Nevědecké pohádky moderní vědy II - kvantové paralelní vesmíry s kopiemi nás samých

Existence jiných vesmírů je prakticky jistá, jak jsem se mohli přesvědčit v blogu Proč musí existovat život v jiných vesmírech a jaký je. Ale co proslavené vesmíry s kopiemi nás samých? Takové existují nebo je to jen pohádka?

V blogu Nevědecké pohádky moderní vědy I - nekonečno jsme si ukázali, že nekonečno v realitě neexistuje. To se nám dnes bude hodit. V tomto druhém díle "Nevědeckých pohádek moderní vědy" totiž rozebereme, mohou-li existovat kvantové paralelní vesmíry podle pana Everetta. Tedy takové vesmíry, které kromě jiného obsahují i kopie nás samých, případně s jinými životními osudy.

Vysvětleme si ale nejdříve, jak si své vesmíry Hugh Everett vlastně v roce 1957 představoval. Jde vlastně o jeho tzv. mnohasvětovou interpretaci kvantové mechaniky. Poloha (a další vlastnosti) mikročástic nejsou v kvantové mechanice přesně určeny, jak je tomu v běžném makrosvětě. Polohu elementárních částic známe jen velmi neurčitě, dokonce většinově uznávané interpretace kvantové mechaniky tvrdí, že částice je v danou chvíli tak nějak všude, kde má její tzv. vlnová funkce nějaké hodnoty, a že je tedy v superpozici. Druhá mocnina této funkce určuje pravděpodobnost výskytu částice v daném místě, takže tato funkce je vlastně jakýmsi rozložením pravděpodobnosti polohy částice. Neurčitost polohy částice či jiné její vlastnosti končí pozorováním nebo měřením, prostě interakcí s touto mikročásticí. Pak je její poloha (či jiná vlastnost) přesně určena a vlnová funkce mizí, tzv. kolabuje.

Hugh Everett zkusil vyřešit tento problém prapodivně mizející neurčitosti, tedy superpozice návrhem, že v okamžiku interakce s částicí se uskuteční všechny možné polohy částice, dané vlnovou funkcí této částice. Nicméně my vidíme, že se uskuteční jen jedna poloha částice, například částice dopadne pouze na jedno místo (třeba staré trubicové televizní obrazovky). Kam se ale poděly všechny ty ostatní možné polohy? Klasický výklad kvantové mechaniky tvrdí, že všechny ty ostatní možnosti zmizely, vlnová funkce zkolabovala právě jen do jediné polohy, kterou pozorujeme.

Everett ale navrhl, že se uskuteční všechny možné polohy částice ze superpozice, a že pro každou polohu dané pozorování či měření vytvoří nový paralelní vesmír. Takový vesmír vznikne okamžitě a je jich mnoho. Dokonce jich je nekonečně mnoho, neboť je vlnová funkce spojitá, jak je vidět na obrázku výše. (Nekonečně mnoho je jich, pokud neuvažujeme o kvantování prostoru, které je velmi jemné, jinak jich je jen "nespočetné" množství.) Navíc tato vlnová funkce sahá až do nekonečna, i když ve velkých vzdálenostech má velmi malou hodnotu, přesto to znamená nekonečně mnoho vesmírů.

Už ale vznik jednoho jediného paralelního vesmíru tohoto typu je, jemně řečeno, velmi problematický. Zatímco našemu vesmíru trvalo 13,7 miliard let rozepnout se do dnešní velikosti, paralelní vesmír vznikne okamžitě a rozepne se prakticky nekonečnou rychlostí, tedy rychlostí nekonečně krát přesahující rychlost světla. Už nadsvětelná rychlost sama je z oblasti sci-fi. Pakliže ale nekonečno neexistuje (viz Nevědecké pohádky moderní vědy I - nekonečno), nekonečná rychlost vzniku paralelního vesmíru ukazuje, že je takové pojetí vzniku paralelního vesmíru nemožné. Další hřebíček do rakve je, že je těch vesmírů okamžitě nekonečně mnoho, jak jsme uvedli v předešlém odstavci. Máme v této úvaze tedy další nemožné nekonečno.

