Алексей Семихатов

Черная дыра — это не тело, а искривленная пустота, где материя проиграла противостояние с гравитацией.

За десятилетия до своего появления в наблюдениях черные дыры существовали лишь на бумаге, как загадочная формула, а сам автор уравнений гравитации полагал, что в природе они невозможны.

Сегодня черные дыры — передний край нашего понимания устройства Вселенной. Они распоряжаются временем, создают самые мощные постоянные источники излучения, влияют на формирование и структуру галактик, сообщают о драматических изменениях в своей жизни с помощью гравитационных волн, и ставят перед нами интригующие вопросы об эволюции Вселенной и о самых глубоких концепциях в основании мира.

Устройство Вселенной бросает вызов «здравому смыслу». Ни строение атома, ни структуру Вселенной не удается понять на основе концепций, основанных на повседневном опыте в земных или почти земных условиях --- в мире медленного движения, слабых полей и ограниченного масштаба. Какие ориентиры помогают не заблудиться на пути познания в условиях полной потери наглядности? И как все-таки быть со здравым смыслом?

Не кажется очевидным, что гравитация — причина падения предметов — ответственна еще и за расширение Вселенной и всю ее эволюцию.   
   
В ХХ веке теория гравитации часто шла впереди, прокладывая дорогу наблюдениям. А уравнения при этом пытались сказать больше, чем готовы были принять их создатели. Главные идеи, на которых основано современное понимание космоса, рождались из преодоления противоречий.  

Квантовая механика — чемпион в точном описании природы. Однако современная квантовая теория работает как математическая схема, не привязанная к физическому пространству, в котором мы живем; она превосходно предсказывает результаты экспериментов, но скрывает механизмы, благодаря которым ее предсказания сбываются.

Дополнительные соображения, поясняющие, «что все-таки происходит», составляют интерпретации квантовой механики. Логически стройная интерпретация, свободная от лишних предположений, приводит к выводу, что математическая схема квантовой механики реализуется в ветвящихся вселенных, существующих параллельно в одной и той же пространственной локации.

Планируется обсуждение неожиданных следствий, а также сильных и слабых сторон этой грандиозной идеи.

Квантовая теория поля — результат соединения квантовых принципов и относительности — оказалась самой абстрактной из существующих теоретических конструкций, к тому же почти опровергающей саму себя математически.

Тем не менее, она привела к точнейшим проверяемым предсказаниям и к масштабному сдвигу в понимании природы и «атомизма»: на фундаментальном уровне существуют только квантовые поля, все остальное построено из них, и даже различие между «материей» и «взаимодействиями» во многом стирается. История успеха теории квантовых полей и их взаимодействий воплощена в Стандартной модели, несмотря на ее неполноту.

Неотвеченным вызовом квантовой теории остается гравитация, «несговорчивость» которой даже породила вопрос: следует ли нам продолжать искать квантовую гравитацию или, наоборот, гравитизировать квантовую теорию. В последнем случае нас, возможно, ждут кардинальные перемены во взглядах на саму природу пространства.

Квантовая природа вещей противоречит нашим представлениям об устройстве мира. В ней есть фундаментальная беспричинность: выбор между несколькими альтернативами случаен, но никакого механизма, порождающего эту случайность, не предполагается.

Объектам в квантовом мире приходится существовать без некоторых свойств: не все свойства прикрепляются к одному объекту одновременно. Квантовая механика --- формальная схема, позволяющая делать наилучшие возможные предсказания, но достигает она этого способом, граничащим с логическим противоречием. Развитие во времени определено только для обитателей абстрактных математических пространств, а происходящее в нашем физическом пространстве остается без пояснений.

Лектор расскажет о самых популярных попытках ответить на недосказанности квантовой механики: многомировых интерпретациях, кьюбизме, спонтанном коллапсе и скрытых параметрах.

Создает ли кошка Луну тем, что на нее смотрит? Аналогичный вопрос актуален в отношении фундаментальных свойств материи. Мир глубоко внутри вещей — не миниатюрный вариант привычного, там действуют чуждые нам квантовые правила.
Квантовая механика — самое удивительное из всего, когда-либо придуманного людьми. Она имеет дело с непредставимыми объектами. Квантовая механика даёт количественные предсказания подобно оракулу — мы до конца не понимаем, каким образом эти предсказания сбываются.
Логика квантовой механики указывает на отсутствие единой реальности. Прояснить ее структуру мог бы искусственный интеллект высокого уровня, реализованный в квантовом компьютере. Возможно, он будет переживать свое существование в нескольких вселенных сразу и испытает квантовый разрыв реальности между настоящим и прошлым.

Наше понимание того, как устроена и как развивается Вселенная, опирается на систему абстракций, которые выходят за пределы непосредственного опыта. 
Фундаментальная картина мира потребовала создания новых математических конструкций, часто противоречащих нашей физической интуиции, сформировавшейся в макроскопическом мире малых скоростей, слабой гравитации и низких энергий.  Идеи, лежащие в основе современных физических теорий, обеспечивают лучшее возможное описание мира, но требуют преодоления ложных подсказок, идущих от здравого смысла.  
Способность строго следовать логике без опоры на «очевидное» открывает беспрецендентные возможности для понимания мира и управления им, несмотря на остающийся открытым вопрос о природе реальности на самом глубоком уровне, куда нам удается заглянуть.