Мультиверс. Великий развод Ньютона

№ 2013 / 39, 23.02.2015

Время – одно из самых загадочных понятий. Наука движется вперёд, мы научились летать в космос, ходить по луне, плавать у океанического дна

Этот мир –

Всего лишь росинка.

И всё же…

Кобаяси Исса

Время – одно из самых загадочных понятий. Наука движется вперёд, мы научились летать в космос, ходить по луне, плавать у океанического дна, уже есть футуристические проекты целых подводных городов. Мир раньше стоял на трёх китах, земля была центром Вселенной – мы так думали, а на самом деле наша маленькая голубая планета находится где-то на окраинном Млечном пути в вечно расширяющейся Вселенной (а может, она скоро начнёт сжиматься и превратится в сверхплотную точку, и сила гравитации разорвёт пространственно-временной порядок).

Каждый из нас знает, что такое время. Мы живём линейно – конечно, некоторые существуют и хаотически, но при этом мы можем быть уверены, что после 7 часов может оказаться 10, но снова вернуться к тем 7:03, когда вас у светофора обрызгала машина – нельзя. Или можно? Связано ли время с тем, что мы называем судьбой? Вас обрызгала машина, вы вернулись домой и обнаружили, что утюг не был выключен. Дом спасён. А если бы вы подошли на тридцать секунд позже, машина уже проехала – поменялся бы ход событий? Так знаем ли мы, что такое время? Есть ли у него направление? Оно однонаправленно или разнонаправленно, оно циклично или статично, есть ли время параллельное? Можем ли мы остановить время и перестать стареть или перешагнуть в другую эпоху? Способны ли мы промотать тяжёлую разлуку с близким и замедлить минуты блаженства?

Время движется только вперёд или у него есть задняя передача? Связано ли время с нашим личным сознанием, с пространством, с силой гравитации или это независимая категория? Вечное «сейчас» или полное отсутствие времени? Время нам кажется чем-то очевидным, у всех есть часы, у женщин время отсчитывает даже организм, в циклах сообщая о новом периоде. Человек так устроен, он живёт, двигаясь из настоящего в следующее настоящее, становясь старше и старее. Время нас убивает. И всё же мы не знаем, что кроется за этим странным словом. У каждого из нас есть пышный и длинный хвост прошлого, нам кажется, что мы движемся в потоке, в «реке времени». Существует ли этот поток отдельно от нашего сознания?

Одна из основных причин ореола таинственности, связанного со временем, заключается в том, что наш разум говорит, что время течёт, а теоретическая физика, фундамент нашего понимания мира, пока либо молчит, либо утверждает обратное. Но не только ньютоновская физика, не содержит в себе различия между прошлым и будущим. В квантовой физике – один из важнейших законов, уравнение Эрвина Шрёдингера, которое лежит в основе волновой теории, такое различие тоже не предлагает. Получается, и квантовая, и классическая модели описывают некий симметричный во времени Мир… Но ощущения нам говорят, что это не так.

Подобные загадки будоражат человеческий ум не одно десятилетие, с самых древних времён люди пытаются постичь тайну самого знакомого и самого непонятного измерения. Произошёл научный скачок, но у учёных до сих пор нет единой чёткой концепции времени. Эта проблема подобна лабиринту: продвигаясь вперёд в понимании того, что такое время и пространство, человек снова оказывается в тупике, видит новые шероховатости теории. Он подчищает их, проходит ещё глубже, но его настигают новые противоречия. Это поистине нескончаемый процесс, который вовлекает и искусство, и философию, и космологию, и теологию.

В последние два столетия научно-технический прогресс пролил некоторый свет на природу времени, и эти исследования дали абсолютно неожиданные результаты. Но их снова нужно сводить воедино, создавая целостное понимание времени. Одним из столпов в этой области является космология. Именно на неё многие специалисты возлагают надежды как на комплекс высокотехнологичных наблюдений и теоретических построений, способный соединить новейшие открытия квантовой физики и идеи общей теории относительности.

На сегодняшний день наиболее развитой (но не исчерпывающей) в понимании сущности времени является общая теория относительности Эйнштейна. Гений, как мы помним, связал пространство-время с гравитацией. Время замедляется и искривляется вблизи гравитационных масс. Значит, пространство-время не является однородным и в разных гравитационных условиях будет различаться. По этой теории пространство-время не существует самостоятельно, а является структурным свойством гравитационного поля.

Специальная теория относительности вводит некоторые новые представления. Она говорит о зависимости скорости и времени. Вспомним детство: как медленно тянулось время, казалось, часами мы смотрим на пойманного в ладошку светлячка, долго едим нашу кашу, сосредоточенно размазывая её по тарелке. При этом скорость нашего роста была максимальной. Мы стали взрослыми, организм перестал расти. И что стало со временем? Оно летит! Вот уже день на исходе, и, кажется, ты даже на небо не успел взглянуть, пролетела неделя. А затем схлопнулся год, пять лет, вот уже подрастают дети. Время оголтело несётся! Значит, скорость явлений всё же влияет на время? Или это лишь субъективное ощущение? Теория утверждает, чем ближе эта скорость к скорости света, тем больше время замедляется, а длина укорачивается. Иными словами, протяжённость временного интервала и длина зависят от скорости движения относительно системы отсчёта, в которой они измеряются.

