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.

---

    Тогда вопрос заключается в том, как организованы Большие Взрывы - события, выбирающие законы. Тут мы можем сослаться на принцип, что вселенная должна быть замкнута с объяснительной и причинной точек зрения. Это означает, мы допускаем, что вселенная содержит все цепочки причин, необходимых для объяснения чего угодно внутри нее. Если мы хотим объяснить, как при нашем Большом Взрыве были выбраны эффективные законы, мы можем обратиться только к событиям в прошлом Большого Взрыва. И мы можем применить ту же самую логику для причин выбора законов, сделанного при Взрыве приоритетными для нас. Таким образом, должна быть последовательность Взрывов, бесконечно распространяющаяся назад в прошлое. Выберем произвольную стартовую точку много Взрывов назад и проследим за выборами законов вперед. Мы увидим, что законы эволюционируют в процессе достижения нашей сегодняшней вселенной. Так мы дошли до заключения Пирса, что если мы надеемся объяснить законы, эти законы должны развиваться [6].

    Взрывы могут быть чисто последовательными или могут ветвиться - в прошлое, или в будущее, или в обоих направлениях. Мы можем сконструировать различные гипотезы, вроде того, есть ли ветвление и как в точности при этих событиях происходит модификация законов природы. Во всех этих случаях мы будем объяснять выбор законов, сделанный в самом последнем Большом Взрыве, только в терминах событий в его причинном прошлом. Сценарий такого вида вполне может быть проверен экспериментально; события перед нашим Большим Взрывом могут быть наблюдаемы через информацию, сохранившуюся (если это имеет место) в остатке, пережившем рождение нашей вселенной. В Главах 11 и 18 мы увидим примеры сделанных теорией предсказаний, которые позволяют законам природы развиваться до нашего Большого Взрыва.

    Однако, если Большой Взрыв не имеет прошлого, выбор законов и начальных

к оглавлению

условий произволен, и таких тестов не будет. Также не будет никаких тестов сценариев, в которых существует огромная или бесконечная популяция вселенных, чьи Большие Взрывы все целиком причинно не связаны с нашей вселенной. В научной космологии постулирование параллельных вселенных, вселенных, которые причинно с нашей не связаны, не может помочь нам объяснить свойства нашей собственной вселенной. Мы приходим к заключению, что единственный путь получить научную космологическую теорию, которая способна делать фальсифицируемые предсказания, это если законы эволюционируют во времени. (Предсказание теории фальсифицируемо, если она могла бы быть опровергнута выполнимым экспериментом).

    Роберто Мангабейра Унгер определяет это более элегантно [7]. Время или реально, или нет. Если время не реально, то законы не зависят от времени - но тогда выбор законов необъясним по причинам, которые мы уже обсудили. Если, с другой стороны, время действительно реально, то ничто, даже законы, не может длиться вечно. Если законы природы действуют вечно, мы находимся в Ньютоновской парадигме, и вы можете использовать их, чтобы свести любое свойство мира в более позднее время к свойству в более раннее время. Или, что эквивалентно, вы могли бы заменить любую физическую причинность логическим выводом. Так что реальность времени означает, что законы не длятся вечно. Они должны эволюционировать.

    Понятие вневременных законов также нарушает реляционистский принцип, что ничто во вселенной не действует без того, чтобы было обратное действие на него. Если вы отдаете предпочтение исключению законов природы из этого принципа, рассматривая их как нечто вне вселенной, вы ставите законы вне области рационального объяснения. Чтобы сделать законы объяснимыми, вы должны рассматривать их как столь же значительную часть мира, как и частицы, на которые они действуют. Это приводит законы к статусу изменяемых и причинно обусловленных. Они становятся объяснимыми, только когда они принимают участие в танце изменений и взаимного влияния, которое делает мир единым целым.

    Хотя у нас еще нет космологической теории, мы уже кое-что о ней знаем, если озвучены выдвинутые мной принципы:

- Она должна содержать то, что мы уже знаем о природе, но как приближение.   - Она должна быть научной; это означает, что она должна делать проверяемые предсказания для выполнимых экспериментов.   - Она должна решать проблему 'Почему такие законы?'  

