Известный физик считает, что время неиллюзорно

Крупный американский физик Ли Смолин выпустил книгу «Возрождённое время: от кризиса в физике к будущему Вселенной» (Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe). Сразу оговоримся: анализировать её в целом пока рано. Но вот ключевую тему — а это время! — обсудить давно пора.

Время в концепциях г-на Смолина играет значительную роль в неприятностях современной физики. В вышедшем семью годами ранее труде, который так и назывался — «Неприятности с физикой», учёный без обиняков заявляет, что гипотетическое объединение квантовой теории и общей теории относительности, часто называемое «теорией всего», не способно решить все наши проблемы и даже прямо невозможно, пока современная физическая наука не пересмотрит свой взгляд на время.


Помните ли вы, что сегодня время считается одним из измерений нашего четырёхмерного континуума? Если вам кажется, что время течёт в одну сторону — из прошлого в будущее, как полагает большинство, — то вам только кажется. Из актуальных физических теорий не следует, что время может «перемещаться» только в одном направлении. Скажем, наблюдая звёзды и галактики такими, как они выглядели миллиарды лет тому назад, мы получим ту часть электромагнитных волн, которая движется в нормальном направлении по стреле времени. Однако те же уравнения, которыми описываются эти волны, можно положить в основу других гипотетических волн, двигающихся из будущего в прошлое.

Поскольку мы, натурально, не наблюдаем вторых, на теорию электромагнетизма накладываются никак не следующие из неё самой ограничения, которые исключают большинство её возможных решений, оставляя только те, где волны двигаются из прошлого в будущее. Из этого проистекают различные теоретические неприятности. В частности, с такими ограничениями в первый момент времени (начало, Большой взрыв) световые волны вообще не должны были свободно передвигаться, да не было для них никакого прошлого, из которого можно было бы попасть в какое-то будущее. Объяснение? Никакого, замечает г-н Смолин.

С временем вообще много проблем. Скажем, второе начало термодинамики считает, что энтропия возрастает со временем. Однако описывающие движение атомов законы, из которых и исходили при формулировке второго начала, обратимы относительно времени. Как же вышло, что второй закон термодинамики, не вытекающий из собственно термодинамики, говорит о необратимости событий, имеющих начало в ряде обратимых процессов?

До сих пор ответ был прост: экспериментально это так. Теоретически же... ну, вы поняли.

Теоретически и электромагнитная, и термодинамическая стрела времени требуют — для совместимости с реальный жизнью — постулировать, что в начале истории Вселенной условия были совсем иными, нежели сейчас, поэтому просить Небесного Отца, чтобы в современном мироздании волны света распространялись из будущего в прошлое, а тепло передавалось от холодного тела к горячему, глупо. Единственный путь для объяснения временной асимметрии — асимметрии по отношению к обращению времени — это математические «трюки», которые включают специально подобранные решения законов, подразумевающих симметрию по отношению к обращению времени. В принципе, многие из нас в детстве «щёлкали» так некоторые задачи: вы заглядываете в ответ в конце и подгоняете под него решение. Грубо, эффективно, и вместе с тем откровенное признание в собственном непонимании описываемого в задаче. Вот как комментирует такой подход маэстро Смолин: «Это вообще ничего не объясняет».

Ли Смолин обещает нам, что в своей новой книге он подошёл к проблеме серьёзнее подгонки математических решений под наблюдаемые параметры Вселенной. Он принял предположение Роджера Пенроуза, согласно которому действительно фундаментальные законы Вселенной асимметричны по отношению к обращению времени. Соответственно необратимость времени является фундаментальным условием существования данной Вселенной (г-н Смолин отрицает существование иных).

А из этого всякий понимает, что вытекает: общая теория относительности, квантовая механика и стандартная модель Вселенной из списка фундаментальных разом вычёркиваются, что оставляет серьёзные пробелы в нашем понимании ситуации. Теперь это всего лишь приближения более фундаментальных законов, обязательно асимметричных по отношению к обращению времени, — законов, которых мы пока не открыли. Нечто подобное было с ньютоновской теорией тяготения, в значительно своей части приближавшейся по точности к эйнштейновской гравитации, но всё же не настолько точной. То есть наши сегодняшние представления по вышеперечисленным направлениям столь же «ошибочны», однако наши средства наблюдения и экспериментальная техника пока не позволяют установить их неточность на примерах из реальной жизни. Когда же мы откроем более исчерпывающие законы, действие которых будет необратимо во времени, то сможем объяснить исходные условия начала истории Вселенной, другим образом, по-видимому, необъяснимые.

