Мир без времени

Рафаил Нудельман • 31 августа 2016
Мы рождаемся с ощущением времени, хотя в отличие от света, звука, запаха и так далее до сих пор не знаем, существуют ли у нас какие-то особые «органы восприятия времени» и какие именно нейронные сети в нашем мозгу заведуют этим восприятием, а может, и создают само это ощущение.

    Что же до всех прочих, подчас поразительных свойств времени, то они, как мы видели, были установлены учеными путем наблюдения над внешним миром и теоретического обобщения этих наблюдений. Что, однако, они при этом в действительности наблюдали — упорядоченность и последовательность, присущие самому этому миру, или отражение на него упорядоченности, существующей в мозгу человека? Иными словами, что такое время, о котором мы говорили на протяжении всех разделов этого сериала, — объективное свойство природы, так сказать, «форма существования материи» или же способ, которым наш мозг упорядочивает поступающие в него извне ощущения?

    Трудно сказать. Физик Пол Дэвис в своей книге «О времени» собрал набор высказываний по этому поводу. Приведу лишь некоторые из них в свободном переводе, без комментариев.

    Вот древнеримский поэт Лукреций: «И точно так же время не может существовать само по себе, но лишь из движенья вещей получаем мы ощущение времени. Никто, признаемся, не ощущает время само по себе, но знает о времени лишь по движенью всего прочего».

    А вот мистик XVI века Ангел Силезиус: «Время создано тобою самим, это часы в твоей голове. В тот миг, когда ты перестанешь думать, время тоже рухнет замертво».

    Астрофизик Артур Эддингтон, первым подтвердивший теорию тяготения Эйнштейна: «Главное во времени — что оно идет».

    Чья-то надпись на стене туалета: «Время — это просто одна неприятность за другой».

    Епископ Джеймс Ушер (1611 год): «Начало времени выпало в ночь накануне 23 октября 4004 года до новой эры».

    Петро д’Абано: «Время началось с восходом Солнца в воскресенье, и с тех пор до настоящего момента прошло 1.974.346.290 персидских лет».

    Эдуард Милн, физик: «Невозможно поймать прошедшую минуту и положить ее рядом с другой, наступающей».

    Христианский автор Агафон: «Даже Бог не может изменить прошлое».

    Джон Уилер, выдающийся физик: «Время — это способ, которым природа не дает всему совершаться сразу».

    Уитроу, тоже физик: «Время — это посредник между возможным и осуществившимся».

    Масанао Такада, японский философ: «Никто не знает, что такое время. Тем не менее нашлись храбрые люди, физики, которые использовали это неуловимое понятие в качестве одного из краеугольных камней их теории, и, о чудо, эта теория сработала».

    Роджер Пенроуз, выдающийся современный физик и математик: «Мне кажется, что есть глубокое несоответствие между тем, что мы ощущаем, воспринимая течение времени, и тем, что наши теории говорят об окружающем мире».

    Из совокупности этих порой юмористических, порой исключительно глубоких наблюдений с неизбежностью следует вывод, что люди — и в том числе «храбрые люди, физики» — испытывают куда большие трудности, говоря о времени, чем при размышлении о любых иных вещах в себе и в окружающем мире. И поэтому у многих физиков и философов возникает ощущение, что правильнее всего было бы ограничиться чисто субъективным, психологическим понятием времени как некой категории человеческого мышления, а ощущение направленности времени объяснить неким свойством мозга, порожденным какими-то нейронными процессами квантовой природы.

    Точно выразил это «томление по безвременью» американский профессор Ли Смолин, автор «Жизни в космосе»: «Все нынешние теории исходят из того, что время как нечто, измеряемое часами, является фундаментальным свойством космоса. Но нельзя ли создать иной язык квантовой космологии, в котором не было бы ни времени, ни изменений?!».

    «Мир без времени» представляется чем-то фантастическим, но, тем не менее, возможность существования такого мира продемонстрировал в последние годы английский физик Барбур, изложивший свой подход к этой проблеме в нашумевшей книге «Конец времени». И поскольку книга Барбура провозглашает «конец времени», будет только естественно, если мы закончим наш сериал рассказом об этой самой радикальной из всех мыслимых гипотез о природе времени. Ибо что может быть радикальней, чем полный отказ, как выразился Смолин, «от времени и изменений» вообще?

    Но как можно «освободиться от изменений», если они происходят не только повсюду вокруг нас, но и в нас самих, а это само по себе неизбежно порождает концепцию времени как направленной последовательности изменений? В попытке такого «освобождения» Барбур начинает, однако, не с самого времени, а с пространства. И тут он следует великому немецкому философу Лейбницу, который считал, что «пространство» есть не «пустое вместилище», не «ящик с телами внутри», а некая характеристика природы, зависящая от взаимного расположения и относительного движения тел.

    Вслед за Лейбницем Барбур изначально отказывается от рассмотрения физических объектов как таковых, заменяя это рассмотрением их «соотношений». Возьмем, например, говорит он, три точки, расположенные друг относительно друга каким-то определенным образом. Соединив их линиями, мы получим треугольник определенного вида. Это и есть «соотношение», которое характеризует данное состояние системы этих трех точек. В следующий момент времени положение точек может измениться, и тогда треугольник, описывающий их «соотношение», будет иметь уже другие характеристики.

    Введем три числа для характеристики такого треугольника — длины трех его сторон. Вообразим себе далее «пространство» с тремя осями координат. Отложим на каждой оси одно из этих трех чисел. Получим точку в пространстве этих координат. Эта точка, разумеется, будет изображать лишь «соотношение» между тремя объектами, образующими нашу физическую систему, их «конфигурацию», а не положение самих этих точек, поэтому мысленное пространство, в котором состояние системы изображается точкой, разумно называть «конфигурационным», или «К-пространством». Все последующие состояния системы на протяжении всей ее истории будут изображаться совокупностью точек, каким-то образом разбросанных в К-пространстве.