к оглавлению - Она должна решать проблему начальных условий.   - Она не должна постулировать ни симметрий, ни законов сохранения.   - Она должна быть замкнутой с причинной и объяснительной точек зрения. Ничто за пределами вселенной не должно быть необходимым, чтобы объяснить любую вещь внутри вселенной.   - Она должна удовлетворять принципу достаточного обоснования, принципу отсутствия действия без взаимности и принципу идентичности неразличимых.   - Ее физические переменные должны описывать эволюционирующие взаимосвязи между динамическими объектами. Не должно быть фоново-зависимых структур, в том числе фиксированных законов природы. Отсюда законы природы развиваются, что подразумевает реальность времени.  

    Принципы хороши, но на деле нам нужны гипотезы, приводящие к теориям, которые делают проверяемые предсказания. В следующих нескольких главах я опишу некоторые примеры гипотез и теорий, которые реализуют эти принципы, и мы увидим, что эти принципы действительно ведут к проверяемым гипотезам.

к оглавлению

11

Эволюция законов

    Главное послание Части II до сих пор заключалось в том, что для прогресса космологии физика должна отказаться от идеи, что законы не зависят от времени, и принять вместо этого идею, что они эволюционируют в реальном времени. Этот переход необходим, так что мы можем достичь космологической теории - той, которая объясняет выбор законов и начальных условий, - которая проверяема и даже уязвима для фальсификации через выполнимые эксперименты. Сделав (я надеюсь) это дело в принципе, я продемонстрирую в данной главе объяснение и предсказание наблюдаемых результатов с помощью сравнения применимости двух теорий, одной вневременной и одной с эволюционирующими законами.

    Теория, в которой законы эволюционируют, называется космологический естественный отбор, который я разработал в конце 1980-х и опубликовал в 1992 [1]. В этой статье я сделал два предсказания, которые могли бы быть фальсифицированы в течение двух десятилетий с того момента, но не были. Конечно, это не доказывает, что теория корректна, но, по меньшей мере, я показал, что теория эволюционирующих законов может объяснить и предсказать реальные черты нашего мира.

    Для примера вневременной теории я возьму версию сценария множественных вселенных, названную вечная инфляция, предложенную в 1980-х Александром

к оглавлению

Виленкиным и Андреем Линде и с тех пор широко изученную [2]. Вечная инфляция бывает в разных формах, отражающих факт, что некоторые из ее гипотез регулируются. Чтобы рассмотреть мой вопрос, я выбрал одну простую форму, которая лучше всего соответствует слову 'вечная', поскольку она дает не зависящую от времени картину мультивселенной. Имеются и другие версии инфляционных мультивселенных, в которых время играет более существенную роль, и в той степени, в какой они включают подлинное понятие эволюционирующих законов, они разделяют некоторые аспекты космологического естественного отбора.

    Одна из причин, по которой космологические сценарии с эволюционирующими законами преуспевают в выдаче реальных предсказаний, состоит в том, что они не полагаются на антропный принцип - который устанавливает, что мы можем жить только во вселенной, чьи законы и начальные условия создали благоприятный для жизни космос, - чтобы соединить мультивселенную со вселенной, которую мы наблюдаем. Одной из задач этой главы является опровержение утверждения, что антропный принцип может играть роль в создании предсказательной теории.

    Космологический естественный отбор был темой моей первой книги, Жизнь Космоса, так что я опишу его только в тех деталях, которые достаточны для прояснения вопроса, почему эволюция законов во времени приводит к их фальсифицируемому объяснению [3].

    Основной гипотезой космологического естественного отбора является то, что вселенные воспроизводятся через создание новых вселенных внутри черных дыр. Наша вселенная, таким образом, суть отпрыск другой вселенной, родившийся в одной из черных дыр последней, и каждая черная дыра в нашей вселенной есть семя новой вселенной. В рамках этого сценария мы можем применить принципы естественного отбора. Механизм естественного отбора, который я использую, базируется на методах популяционной биологии, служащих для объяснения, как могут быть выбраны некоторые управляющие системой параметры, что делает ее более сложной, чем она могла бы быть в ином случае. Применение естественного отбора для объяснения сложности системы требует следующего: