Читать книгу "Срок времени - Карло Ровелли"

Планковское время очень мало: оно значительно меньше тех интервалов времени, которые могут быть измерены реальными часами сегодня. Оно так мало, что неудивительно, если там “внизу”, на масштабах столь мелких, наши представления о времени окажутся непригодны. Да и с чего им быть пригодными? Ничто не бывает пригодным всегда и при любых условиях. Рано или поздно нам приходится сталкиваться с чем-то принципиально новым.

Квантование времени подразумевает, что почти все значения для времени t не существуют. Если бы можно было измерять время с помощью достаточно точных часов, то оказалось бы, что измеренное время принимает только строго дискретные значения. Мы не можем больше думать о длительности как о континууме. Мы должны помнить о разрывах: время не течет равномерно, а в некотором смысле совершает скачки, будто кенгуру, – от одного значения к другому.

Другими словами, есть минимальный интервал времени. За его пределами время не существует в самом прямом смысле.

Реки чернил, пролитых за века – от Аристотеля до Хайдеггера – в дискуссиях о природе континуума, видимо, были пролиты напрасно. Непрерывность – всего лишь математический прием, позволяющий приблизительно описывать то, что состоит из очень мелких зерен. Мир не непрерывен – он очень мелко дискретен. Всеблагой Бог не писал этот мир непрерывными линиями, он испещрял его крошечными точечками своей легкой рукой, как делал это Жорж Сёра.

Зернистость обнаруживается повсюду. Свет состоит из мельчайших частиц – фотонов. Энергия электронов и атомов может принимать только дискретные значения и никакие другие. Самый чистый воздух, как и самое плотное вещество, зернист: и то и другое состоит из молекул. Как только стало понятно, что пространство и время у Ньютона – такие же физические сущности, как и любая другая, стало естественно ожидать, что они также зернисты. Теория включает эту идею: петлевая квантовая гравитация предусматривает для времени элементарные скачки – очень малые, но конечные.

Предположения о зернистом характере времени, о возможности существования минимальных временны́х интервалов не новы. Их защищал в VII веке Исидор Севильский в “Этимологиях”, а веком позже ему следовал Беда Достопочтенный с сочинением под значащим заголовком De Divisionibus Temporum, то есть “О разделении времен”. В XII веке великий философ Маймонид писал: “…Время состоит из мгновений, то есть из множества [моментов] времени, не поддающихся дроблению по причине своей малой протяженности”[66]. Вероятно, идея даже еще более древняя: утрата оригинальных текстов Демокрита не позволяет судить, было ли что-то подобное уже в классическом греческом атомизме[67]. Абстрактная мысль может выдвигать и обсуждать гипотезы за много веков до того, как они находят применение – или подтверждение – в научной деятельности.

Пространственная сестра планковского времени – планковская длина. Минимальное расстояние, за которым понятие длины теряет смысл. Планковская длина равна примерно 10–33 сантиметра – одна миллионная одной миллиардной одной миллиардной одной миллиардной сантиметра. В юности, будучи студентом университета, я очень увлекся проблемой, что же может происходить на таких малых масштабах. Я взял большой лист и в центре нарисовал мерцающее

Повесил его в своей комнате в Болонье и решил, что посвящу жизнь выяснению того, что там происходит, внизу, на том уровне, где пространство и время перестают существовать. На уровне элементарных квантов пространства и времени. В этих попытках я и провожу оставшуюся часть жизни.

Квантовые суперпозиции времен

Второе открытие квантовой механики – неопределенность. Невозможно предвидеть с полной точностью, где окажется завтра, например, какой-нибудь электрон. Между одним своим появлением где-то и следующим электрон не находится в каком-то точно определенном месте[68], он как будто рассеян в вероятностном облаке. Как говорится на жаргоне физиков, он находится в “суперпозиции” положений.

Пространство-время – такой же физический объект, как и электрон. И оно тоже флуктуирует. И тоже может находиться в суперпозиции различных конфигураций. Рисунок, на котором растягивалось время, например, мы должны изобразить – принимая во внимание квантовую механику – как размытую суперпозицию различных экземпляров пространства-времени, примерно так, как показано здесь:

Подобным образом будут флуктуировать и световые конусы, разделяющие в каждой точке прошлое, настоящее и будущее. Как-то так:

И различие между прошлым, настоящим и будущим тоже становится флуктуирующим, неопределенным. Как элементарная частица, которая может быть рассеяна в пространстве, так и разница между прошлым и будущим может флуктуировать, и некое событие может и предшествовать какому-то другому, и вместе с тем отставать от него.

Реляции (отношения)

“Флуктуация” не означает, что происходящее никогда не детерминировано, она означает, что происходящее детерминировано только в некоторые моменты и непредсказуемым образом. Неопределенность разрешается, когда какая-то величина взаимодействует с какой-то другой[69]. При взаимодействии электрон материализуется в конкретной точке. Например, он сталкивается с экраном, или попадает в детектор элементарных частиц, или рассеивается на фотоне – во всех этих случаях он оказывается в определенном положении.

Но в таком его появлении есть кое-что странное: электрон оказывается в конкретном месте только по отношению к тому объекту, с которым взаимодействует. По отношению же ко всем прочим взаимодействие только способствует распространению заразы неопределенности. Эта конкретизация случается лишь в отношении данной физической системы, и в этом, как мне кажется, самое радикальное открытие квантовой механики[70].