Из этого вытекает масса практических последствий. Многие теоретики полагают, что время является иллюзией. А физик Джулиан Барбур (Julian Barbour) в 1999 году и вовсе выдвинул концепцию, согласно которой единая теория всего должна исключать время, поскольку именно его иллюзорная природа мешает построению единой физической теории, объединяющей квантовую механику и космологию. Он не первый: Джон Мак-Таггарт постулировал сходные выводы в 1908 году, ещё до квантовой механики.

Подход Ли Смолина, предлагающего заявить, что время реально, а прошлое отделено от будущего и поток времени необратим, несколько необычен для физики. Со времён Декарта время рассматривали как одно из измерений пространства. Однако, полагает учёный, его подход всё же несёт столь существенные преимущества, что стоит попытаться проработать концепцию реальности времени более тщательно.

Как он отмечает, именно неиллюзорность времени способна помочь решить проблему физических законов. Суть её известна: если законы просто верны в любой момент времени и независимо от направления его хода, то с физической точки зрения абсолютно непонятно, почему именно те конкретные законы, которые мы наблюдаем, являются верными и действующими. Но если время реально, законы могут возникать, а до какого-то момента того или иного закона могло и не быть. Следовательно, можно будет проверить гипотезу об «эволюции» таких законов природы и добиться научного понимания того, почему законы нашего мира такие, а не иные.


В этом месте Ли Смолин подошёл близко к границам физики как таковой. Не все разделяют точку зрения о том, что наука может ответить на вопрос, почему законы природы таковы, каковы они есть. Сторонники этих взглядов полагают, что научное знание может ограничиться ответами на вопрос «Как и что происходит?», опустив вопрос «Почему?», возможно, неуместный в чистой науке. Впрочем, их точка зрения пока не выглядит обоснованнее взглядов г-на Смолина.

И тем не менее в последних тоже есть неочевидные места. Сам Ли Смолин называет это «дилеммой метазаконов». Если физически законы подлежат времени и возникают, затем могут измениться и прочее, то должен быть более общий закон, как-то определяющий эволюцию законов «частных». Но не окажутся ли тогда эти законы, действующие, выходит, вне времени, в противоречии с концепцией того, что все законы живут во времени и когда-то не существовали?

«[Смолин] немного рассуждает о путях решения этой проблемы [дилеммы метазаконов], но я не вижу убедительного ответа на критику такого рода: любое объяснение того, как законы возникают с течением времени, можно охарактеризовать как другой закон», — замечает в своём блоге Not Even Wrong физик Питер Войт (Peter Woit) из Колумбийского университета (США).

«Я полагаю, разрешить дилемму матазаконов можно», — говорит г-н Смолин в ответ на подобные возражения, хотя и признаёт, что пока это «узкое» место в его теории. Тем не менее, считает учёный, его точка зрения в целом ближе к истине, чем концепция иллюзорности времени, ибо из последней вытекают совсем нежелательные последствия.

Ведь если время иллюзорно, как утверждает многие теоретики, то события так называемого будущего случились ровно в той же мере, что и события так называемого прошлого. То есть Рагнарёк в определённом смысле уже состоялся — и мы все что-то вроде слишком вжившихся в роль актёров театра, играющих в пустом зале до, после или во время — благо это одно и то же — конца света.

«Если я думаю, что будущее уже написано, то вещи, что наиболее ценны для человеческих существ, являются иллюзией в той же мере, что и время, — резонно замечает Ли Смолин. — А мы всё ещё стремимся делать выбор в жизни... Если реальная метафизическая картина сводится к атомам, двигающимся в пустоте, тогда ничто не ново, и ничего даже не может быть удивительным: всё это просто перестановка атомов местами. Это означает утрату ответственности [для разумных существ], равно как и утрату человеческого достоинства».

Подготовлено по материалам статьи Ли Смолина в NewScientist и др. источников.