Читать книгу "О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга - Томас Хертог"

сути сказал, что вся совокупность фактов, которые характеризуют Вселенную вокруг нас, от свойств биосферы Земли до законов физики низких температур, составляют один грандиозный вопрос, заданный нами космосу. Идея нашей триады выражается в том, что этот великий вопрос ретроактивно вызывает к существованию немногие ветви космологической истории, которые обладают наблюдаемыми свойствами. Другими словами, наблюдение в квантовой космологии не просто ответ, найденный задним числом, или эффект антропной постселекции, действующий в гигантской предсуществовавшей мультивселенной, но фактор более глубокого уровня, неотъемлемая часть непрерывного процесса, посредством которого возникает физическая реальность – и, как мы утверждаем, физическая теория. В некотором смысле квантовая Вселенная и ее наблюдатели возникают и развиваются рука об руку, синхронно. Глубинный смысл философии, основанной на подходе «сверху вниз», подходе, который Стивен предвосхитил еще в 2002 году, – хотя у нас ушло намного больше времени на мысленные эксперименты, на поиски выхода из тупиков, на случайные моменты озарений, когда туман рассеивался, – заключается в том, что космологическая теория и феномен наблюдения связаны неразрывно.

Как я только что дал понять, эта связь приводит к тому, что в квантовой космологии появляется легкий ретроградный элемент: обратная направленность во времени. Мы не следим за развитием Вселенной снизу вверх – по ходу времени, – так как мы больше не считаем, что у Вселенной есть объективная, не зависящая от наблюдателя история с определенной стартовой точкой и эволюцией. Совсем наоборот. В нашу триаду заложена контринтуитивная идея, что в некотором фундаментальном смысле – о нем я еще расскажу подробнее – история на самом глубоком уровне разворачивается в направлении, обратном ходу времени. Все происходит так, как будто постоянный поток квантовых актов наблюдения ретроактивно определяет исход Большого взрыва, от растущего количества измерений до появляющихся видов сил и частиц. Это ставит прошлое в зависимость от настоящего, ведет к дальнейшему устранению причинности – далеко за пределы даже того, что мог себе представить Бор.

Мы, конечно, давно знакомы с таким ретроградным мышлением: оно встречается и в других областях, где происходит эволюция, – от биологической эволюции до человеческой истории. В главе 1 я кратко остановился на том, как история на всех уровнях формируется случайными исходами бесчисленных событий ветвления. Эти «замороженные случайности» и вносят ретроспективную составляющую в изучение истории – ведь огромное количество информации, которое в их совокупности содержится, просто отсутствует в законах более низкого уровня. Извлечь эту информацию можно только ex post facto, ретроспективно, из экспериментов и наблюдений.

ВСЯ СОВОКУПНОСТЬ ФАКТОВ, КОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИЗУЮТ ВСЕЛЕННУЮ ВОКРУГ НАС, ОТ СВОЙСТВ БИОСФЕРЫ ЗЕМЛИ ДО ЗАКОНОВ ФИЗИКИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР, СОСТАВЛЯЮТ ОДИН ГРАНДИОЗНЫЙ ВОПРОС, ЗАДАННЫЙ НАМИ КОСМОСУ.

В главе 1 я вспоминал, как дарвиновская теория эволюции гениально объединяет причинные объяснения с ретроспективной логикой в единую согласованную схему. Возьму на себя смелость заявить, что подобным же образом используя подход «сверху вниз» в космологии, – он воплощен во взаимосвязанной триаде на рис. 43, – мы нашли «золотую середину» между космологическими «почему» и «как». И как мы скоро увидим, наша триединая схема предсказаний обладает достаточной общностью и гибкостью, чтобы справиться с более глубокими вопросами, относящимися к «загадке замысла».

Но при этом ретроактивный характер квантовой космологии гораздо глубже ретроспективного подхода эволюции биологической. Биологи не станут говорить о множественных древах жизни, сосуществующих в призрачной суперпозиции друг с другом, пока не найдут ископаемых доказательств, подтверждающих их реальность. Пока этого не произошло, они предполагают, и вполне справедливо, что мы с самого начала были и остаемся частью данного древа жизни и что мы просто не знаем, какого именно, пока не сведем воедино все эти доказательства. Это различие происходит из того факта, что в биологической эволюции мы спокойно можем игнорировать квантовый уровень. В дарвиновской эволюции в любой точке ветвления различные возможные эволюционные пути тут же расходятся в разных направлениях, так как взаимодействующая среда, в которой развивается жизнь, немедленно размывает любую квантовую интерференцию. Другими словами, среда непрерывно, шаг за шагом преобразует суперпозицию древ жизни в отчетливо отделенные друг от друга древа эволюции, одно из которых – наше. В самом деле, для того чтобы генная мутация, вызванная квантовым событием, подверглась декогеренции, требуется лишь доля секунды. Следовательно, наше древо жизни эволюционировало независимо от других возможных древ задолго до того, как биологи принялись исследовать ископаемые окаменелости, пытаясь реконструировать историю древа, к которому они принадлежат. Сама физическая среда уже выполнила более фундаментальное квантовое наблюдение. Я не хочу, конечно, сказать, что то, что мы узнали о древе жизни, не имеет никакого значения – ведь, в отличие от среды, биологи способны интерпретировать свои находки и, возможно, даже использовать это знание, чтобы повлиять на будущие ветвления.

В отличие от биологии, квантовая космология задается вопросом о происхождении самой физической среды. Она спускается до самых основ, на уровень квантового наблюдения. И не только это – она стремится сделать это и в далекой области Большого взрыва, где предметом наблюдения становится то, как возникли сами законы физики. Переплетением призрачного мира суперпозиций здесь пренебрегать нельзя – оно приобретает критическое значение. Оно поднимает значение логики, направленной навстречу ходу времени, от простого ретроспективного элемента исследования истории Вселенной до ретроактивного компонента, который творит эту историю.

Именно на этом более глубоком уровне становятся критически важными нити, связывающие друг с другом три составные части нашей триады, которая уводит нас далеко за пределы ортодоксальной физики.

В конце 1970-х годов Джон Уилер предложил остроумный мысленный эксперимент, который во многом прояснил природу этого присущего квантовой Вселенной любопытного элемента обратной причинности. Эксперимент Уилера продемонстрировал, как в обычной квантовой механике частиц акт наблюдения может неуловимо повлиять на прошлое – и даже на отдаленное прошлое.

Уилер, наставник Фейнмана и Эверетта, работал с Бором над проблемой ядерного распада; затем во время Второй мировой войны он участвовал в Манхэттенском проекте. В 1950-х в Принстонском университете Уилер вдохнул новую жизнь в изучение общей теории относительности. Он начал с того места, на котором остановился Эйнштейн. В то время общая теория относительности сделалась глухой провинцией физической науки: она была подкреплена всего одним точным количественным наблюдением – измерением смещения перигелия Меркурия, и двумя качественными аргументами – расширением Вселенной и отклонением луча света в поле тяготения. В целом ее часто рассматривали просто как раздел математики, при этом даже не очень интересный. Но, как говорил Уилер, теория относительности слишком важна, чтобы доверять ее математикам. Поэтому он взялся за ее возрождение. Он прочел в Принстоне первый курс теории относительности. Слушатели этого курса получили самую фантастическую привилегию из всех, которой когда-либо удостаивались студенты-физики: выездное занятие в виде визита к Альберту Эйнштейну в его дом на Мерсер-стрит,