    Продолжая эти рассуждения, можно в конечном счете ввести такое же К-пространство для всех частиц, составляющих Вселенную в целом. Барбур называет это пространство Платонией в честь великого Платона.

    Если бы была справедлива ньютонова картина мира и каждое следующее состояние Вселенной детерминистски вытекало бы из предыдущего, то какой-нибудь наблюдатель, находящийся вне Платонии, мог бы указать те ее точки, которые «следуют» одна за другой, и соединить их траекторией, которая соответствовала бы их «истории». Тогда у каждой точки появились бы свое «прошлое» и «будущее» (то есть предшествующая и следующая за ней точка).

    Но реальный мир, напоминает Барбур, не подчиняется законам Ньютона. Это квантовый мир, и он подчиняется квантовым законам, в частности — соотношению неопределенности. Одновременно определить и положение, и скорость частицы можно лишь с определенной вероятностью. Это означает, что точки, изображающие конфигурации частиц всей Вселенной на карте Платонии, должны быть, строго говоря, заменены вероятностями.

    Тогда карта Платонии сразу станет расплывчатой: на месте каждой точки появится дымок, плотность которого будет пропорциональна вероятности того, что частицы Вселенной находятся в конфигурации, изображаемой этой точкой. В такой расплывшейся, вероятностной картине точек, собственно, уже и нет, и соединить их между собой однозначной траекторией («историей») попросту невозможно.

    Некое подобие такой «вневременной Вселенной» было около тридцати лет назад предложено двумя выдающимися американскими физиками: неоднократно уже упоминавшимся Джоном Уилером и Брайсом де Виттом. Идея эта натолкнулась, однако, на тяжелые математические трудности и была отброшена. Сейчас Барбур воскрешает ее в новом обличье.

    Как говорит Барбур, «впечатление изменений возникает здесь лишь потому, что в нашем мозгу собирается несколько порций информации о различных положениях (или состояниях) одного и того же объекта».

    По утверждению Барбура, такой «безвременной подход» позволяет объяснить загадку «стрелы времени». Во всех прочих космологических теориях время течет из особого момента, который именуется «началом Вселенной», в сторону ее будущего, ее «конца». Но в Платонии нет никакого «начального момента», потому что в ней нет времени, и значит, не может быть выделенной во времени точки. Подобно Платонии для трех точек, в которой есть особая конфигурация Альфа (где все частицы системы находятся в одном месте), так и в общем виде, для всей Вселенной, Платония тоже имеет некую особую точку, или конфигурацию Альфа, когда все частицы Вселенной находятся в одном месте.

    Из этой точки, пишет Барбур, «ландшафт Вневременья раскрывается, как цветок, ко всем другим точкам, которые представляют собой вселенские конфигурации самых разных размеров и сложности. Возможно, форма Платонии такова, что способствует усиленному течению вероятностной «пены» в сторону тех конфигураций, которые содержат «памятки» своего общего происхождения из точки Альфа».

    Кроме того, говорит Барбур, «безвременной подход» к «рождению Вселенной» позволяет избежать сингулярности Биг Бэнга, где, как мы уже говорили, возникают огромные трудности из-за чудовищного «искривления» обычных пространства и времени. Барбур не теряет надежды проверить свои утверждения экспериментально.

    Было бы весьма занятно, если бы измерения, предназначенные проверить, как расширяется Вселенная со временем, в конечном счете послужили бы доказательством того, что никакого времени (и расширения в нем) в природе нет и в помине. А если мы все же имеем твердое ощущение направленного времени, то это лишь потому, что наш мозг сформировался в условиях макро- и мегамира, управляемых законами Ньютона и Эйнштейна, которые описывают «истинный», «безвременный» мир лишь приблизительно, при помощи «надуманной» категории «времени». (Впрочем, для практического пользования — достаточно хорошо.)

    Как оценить все эти идеи? Процитирую в заключение слова уже не раз упоминавшегося выше австралийского теоретика Пола Дэвиса, сказанные им в интервью «О петлях времени» в ответ на вопрос корреспондента: «Как вы относитесь к идеям, высказанным в книге Барбура?». — «Барбур, грубо говоря, утверждает, что время на самом деле не существует. Я готов согласиться, что пространство и время — не самые последние реальности. Возможно, что подстилающая их реальность представляет собой некое «ПРЕД-пространство-время», из элементов которого построено наше наблюдаемое пространство-время, подобно тому, как наблюдаемое нами вещество построено из микрочастиц, которые, в свою очередь, могут оказаться построенными из ПРЕД-частиц, из еще более фундаментальных кирпичиков материи — суперструн — или чего-то в этом роде. Подобно частицам вещества, пространство-время тоже может оказаться производной концепцией.

    И, тем не менее, на достаточно большом уровне, в масштабах макро- и мегамира, это то самое пространство-время, которое нам знакомо. От него нельзя просто отделаться с помощью математики… В свое время, до появления теорий относительности и тяготения, в определенных кругах было модно говорить, что время — это просто плод человеческого сознания, производная от нашего ощущения потока событий, что оно каким-то образом связано с тем, что мозг способен воспринимать события только в некой «темпоральной последовательности». Нельзя отрицать, что время — это поток, но это не чисто человеческое изобретение или категория сознания. Для физика время и пространство вместе с материей — это часть той структуры, с которой рождается сама Вселенная или, точнее, из которой создана Вселенная. Говорить, что время не существует, просто бессмысленно».