Také by se už při takovém vzniku jediného vesmíru porušil zákon zachování hmotnosti a energie. Najednou vznikne z ničeho energie a hmotnost celého vesmíru. Dokonce vznikne nekonečná hmotnost a energie, neboť je vesmírů nekonečně mnoho. Můžeme tedy tyto everettovské paralelní vesmíry definitivně pohřbít, a to s velkým klidem. Nic takového není.

A co ty kopie nás samých? Jestliže probíhá nějaké pozorování mikročástice například fotonem světla, je vlastně pozorovatelem částice daný foton. My můžeme být pozorovatelem až tehdy, až interagujeme s daným fotonem, či s přístrojem, který ho zachytí. Z našeho hlediska je tedy nakonec nutné neuvažovat přímo interakci pozorovacího fotonu s částicí, ale až interakci pozorovacího fotonu nebo přístroje s námi. Za kvantový systém tedy považujeme vše (i makroobjekty) v nějaké oblasti, mimo nás, což je podivné, když víme, že kvantové efekty mizí na makroúrovni.

Názorně si můžeme tuto vágní úvahu předvést na proslavené Schrödingerově kočce. U ní se rozpadá radioaktivní atom a vyšle radioaktivní částici na detektor, který spustí rozbití ampulky s jedem. Jed pak zabije či nezabije kočku v závislosti na tom, jestli se radioaktivní atom rozpadne či ne. Přímý pozorovatelem radioaktivního rozpadu je ono čidlo. Ale tím, že celý systém atom-detektor-kočka uzavřeme do neprůhledné krabice, nemůžeme získat žádnou přímou informaci o stavu atomu, čidla, ani o stavu kočky, a je tedy stav kočky pro nás stejně neurčitý, neznámý, jako je třeba poloha elektronu v atomu (viz první obrázek). Stav kočky bude neurčitý, bude současně živá i mrtvá, dokud pozorovatel, tedy teď už člověk, krabici neotevře.

Zdá se tedy jasné, že až ono pozorování člověkem, ne čidlem, rozštěpí vesmír na dva paralelní vesmíry. V jednom bude kočka mrtvá, ve druhém živá. Nebudou to ale jen tyto dva vesmíry, neboť jak k radioaktivnímu rozpadu, tak k otevření krabice s kočkou může dojít kdykoliv, tedy zde máme opět spojitou škálu, tentokráte škálu časových možností, jejich časovou superpozici. Těchto možných časových okamžiků je opět nekonečně mnoho (pokud neuvažujeme velmi jemné kvantování času). Ale v každém případě by mělo naše otevření krabice spustit vznik paralelních everettovských vesmírů. Ještě větší esoterika ale je, že tyto paralelní vesmíry vznikají již dávno před otevřením krabice, neboť přece je tu možnost, že otevřeme tuto krabici kdykoliv od okamžiku jejího uzavření. Jestliže tedy necháme krabici zavřenou celý rok, po celou dobu tato krabice "emituje" paralelní vesmíry. :-) Když to domyslíme do důsledku, pak existuje ve vesmíru nepřeberné množství možností různých akcí a interakcí, které se zatím nestaly. Všechny tyto možnosti plodí paralelní vesmíry s mírně či více odlišnými historiemi, ač se třeba uskuteční až v daleké budoucnosti. Proto se musí vytvářen nekonečně mnoho vesmíru už od vzniku vesmíru našeho. Occamova břitva lehce a snadno odstraní takovou zbytečnou, netestovatelnou složitost.

