и работой мозга как генератора виртуальной реальности. Автор сайта разработала программу Loom Space, использующую нейросеть GPT-3 для моделирования мультивселенной естественного языка. Её интерфейс может быть полезен для совместного написания с языковой моделью, а также для научно-популярных задач, таких как мозговой штурм и разработка промптов.

Статья сложная, поэтому я рекомендую для лучшего понимания основной мысли прочитать небольшой рассказ Хорхе Луиса Борхеса «Сад расходящихся тропок» (1941) - одно из первых литературных изложений идеи мультивселенной. «Сад расходящихся тропок» - вымышленный роман Цюй Пэна, в котором, как в лабиринте, ветвятся и переплетаются реальности, когда герой выбирает одновременно все находящиеся перед ним возможности. Цюй Пэн не верил в единую временную линию, а представлял себе сеть бесчисленных временных рядов. Поэтому он ни разу не употребил в романе слово «время», которое является ответом на загаданную автором загадку.

Да, здесь под катом я объясняю, что не так с гипотезой симуляции и не живём ли мы в Матрице. Об этом уже написано много статей, но никто из авторов не даёт чёткого и аргументированного ответа: реален наш мир или всё-таки виртуален? Не буду долго ходить вокруг да около и сразу отмечу, что я не верю в гипотезу симуляции. Я рассмотрю все так называемые "доказательства" в её пользу и покажу, что они совершенно безосновательны, поэтому симулярианство – скорее религия, чем наука.

С моей философской точки зрения гипотеза симуляции, наряду с солипсизмом, мысленным экспериментом "мозг в колбе", последним четвергизмом и Адвайта-ведантой, является разновидностью субъективного идеализма, в которой в роли разума выступает компьютер или программист, а его "мысли" - это алгоритмы, по которым строится симуляция. Действительно, вера в виртуальность окружающего мира мало чем отличается от веры в его иллюзорность. И то, и другое – именно вера, потому что обе гипотезы согласуются с любыми фактами об окружающем мире и не могут быть опровергнуты ничем. На этом гипотезу симуляции можно сразу объявить нефальсифицируемой и ненаучной. Тем не менее, многие влиятельные люди, включая Илона Маска и Нила Деграсса Тайсона, всерьёз утверждают, что мы почти наверняка живём в симуляции. Может, что-то разумное в этой идее всё-таки есть?

Вы когда-нибудь сомневались в своей реальности? А в реальности окружающего мира? Откуда вы знаете, что он действительно существует? Быть может, есть только вы, а остальное вам просто снится. Этого мира не было до вашего рождения и не будет после вашей смерти. Всё, что вы видите, слышите, ощущаете – иллюзия, майя, марево, а единственная реальность – ваша мысль, которая вечна, не знает границ и может принимать любую форму. Не верится? Значит вы находитесь под властью этой иллюзии и воспринимаете её всерьёз, ведь во сне вам же тоже кажется, что всё происходит по-настоящему, пока вы не проснётесь и не поймёте, что это был сон. Так может, вы видели сон во сне, который в свою очередь является сном в другом сне, и так далее до бесконечности, как в фильме «Начало»? На самом деле нет ни статьи, которую вы сейчас читаете, ни её автора, ни устройства, которое вы используете для чтения. Всё это придумано вами же для того, чтобы вы смогли поверить в иллюзорность бытия, проснуться, осознать безграничную силу своей мысли и придумать себе новый, ещё более необычный сон.

16 октября 2023 г. на сайте венчурной фирмы «Andreessen Horowitz» (a16z) был опубликован Манифест технооптимиста, написанный сооснователем компании, миллиардером Марком Андриссеном – одним из ведущих инвесторов в сфере IT. Манифест отражает представления многих (если не большинства) интеллектуалов из Кремниевой долины об экономике, политике, развитии технологий и будущем человечества. Текст составлен по образцу Манифеста футуризма 1909 г. авторства Томмазо Маринетти, впоследствии ставшего идеологом итальянского фашизма. Также Андриссен ссылается на ультраправого реакционера Ника Лэнда с его концепцией акселерационизма. Другие идеи, на которые опирается Андриссен – это либертарианство, неограниченный экономический и технологический рост, просвещение и трансгуманизм.