Другой яркий представитель, душегуб, в некотором смысле, – Джон Уиллер. С 50-х годов прошлого века он разрабатывал квантовую геометродинамику, он является одним из её отцов-основателей. Затем «геометризацией» стали заниматься его последователи. Он говорил: «В мире нет ничего, кроме пустого искривлённого пространства. Материя, заряд, электромагнитные и другие физические тела являются лишь проявлением искривлённости пространства. Физика есть геометрия. Все физические понятия должны быть представлены с помощью пустого, различным образом искривлённого пространства, без каких-либо добавлений к нему».

Физика микрочастиц подняла ещё больше вопросов. Теперь необходимо «примирить» общую теорию относительности и квантовую теорию, объединив их в одну и создав новую. Но на данный момент в этом ещё никто не преуспел. Учёные настроены оптимистично, они уверены, что эти трудности будут разрешены. В связи с этим развивается ряд проектов. Среди них программа на основе теории струн, твисторная программа Р.Пенроуза, программа квантовой гравитации С.Хокинга. Чтобы увидеть мир квантов, можно поехать на Серпуховской ускоритель в Протвино или в Дубну. Это интересные места, где вы сможете посмотреть фотографии с треками элементарных частиц. Неспециалист увидит на них только ряд полосок различной длины, разбросанных по снимку, в которых и скрывается взаимодействие частиц, но это всё равно приблизит к пониманию того, как многомерна наша жизнь.

С развитием квантовой физики, в которой принцип прерывности (дискретности) энергии является центральным, под сомнение ставится и непрерывность пространства и времени. Возможно, пространство не трёхмерно, а время не одномерно. Но какое оно может быть, если не одномерное? Как это представить? Как говорил Нильс Бор, лауреат Нобелевской премии за работы по изучению структуры атома (1922 год): «Тот, кто не был потрясён при первом знакомстве с квантовой теорией, скорее всего просто ничего не понял».

Традиционное понятие времени и пространства сложно применить в квантовой области, практически невозможно. Так, учёные обнаружили, что электроны, перемещаясь с орбиты на орбиту, исчезают в одном месте и появляются в другом. Совершают квантовые скачки. Иными словами, они не движутся в пространстве, как обычные объекты, а мгновенно перемещаются. А что такое пространство? Это пустота. Не просто гипотетическая пустота, «росинка», как говорит японский поэт, а пустота, доказанная в результате экспериментов. Также нельзя измерить, как в классической физике, параметры объекта. Вернер Гейзенберг сформулировал принцип, в соответствии с которым в эксперименте нельзя одновременно точно измерить импульс частицы и её пространственные координаты, и нельзя одновременно точно измерить энергию и временную координату.

Учёные говорят о том, что электрон способен перемещаться назад во времени, например, при скорости больше скорости света, и быть одновременно в разных местах. Физик-теоретик Фред Алан Вулф в своей книге «Параллельные миры» утверждает: «Тот факт, что будущее может оказывать влияние на настоящее – новый прогноз математических законов квантовой физики. В буквальной интерпретации математические формулы указывают не только каким образом будущее входит в настоящее, но и каким образом наше сознание может «воспринимать» параллельные миры». Итак, все парадигмы относительно времени и пространства подорваны. А мы из будущего можем влиять на прошлое… Если бы Аннушка не купила подсолнечное масло, Берлиоза бы не переехал трамвай? Будут ли параллельно развиваться две версии, где он жив и где погиб? Модели вселенной размножаются, появляются всё новые и новые версии.

Сейчас физика оставила лингвистику где-то в отстающих, попросту говоря, у нас нет терминов и слов для обозначения всего, что мы чувствуем, воспринимаем, о чём размышляем. Относительно новым термином является «мультиверс». Мультиверс – это подобие сложной многомерной мозаики. Одна интересная идея была сформулирована Пейджем и Вильямом Вутерсом при исследованиях квантовой гравитации. Эти учёные предложили понимать физическую реальность как мультиверс. Не отдельные измерения (пространство-время), а многообразный мультиверс, включающий в себя огромное количество сосуществующих пространств-времён, которые законами квантовой физики соединены так, что упорядочить их обычным временным порядком невозможно. От наполненного жизнью универсума мы пришли к пустому мультиверсу, осознать парадоксы которого значительно труднее.

Если вернуться к квантовой концепции времени, то её доступно выразил Д. Дойч: «Время – это не последовательность моментов, и оно не течёт. Тем не менее, наша интуиция относительно свойств времени в общем смысле истинна. Определённые события действительно являются причинами и следствиями друг друга. По отношению к наблюдателю будущее действительно открыто, прошлое неизменно, а возможности на самом деле становятся действительностью. Причина бессмысленности наших традиционных теорий времени в том, что они пытаются выразить эту истинную интуицию на основе ложной классической физики. В квантовой физике эта интуиция имеет смысл, потому что время всегда было квантовой концепцией. Мы существуем во множестве вариантов, во вселенных, называемых «моментами».

Итак, квантовая механика существует 75 лет, она подняла уже достаточно острых проблем, требуя новой модели мира и пересмотра всем известных аксиом и законов. Начало XXI века – наши познания относительно того, как мало мы знаем, стремительно расширяются. Настало время великого поиска Времени. И можно с уверенностью сказать, что в истории цивилизации ещё не было периода, в котором бы единовременно сосуществовало столько разнородных концепций времени и пространства.

Наталья ГОРБУНОВА