Юрий Артамонов - Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной

• Название: Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной
• Автор: Юрий Артамонов
• Жанр: Современная проза

════Реально ли время? Релятивистский и квантовый полюса современной физики свидетельствуют, что нет, и время является иллюзией. Будущее с точки зрения законов физики фундаментально не отличается от прошлого и полностью определено этими законами и начальными условиями вселенной. Однако, иллюзорность времени приводит к ряду парадоксов и вопросов, на которые нет ответа или приходится отвечать так, что остается неудовлетворенность и чувство тупика. Пример: почему мы имеем те законы, которые имеем? Доминирующая сейчас космологическая парадигма ссылается на теории мультивселенной и антропный принцип, что принципиально не проверяемо и не дает предсказаний наблюдаемых явлений.

════Американский физик-теоретик Ли Смолин в своей четвертой книге "Возрожденное время" утверждает, что есть иной выход. Все обоснования иллюзорности времени опровергаемы. Признание реальности времени открывает ряд новых интригующих возможностей. Например, что законы природы эволюционируют в этом реальном времени и могут быть объяснены своей историей. Или что можно обойти конфликт между объяснением квантовых явлений через скрытые переменные (неизбежно нелокальным) и принципом относительности.

════ Книга программная и вводная, она анонсирует строгий натурфилософский труд по вопросу реальности времени и эволюции законов, который пишется сейчас Смолином вместе с бразильским философом Роберто Унгером. Будет крайне интересно проследить за развитием объявленных идей.

---

    Эйнштейн и Карнап согласны по поводу одной вещи: что переживаемая природа, как серия настоящих моментов, не является частью концепции природы у физиков. Будущее физики - и, можно добавить, физика будущего - сводится к простому выбору. Согласимся ли мы с Карнапом, что настоящий момент не имеет места в науке, или последуем за инстинктом величайшей научной интуиции 20-го столетия и попытаемся найти путь к новой науке, на котором 'тягостное смирение' Эйнштейна будет не нужно?

    Для Эйнштейна настоящий момент реален и каким-то образом должен быть частью объективного описания реальности. Он верил (как это излагает Карнап),

к оглавлению

что 'имеется нечто существенное по поводу Настоящего, которое просто за пределами сферы науки'.

    Прошло, по меньшей мере, шестьдесят лет с того момента, как имела место эта беседа. Мы с тех пор многому научились в физике и в космологии. Достаточно, чтобы, наконец, привести Настоящее в физическое описание природы. В этой второй части книги я буду объяснять, почему наше текущее знание требует, чтобы время было заново введено как центральная концепция физики.

    В Части I мы проследили девять этапов в изгнании времени из физической концепции природы, начиная с открытий Галилея по поводу падающих тел и вплоть до вневременной квантовой космологии Джулиана Барбура. Скоро мы увидим возрождение времени, но сначала нам нужно вскрыть противоречия, очевидно, сильных аргументов, приведенных в Части I.

    Девять аргументов распадаются на три класса:

    Ньютоновские аргументы (то есть аргументы, происходящие от Ньютоновской физики или Ньютоновской парадигмы занятий физикой):

- Замораживание движения через графическое представление записей прошлых наблюдений   - Изобретение вневременного конфигурационного пространства   - Ньютоновская парадигма   - Аргумент в пользу детерминизма   - Обратимость времени  

    Эйнштейновские аргументы, происходящие от СТО и ОТО:

- Относительность одновременности   - Картина пространства-времени как монолитной вселенной   - Начало времени при Большом Взрыве  

    Космологические аргументы, происходящие от распространения физики на вселенную как целое:

- Квантовая космология и конец времени  

к оглавлению

    Эти девять доводов приводят к видению природы, которое отвергает реальность настоящего момента и, вместо этого, говорит о природе в терминах картины монолитной вселенной, в которой если что и реально, так это только полная история мира, взятая как одно целое. В этой картине время трактуется как измерение пространства, так что причинность во времени может быть заменена вневременным логическим выведением. ОТО и Ньютоновская механика могут говорить об историях, развивающихся во времени, но это время только в слабом смысле математического порядка, лишенном возникновения настоящих моментов. В этих теориях время не является реальным в том смысле, который я определил в Предисловии, когда утверждал, что все, что есть реального, является таковым в момент времени. Для создания четкого контраста я буду ссылаться на такие теории как на вневременные теории.

    Является ли изгнание времени платой, которую надо было заплатить за прогресс науки? Следующий этап в нашем путешествии заключается в разоблачении изъянов в этих утверждениях.