Vypadá to, že by podle Everetta měla každá naše byť jen možná akce vychrlit nekonečně mnoho vesmírů, z nichž každý se bude lišit, třeba okamžikem smrti Schrödingerovy kočky. My sami nicméně budeme v těchto vesmírech úplně stejní. Ale jak jsme u Schrödingerovy kočky rozšířili systém radioaktivní atom - detektor, kde byl pozorovatelem onen detektor, na systém atom-detektor-kočka-člověk, kde byl pozorovatelem až člověk P (P jako pozorovatel), můžeme udělat další rozšíření. Přeneseme roli pozorovatele na jiného člověka, který bude pozorovat toho, který otevírá krabici s kočkou. Tohoto dalšího člověka si označíme písmenem M, což označuje, že je to metapozorovatel, pozorovatel pozorovatele. Ten bude pozorovat a uvažovat o tom, kdy se člověk P, otevírající krabici, rozhodne krabici otevřít. Člověk P, rozhodující se otevřít či neotevřít krabici, bude v uzavřené místnosti, kde je i ona krabice. Pozorovatel M tedy neuvidí, co se v místnosti děje. Uzavřená místo je jakási metakrabice, která má v sobě krabici s kočkou. Pak může pozorovatel M považovat za kvantovou událost rozhodnutí člověka P, který jde otevřít krabici. Dokud se člověk M nepodívá do místnosti, neví, jak se "otevíratel" P krabice rozhodl, takže má superpozici - "otevíratel" se rozhodl či nerozhodl krabici otevřít. Vstoupením do místnosti se superpozice zruší a vznikne paralelní vesmír. Když M uvidí krabici otevřenou, bude v našem vesmíru krabice otevřená, a v paralelním vesmíru zavřená. (To ale neříká nic o tom, bude-li tam kočka mrtvá nebo živá.) Každé rozhodnutí každého člověka P, po pozorování pozorovatelem M, tedy rozštěpí vesmír nejméně na dva, ve skutečnosti však na nekonečně mnoho paralelních vesmírů. 

Protože lze takto pozorovatelem M nahlížet na rozhodnutí každého člověk P, kterých člověk udělá tisíce a tisíce za den, můžeme říci, že každé rozhodnutí člověka vychrlí paralelní vesmíry. (Ve skutečnosti to ale učiní každá interakce dvou částic.) V různých vesmírech by se tak musely uskutečnit všechny myslitelné i nemyslitelné možnosti. Třeba v jednom paralelním vesmíru nemusela být druhá světová válka, protože ten voják, který mohl zastřelit v 1.světové válce Hitlera, se rozhodl, že ho skutečně zastřelí. Nebo jeho rodiče Hitlera nemuseli počít. Nebo by měl existovat vesmír, ve kterém Hitler vyhrál druhou světovou a vládne světu. Je to nekonečná lavina paralelních vesmírů. V každém vesmíru bude pochopitelně kopie našeho já. A protože se rozhodujeme i my, a děláme na základě těchto rozhodnutí akce, a jsme pozorovatelní dalšími lidmi, tedy pozorovateli M, vznikne v mnoha vesmírech kopie našeho já, která je poněkud jiná.

I když jsme si ukázali výše, že díky všem těm nekonečnům a zákonu zachování energie jsou takové paralelní vesmíry s kopiemi nás samých nemožné, je to poutavá představa, a proto se o ní často uvažuje. Ona většina pohádek a sci-fi poutá pozornost lidí, navzdory tomu, že jsou jejich příběhy nemožné. A kvantové mechanika je svými nesprávnými interpretacemi zdrojem mnoha poutavých, přestože nesmyslných představ. Například Kodaňská interpretace, pakliže se chápe doslova, a ne jen jako zjednodušená a deformovaná představa, je docela hezký kus esoteriky. :-)

Takovou duchařinu produkuje hlavně lidská sebestřednost, podpořená fenomenologickým vězením, které říká, že veškeré naše poznání je jen obraz přefiltrovaný přes nás, přes naše smyslové či rozumové schopnosti a omezení, a tím i zkreslený. Esoteriku produkuje naše přehnané soustředění se člověka jako pozorovatele, třeba právě u Schrödingerovy kočky. Proč nebereme jako pozorovatele, při kterém končí veškerá kvantová neurčitost, právě detektor, na který dopadne radioaktivní částice? Přece každá interakce dvou částic ruší kvantovou neurčitost a má tedy vyrábět nekonečné množství paralelních vesmírů. Soustředění se především na lidská rozhodnutí a akce nám namlouvá jen náš sebestředný idealismus (viz Filosofický idealismus - zhoubná nemoc poznání).

