Читать книгу "Механика машины времени - Олег Фейгин"

В стандартном сценарии сгусток темной энергии образуется в сильно флуктуирующей Вселенной, в которой громадное большинство флуктуаций не производит ничего похожего на инфляцию. Возможно, что для Вселенной гораздо более вероятно флуктуировать прямо в горячую стадию, минуя инфляцию. Более того, с точки зрения энтропии было бы еще более вероятно флуктуировать напрямую в ту конфигурацию, которую мы видим сегодня, минуя 13,7 млрд лет космологической эволюции.

Концепция Большого отскока является одной из моделей циклического развития Вселенной, в результате которого периоды ее сжатия и расширения сменяют друг друга.

Конечный вневременной космос иногда называют блоковой Вселенной – статичным свертком из пространства и времени, в котором любое течение времени или передвижение в нем предположительно должно быть ментальным образованием или иной формой заблуждения.

Картина обратимого времени фундаментальной физики, лежащая в основе позиции Блок-Вселенной, просто не принимает такого рода явления во внимание, именно потому, что она не принимает во внимание ни ход времени в квантовых измерениях, ни то, как сложные явления возникают из лежащей в основе микрофизики, с появлением макроскопической стрелы времени в качестве основной особенности химии, биологии и человеческой жизни. Она не принимает всерьез физику и биологию реального мира, а скорее представляет идеализированный взгляд на вещи.

Чтобы принять во внимание поток времени, который происходит как в квантовом мире, так и в макромасштабах, мы должны изменить фотографии Блок-Вселенной таким образом, чтобы адекватно представлять причинность в этих контекстах. Как мы можем предусмотреть пространство – время и объекты в нем, разворачивающиеся во времени? Можно рассмотреть модель реальности как эволюционирующей Блок-Вселенной, с пространством – временем, постоянно растущем и включающем все больше событий с течением времени вдоль каждой мировой линии.

Какие мировые линии являются ключевыми? В конкретных реалистичных физических ситуациях будут предпочтительные линии, связанные со средним движением материи в настоящее время, в случае с космологией будут предпочтительные временные поверхности, связанные с безвихревым потоком материи. Это происходит, в частности, в случае идеализированных стандартных моделей космологии, где до тех пор, пока материя присутствует, существуют однозначные предпочтительные безвихревые и без сдвига мировые линии, которые являются собственными векторами тензора Риччи. Затем они образуют правдоподобный и наилучший базис для описания физических событий и эволюции материи: существует единственная физическая эволюция, определяемая по каждому такому семейству мировых линий со связанными уникальными поверхностями времени, которые инвариантны относительно симметрии пространства – времени.

Таким образом, в классическом случае время реки Леты катит свои волны вдоль каждой мировой линии. При этом в полном соответствии с житейской логикой прошлые события на мировой линии являются фиксированными, а будущие события – совершенно неизвестными. В потоке времени находится и само пространство – время – наша Вселенная непрерывно увеличивается с ускорением (некоторые космологи считают, что само ускорение также растет). Таким образом, и сама пространственно-временная структура определяется ходом эволюции.

Пространство-время – это блок-Вселенная, которая продолжает эволюционировать вдоль каждой мировой линии, пока не достигает своего конечного состояния как неизменной финальной Блок-Вселенной. Можно было бы сказать, что тогда время изменилось в вечность. Будущее сомнительно и неопределенно до тех пор, пока локальные определения того, что происходит, имело место на пространственно-временном событии «здесь и теперь», определяя настоящее на мировой линии в определенный момент; после чего это событие оказывается в прошлом, становится неподвижным и неизменным, и уже новое событие на мировой линии определяет настоящее. Нет никакого уникального способа сказать, как это происходит относительно различных наблюдателей; анализ эволюции удобно основывать на привилегированных (связанных с материей) мировых линиях вместо поверхностей времени. Однако чтобы описать это в целом, будет удобно выбрать определенные поверхности времени для анализа.

Многие физики примирились с идеей блоковой Вселенной, утверждая, что задача физика – описать, какова Вселенная с точки зрения отдельных наблюдателей. Чтобы понять разграничение между прошлым, настоящим и будущим, мы должны окунуться в эту Вселенную и спросить о том, как же наблюдатель представляет себе время.

Другие выражают резкое несогласие, утверждая, что задача физики – объяснить не просто процесс движения времени, но и его цель. Для них Вселенная не статична. Время движется физически. «Я уже сыт по горло этой блоковой Вселенной, – говорит Авшалом Элитзур, физик и философ, раньше работавший в университете Бар-Илан. – Я не считаю, что следующий четверг будет иметь ту же основу, что и этот. Будущее не существует. Не существует! Онтологически его нет».

Не так давно несколько десятков физиков-теоретиков, а также философов и ученых из других областей науки собрались в канадском Институте теоретической физики в Ватерлоо. На повестке дня конференции «Время в космологии» было много вопросов, и один из них касался реальности концепции Блок-Вселенной. Один из организаторов форума, видный квантовый физик Ли Смолин, известный критик идеи блоковой Вселенной, посвятил этому обширный доклад. Его позиция хорошо известна широкой аудитории по научному бестселлеру «Возвращение времени», а специалистам – по монографии «Сингулярная Вселенная и реальность времени», написанной в соавторстве с философом Роберто Унгером, также выступившим одним из организаторов конференции. В своей последней работе, отвечая на соображения Элитзура об отсутствии конкретики будущего, Смолин пишет: «Будущее нереально сейчас, и не может быть никаких окончательных фактов существования будущего. Что реально, так это процесс генерации событий будущего событиями настоящего.»

В бурных спорах обсуждались не только версия блок-Вселенной, но и разграничение между прошлым, настоящим и будущим; почему представляется, что время движется лишь в одном направлении; фундаментально оно или стихийно. Большинство подобных проблем, что неудивительно, остались нерешенными. Однако главной задачей физики времени было большинством голосов признан поиск примирения наших представлений о движении времени со статичной и, казалось бы, безвременной Вселенной.

Глава 7. Узлы и петли времени

В этом-то и заключается зерно моего великого открытия. Вы совершаете ошибку, говоря, что нельзя двигаться во Времени…

А теперь обратите внимание на следующее: если нажать на этот рычажок, машина начинает скользить в будущее, а второй рычажок вызывает обратное движение. Вот седло, в которое должен сесть Путешественник во Времени. Сейчас я нажму этот рычаг – и машина двинется…

Г. Уэллс. Машина времени

Мы уже знаем, что из формул теории гравитации следует, что время только кажется инертным и безучастным к проходящим в мире процессам, в самом же деле на него, как и на водяной поток, действуют силы тяготения. Чем они сильнее, тем более вялым, медленнее текущим становится время. Образно говоря, под действием тяготения река времени перестает быть прямолинейной. Она изгибается, растягивается, скручивается. И поскольку всякая кривая длиннее прямой, то временная дистанция между двумя событиями увеличивается – путь по петляющему темпоральному потоку оказывается намного длиннее прямолинейного временного канала.