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.

---

    Циклические модели являются примерами, как рассмотрение времени как фундаментального - в том смысле, что время не началось в Большом Взрыве, но существовало до него, - приводит к более предсказывающей космологии. Другими примерами являются теории, в которых предполагается, что скорость света была другой - фактически, более быстрой - в самой ранней вселенной. Эти так называемые теории с переменной скоростью света выбирают предпочтительное понятие времени способом, который нарушает принципы теории относительности. Вследствие этого они не популярны, но перспективны для объяснения флуктуаций КМФ в отсутствие инфляции.

к оглавлению     Роджер Пенроуз предложил другой сценарий получения новой вселенной из старой [7]. Грубо говоря, он соглашается со сценарием вечной Больцмановской вселенной с фиксированной космологической константой, а затем спрашивает, что произойдет после того, как пройдет бесконечное количество времени. (Только Пенроуз мог бы задать такой вопрос). Он рассуждает, что после некоторого момента все элементарные частицы с массой, включая протоны, кварки и электроны, распадутся, и останутся только фотоны и другие безмассовые частицы. Если это так, то не будет ничего, чтобы обнаружить бесконечное прохождение вечности, поскольку фотоны, раз они путешествуют со скоростью света, вообще не чувствуют времени. Для фотона вечность очень поздней вселенной будет неотличима от очень ранней вселенной. Единственной разницей будет температура. Общеизвестно, что температурная разница гигантская, но это, безусловно, единственный масштаб. Пенроуз утверждает, что единственный масштаб не имеет значения. В релятивистски описываемом газе фотонов все, что имеет значение, есть сравнения или отношения между вещами, которые существуют во времени; всеобщая шкала не может быть обнаружена. Так что поздняя вселенная, заполненная газом холодных фотонов и других безмассовых частиц, становится неотличимой от горячего газа тех же частиц, заполняющих раннюю вселенную. Согласно принципу идентичности неразличимых поздняя вселенная также является рождением другой вселенной.

    Этот сценарий Пенроуза разворачивается только после бесконечного времени, так что парадокс мозга Больцмана не решает. Но он предсказывает, что в остатках Большого взрыва будут реликты прошлой вселенной, из которых мы могли бы собирать информацию о ней. Хотя много информации уничтожается вечностью, проведенной в тепловом равновесии, одним из носителей информации, который никогда не уничтожается, являются гравитационные волны. Информация переносится гравитационными волнами, и также делает это во время отскока и в новой вселенной.

    Самыми громкими сигналами, переносимыми гравитационными волнами, являются изображения столкновений между гигантскими черными дырами, которые когда-то скрывались в центрах давно ушедших галактик. Они струятся наружу, создавая огромные круги в небе. Они путешествуют вечно и выдерживают переход к новой вселенной. Следовательно, предсказывает Пенроуз, эти огромные круги должны быть видимыми в космическом микроволновом фоне, чья структура была

к оглавлению зафиксирована в ранние времена нашей вселенной. Это тени событий в предшествующей вселенной.

    Более того, Пенроуз предсказывает, что там должно быть очень много концентрических кругов. Они приходят от скоплений галактик, в которых со временем сталкиваются более чем одна пара галактических черных дыр. Это поразительное предсказание, полностью отличающееся от видов узоров, предсказываемых большинством космологических сценариев для КМФ. Если что-нибудь из этого неожиданно подтвердится, это будет расцениваться как доказательство сценария, который произвел указанное предсказание.

    Как раз когда это писалось, происходила полемика по поводу того, могут ли концентрические круги Пенроуза быть видны в КМФ [8]. Однако, это свидетельствует, как мы еще раз видим, что космологические сценарии, в которых наша вселенная эволюционирует из вселенной до Большого Взрыва, делают предсказания, которые могут быть верифицированы или фальсифицированы наблюдениями. Это отличается от сценариев, в которых вселенная является одним из одновременно существующего множества миров - сценариев, которые не делают, а, вероятно, и не могут делать никаких реальных предсказаний.