Пока большинство физиков-теоретиков заняты поисками фундаментальной «теории всего», которая должна объединить квантовую теорию поля с общей теорией относительности, некоторые учёные смотрят на это скептическим взглядом и предлагают двигаться совсем в другом направлении. Один из них – Дэвид Дойч – британский физик израильского происхождения, профессор Оксфордского университета, автор книг «Структура реальности» (1997) и «Начало бесконечности» (2011). С 2012 г. он вместе с итальянкой Кьярой Марлетто работает над теорией конструкторов, призванной – ни много ни мало – объединить все наши знания о реальности в единый набор мета-законов, или фундаментальных принципов, определяющих, что может происходить во Вселенной, а что запрещено. Теория конструкторов преподносится авторами как обобщение теории информации на всю остальную физику, а другие разделы физики, включая термодинамику, статистическую механику, теорию квантовых вычислений и даже квантовую механику – как её производные. Изучение конструкторов, по мнению Дойча, даст нам ключ к пониманию, откуда вообще взялись законы физики и почему они работают именно так, а не иначе. Но насколько оправданы его амбициозные заявления? Не является ли теория конструкторов очередной «теорией чего угодно», не дающей никаких предсказаний и неприменимой на практике?

От философов-антиреалистов, эзотериков и богословов часто можно услышать проповеди на тему ограниченности научных методов и о существовании за пределами физического мира иных планов бытия, которые нематериальны и не могут быть познаны экспериментальным путём. Но они не в курсе, что наука уже много лет занимается изучением контрфактуалов - «потусторонних» событий, происходящих не в нашей вселенной, но тем не менее подчиняющихся известным физическим законам. Учёные постоянно открывают новые способы «взломать» классическую физику и ставят умопомрачительные эксперименты, результаты которых заставляют нас пересмотреть традиционные определения реальности. Практика показывает, что природа познаваема и содержит в себе всё необходимое для роста знания, главное – задавать ей правильные вопросы. Как измерить светочувствительную бомбу, не подрывая её? Как провести вычисление, не включая компьютер? Как увидеть, не глядя, и узнать о событии, которое не произошло? Как подсмотреть за котом Шрёдингера и воскресить его? Как отменить коллапс волновой функции? Наконец, как осуществить настоящую телепортацию без локального обмена информацией? Если обычная квантовая телепортация, запутанность и туннелирование уже не кажутся вам чем-то удивительным, готовьтесь к настоящим чудесам. В этой статье я разберу пять экспериментов, о которых вы вряд ли слышали, но результаты которых действительно взрывают мозг.

Приходилось ли вам когда-нибудь наблюдать, как материальный предмет проходит сквозь стену или телепортируется с места на место? Скорее всего нет, если это не были трюки какого-нибудь иллюзиониста. Кто-то скажет, что такие феномены в принципе невозможны, и будет неправ. На самом деле телепортация и туннелирование – экспериментально подтверждённые явления, происходящие в микромире. Но мы с вами как образованные люди знаем, что чёткой границы между микро- и макромиром не существует. Законы квантовой механики вполне распространяются и на ту реальность, которую мы воспринимаем своими органами чувств. Тогда почему мы до сих пор не умеем мгновенно перемещаться в любую точку земного шара и преодолевать непреодолимые преграды? Некоторые эзотерики утверждают, что человек способен сам овладеть соответствующими сверхспособностями, и никакие квантовые технологии ему для этого не нужны. В данной статье я объясню, что мешает нам самостоятельно освоить телепортацию и помогут ли нам в этом деле искусственные «костыли» вроде квантовых компьютеров.

В представлении гуманитария квантовая физика – чисто теоретическая наука, изучающая устройство мира на самом фундаментальном уровне и бесконечно далёкая от нашей жизни. Лишь немногие знают, что мы уже пользуемся квантовыми технологиями каждый день. Без квантовой физики не было бы современной электроники (компьютеров, смартфонов, планшетов, бытовой техники), высокоскоростного интернета и спутниковой навигации. Но кремниевые полупроводники, интегральные схемы, компакт-диски, флеш-память, оптоволоконные кабели, светодиоды, солнечные панели, МРТ, электронные микроскопы, лазеры, атомные часы, ядерное и термоядерное оружие, атомные электростанции, даже не освоенный ещё термоядерный синтез – всё это продукты первой квантовой революции, теоретические основы которой были заложены ещё в 20-е-30-е гг. XX века. Теперь же пришло время второй квантовой революции, вызванной появлением технологий, позволяющих манипулировать отдельными квантовыми частицами и управлять их состоянием. Локомотивом этой революции станет квантовый компьютер, о котором и пойдёт речь в данной статье.