Když systém radioaktivní atom - detektor, který zkoumáme, rozšíříme na celou krabici s kočkou, vlastně ztratíme informaci o tom, co se děje na čidle a s kočkou. Zatímco celá věda se snaží získat co nejvíce a nejpodrobnějších informací, vymýšlí za tím účelem mikroskopy, dalekohledy, pozorování v jiných vlnových délkách, v kvantové mechanice jako by existovala snaha rozšiřováním systému pozorování co nejvíce informace ztratit, zamlžit. To má být ten správný vědecký přístup? Celá věda se snaží získat co nejvíce informací, vytvářet proto přesné matematické modely, kvantová mechanika se s potěšením informací vzdává a dělá z toho vysněný a ten principiálně správný přístup? Není to "trochu" nevědecká tendence?

Ale hlavně je z takového rozšiřování "kvantového" systému zřejmé, že (dodatečná) neurčitost vzniká tak, že se ignorují či jsou nedostupné objektivně existující informace. Člověk P, který krabici otevřel, ví, jestli je otevřená nebo zavřená, a také v jakém okamžiku byla otevřena. Superpozice otevřené a uzavřené krabice je tedy pouze subjektivní neznalost metapozorovatele M, není to nic objektivního. Z toho se dá i soudit, že neexistuje nic jako současně živá a mrtvá kočka, ale jde jen a pouze o neznalost stavu kočky pozorovatelem P. A dále lze soudit, že i kvantová superpozice je neznalost polohy částice, nic jiného. Ale i kdyby ne, tak jakákoliv kvantová superpozice na makroúrovni za normálních podmínek neexistuje. Muselo by dojít ke sladění, koherenci (pilotních vln) mnoha částic nebo atomů, aby se kvantové vlastnosti přenesly na makroúroveň, jak to vidíme při extrémním podchlazení třeba u supratekutosti nebo u supravodivosti. Protože to ale není případ Schrödingerovy kočky, je zároveň živá i mrtvá kočka nesmysl. A přesně proto ji v roce 1935 vymyslel jeden z otců kvantové mechaniky, Erwin Schrödinger. Nejsou dnešní současně živé a mrtvé kočky, nekonečně vesmírů s kopiemi nás samých, apod. něco jako dříve byli hejkalové a víly?:-)

A kdyby někdo dal zejména na autority, tak tady je vyjádření Richarda Feynmana na konto mnohasvětové interpretace kvantové mechaniky pana Everetta: „...jde o velmi divoké spekulace, a kdybychom se o nich stále dohadovali, moc užitku by to nepřineslo.“ A John Bell , tedy ten, "kdo vyřešil" problém kvantové provázanosti, se vyjádřil takto: „Kdybychom takovouto teorii brali vážně, bylo by skoro nemožné brát vážně cokoliv jiného.“ Zdroj zde.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ale abychom byli zcela korektní, musíme se zmínit o něčem, co by se snad dalo nazvat lokální variantou paralelních everettovských světů. Je totiž docela možné, že něco jako paralelní realizace všech možností probíhá lokálně, v oblasti největší významnosti vlnové funkce (viz první obrázek v blogu). Spíše půjde ale o realizace velkého množství podmožností mimo současné pojetí fyziky, ve vícerozměrné oblasti, které nakonec zkolabují od jediné realizované 3D možností. Takové možnosti se ale nedají chápat jako možné akce známé z našeho světa. Mohly by to být například superstrunové děje. Analogií tady může být třeba Feynmanovo sčítání přes historie v jeho kvantové elektrodynamice, a tedy ani rychlost světla by pro ně nemusela být limitní, i když nekonečná by nebyla. Dílčí superpozice by se tak nerealizovala v našem 3D prostoru, ale v dalších dimenzích. 3D částice by tak byla jen 3D řezem 4+D protočástice. 3D částice by tedy mohla být před pozorováním pouze virtuální částicí, která by se stala teprve interakcí s okolím částicí reálnou. Taková hypotéza vypadá daleko reálněji než klasické everettovské vesmíry.