    В Главе 10 я утверждал, что рациональное объяснение тому, почему в нашей вселенной получились особые законы и начальные условия, требует выбора, который бы происходил более одного раза, поскольку в ином случае мы не могли бы знать, почему выбор был сделан так, как сделан - тогда как, если те же самые начальные условия и законы возникают много раз, то появляются основания для этого. Я рассматривал два пути, по которым могли бы быть упорядочены Большие Взрывы - одновременно и последовательно - и я утверждал, что только в последнем случае мы могли бы ожидать разработки космологии, которая смогла бы ответить на вопрос Почему такие законы?, в то же время оставаясь научной в том смысле, что она дает фальсифицируемые предсказания. В настоящей главе я возвратился к сравнению двух альтернатив, и мы детально увидели, что только в случае последовательных вселенных имеются реальные предсказания для выполнимых экспериментов.

    Итак, мы видим, что космология становится более научной, а наши идеи стновятся более уязвимыми для проверки, когда мы работаем в схеме, в которой время реально и фундаментально, а история вселенной является необходимой частью понимания ее сегодняшнего состояния. Те, кто отягощен метафизическими допущениями, что целью науки является открытие вневременных

к оглавлению истин, представленных вневременными математическими объектами, могут думать, что уничтожение времени, и, тем самым, представление вселенной похожей на математический объект, есть путь к научной космологии. Но все оказывается наоборот. Как Чарльз Сандерс Пирс понял более ста лет назад, законы должны эволюционировать, чтобы быть объяснимыми.

к оглавлению

19

Будущее времени

    В Части II мы совершили обратное восхождение от безвременья к восстановлению времени в его законном положении в центре нашей концепции мира. Аргументы, представленные в Части I в пользу нереальности времени, казались сильными, но все они зависят от расширения Ньютоновской парадигмы на полную теорию вселенной как целого. Как мы видели, единственная особенность, которая делает указанную парадигму успешным методом для описания физики малых частей вселенной, подрывает ее применение ко вселенной как целому. Чтобы обеспечить дальнейший прогресс в космологии (а также в фундаментальной физике), нам нужна новая концепция закона природы, применимая на космологическом масштабе, которая избегает ошибок, дилемм и парадоксов и отвечает на вопросы, к которым старая система взглядов не может обратиться. Более того, это должна быть научная теория - то есть, она должна делать фальсифицируемые предсказания для новых, но выполнимых экспериментов.

    В Главе 10, я начал поиск такой новой системы взглядов, выдвинув на первый план базовые принципы руководства нашим поиском. Главный среди них есть Лейбницевский принцип достаточного обоснования, который заставляет нас искать рациональную причину для каждого выбора, который вселенная делает одним

к оглавлению образом вместо того, чтобы сделать другим. Это подразумевает дальнейшие принципы: идентичности неразличимого, объяснительной замкнутости и отсутствия действия без взаимности. Эти принципы вырабатывают бескомпромиссный реляционистский подход ко всем свойствам вещей в природе.

    Я утверждал, что единственный способ реализовать указанные принципы и открыть работоспособную космологическую теорию это предположить, что законы природы эволюционируют во времени. Это требует, чтобы время было реальным и глобальным. Одной из перспективных разработок является динамика формы, которая, как описывалось в Главе 14, вызывает привилегированное глобальное понятие времени изнутри ОТО.

    Понятие глобального времени, в рамках которого эволюционируют законы природы, вместе с нашими принципами дает нам основу для новой космологической теории. Разработки, описанные в Части II в Главах с 11 по 18, еще не являются фактом и еще не составляют согласованной теории. Скорее они представляют собой видение того, как мы можем переосмыслить вместе вселенную и задачу космологии. Каждая из этих разработок умозрительна, но некоторые делают по-настоящему проверяемые предсказания для осуществимых экспериментов. Будет любая из них подтверждена экспериментом или нет, они, по меньшей мере, демонстрируют, что гипотеза реальности времени приводит к более научной космологии.