    Все девять аргументов работают при общем заблуждении: Что Ньютоновская парадигма, - которая предполагает, что мы можем предсказать будущее состояние любой системы из ее начальных условий и действующих на нее законов, - может быть расширена, чтобы создать теорию вселенной. Но, как я скоро покажу, ни одно расширение Ньютоновской парадигмы не может выдать удовлетворительную теорию вселенной как целого. Хотя эта парадигма является мощным методом, когда она применяется к физике в ящике, она становится бессильной, столкнувшись с вопросами космологии.

    Сильнейшие доводы в пользу изгнания времени пришли из релятивистской теории. В Главе 14 мы их разрушим. И, раз уж мы вскрыли противоречия обстоятельств изгнания времени, мы рассмотрим, что приобретут физика и космология от гипотезы, что время реально.

к оглавлению

8

Космологическое заблуждение

    В Части I мы проследовали путем мистики, путем поиска преодоления нашего ограниченного временем опыта и путем открытия вечных истин. В особенности, мы отследили великий успех физики в использовании метода - Ньютоновской парадигмы. Мы увидели, что этот успех имел некую цену: изгнание времени из концепции природы у физиков.

    В Части II мы увидим, почему эту цену платить не нужно, - потому, что попытка применить Ньютоновскую парадигму к вселенной как целому есть невозможная задача. Чтобы распространить науку до понимания вселенной как целого, нам нужна новая теория - теория, в которой центральным элементом является реальность времени.

    Вернемся к истокам науки, к персоне, которую называют первым ученым, к философу до-сократовского периода Анаксимандру (610 - 546 до н.э.). Как описывается в недавней книге Карло Ровелли, Анаксимандр был первым, кто пытался найти причины естественных явлений в самой природе, а не в непостоянной воле богов [1].

    В те времена даже самые информированные люди думали о себе как об обитателях вселенной, ограниченной двумя плоскими средами. Под

к оглавлению

нашими ногами была Земля, протянутая вокруг нас во всех направлениях. Над нашими головами были небеса. Вся вселенная, как они понимали, была организована вокруг присутствия специального направления - вниз, направления, в котором падают вещи. Основной закон природы, согласующийся со всем их опытом, был тот, что вещи падают по направлению вниз. Единственным исключением были сами небеса и небесные тела, которые там были закреплены.

    Когда они пытались распространить этот успешный закон на вселенную (Землю и небо), они столкнулись с парадоксом: если все, не закрепленное на небе, падает вниз, то почему сама Земля не падает? Поскольку тенденция падать вниз универсальна, Земля должна иметь под собой что-то, поддерживающее ее - одно из таких предположений заключалось в том, что Земля покоится на спине гигантской черепахи. Но тогда что удерживает черепаху? Может ли быть бесконечный 'строй черепах на всем пути вниз'?

    Анаксимандр осознал, что для создания успешной теории вселенной, которая избежала бы сведения к абсурду в виде бесконечной башни черепах, нужна концептуальная революция. Он предложил идею, очевидную для нас, но шокирующую в его время, - что 'вниз' это не универсальное направление, а просто направление к Земле. Правильный способ установления закона не в том, что вещи падают вниз, а в том, что вещи падают по направлению к Земле. Это сделало возможной другую революцию - открытие, что Земля не плоская, а круглая. Сам Анаксимандр не сделал этот потрясающий шаг, но его переопределение понятия 'вниз' освободило его для рассмотрения Земли как тела, плавающего в пространстве. Так что он мог сделать изумительное предположение, что небо простирается во все стороны вокруг Земли - как под нашими ногами, так и над нашими головами.

    Это прозрение существенно упростило космологию того времени, поскольку факт, что Солнце, Луна и звезды восходят на востоке и заходят на западе, смог быть понят как следствие ежедневного вращения неба. Больше не было необходимости заново создавать Солнце каждое утро на востоке и уничтожать каждый вечер после его захода на западе; после захода Солнца оно возвращалось на свою стартовую позицию, пройдя путь под нашими ногами. Вообразите восторг от понимания этого в первый раз! Это удалило великий источник античного страха, - что некий дух, отвечающий за создание нового Солнца каждое утро, может проспать или покинуть свой пост. Революция Анаксимандра была, возможно, более великой, чем революция Коперника, поскольку

к оглавлению

его переопределение понятия 'вниз' объявило спорной необходимость объяснить, что же поддерживает Землю.

    Философы, которые пытались найти, что поддерживает Землю, делали простую ошибку - брали закон, который применим локально, и применяли его к целой вселенной. Их вселенной была Земля и небо, а нашей - гигантский космос, заполненный галактиками, но та же самая ошибка в большой степени лежит в основании неразберихи в текущей космологической теории. И еще, что может быть более естественным, если закон универсален, то почему не применить его ко вселенной? Остается великим соблазном взять закон или принцип, который мы можем успешно применять ко всем подсистемам мира, и применить его ко вселенной как целому. Делать так означает совершать ошибку, которую я буду называть космологическим заблуждением.