Юрий Артамонов - Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной
к оглавлению
Часть II
Просвет в облаках:
Возрожденное время
к оглавлению
Интерлюдия:
Недовольство Эйнштейна
Монолитная вселенная теорий относительности Эйнштейна была решительным шагом в изгнании времени из физики. Но сам Эйнштейн занимал двойственную позицию по поводу исчезновения времени из концепции природы, для построения которой он сделал так много. Мы видели, как он нашел утешение в картине монолитной вселенной и вневременного космоса, - и все-таки кажется, что Эйнштейн был не удовлетворен ее выводами. Мы знаем это из Интеллектуальной Автобиографии венского философа Рудольфа Карнапа, который сообщил о разговоре с Эйнштейном о времени: Один раз Эйнштейн сказал, что проблема Настоящего его серьезно беспокоит. Он объяснил, что переживание Настоящего означает для человека нечто особое, нечто существенно отличающееся от прошлого и от будущего, но что это важное отличие не происходит и не может произойти в физике. То, что это переживание не может быть ухвачено наукой, казалось ему основанием для тягостного, но неизбежного смирения. Если Эйнштейн был склонен к переживаниям, то Карнап по поводу своих взглядов не сомневался: Я замечал, что все, что происходит, объективно может быть описано в науке; с одной стороны, временная последовательность событий описывается в физике; и, с другой стороны, своеобразие опыта человека по отношению ко времени, включая его различную позицию по отношению к прошлому, настоящему и будущему, может быть описано и (в принципе) объяснено в психологии.
к оглавлению
Я не могу представить себе, что думал Карнап. Я не знаю ни одного пути, на котором наука психология или наука биология могла бы вычислить наше переживание времени во вневременном мире [1]. Эйнштейн был не удовлетворен ни тем, ни другим ответом Карнапа, о чем сам Карнап писал: 'Но Эйнштейн думал, что эти научные описания не могут, возможно, удовлетворить наши человеческие потребности; что имеется нечто существенное по поводу Настоящего, которое просто за пределами сферы науки [2]'.
Недовольство Эйнштейна сводится к простой догадке. Научная теория, чтобы быть успешной, должна объяснять нам наблюдения, которые мы делаем в природе. И самое простейшее наблюдение, которое мы делаем, заключается в том, что природа организована во времени. Если наука должна рассказывать историю, которая охватывает и объясняет все, что мы наблюдаем в природе, не должна ли она включать наше переживание мира как течение моментов? Не является ли самый основной факт по поводу того, как структурирован опыт, частью природы, которую должна в себя включать фундаментальная теория физики?
Все, что мы переживаем, каждая мысль, ощущение, действие, стремление являются частью момента. Мир представлен для нас как серии моментов. По поводу этого у нас нет выбора. Нет выбора, в каком моменте мы обитаем сейчас, нет выбора, двигаться нам вперед или назад во времени. Нет возможности перепрыгнуть в будущее. Нет выбора по поводу темпа течения моментов. Таким образом, время полностью непохоже на пространство. Кто-то может протестовать, говоря, что все события тоже имеют место в конкретном положении. Но мы имеем выбор по поводу того, куда мы двигаемся в пространстве. Эти не малое различие; оно формирует итог нашего опыта.
Эйнштейн и Карнап согласны по поводу одной вещи: что переживаемая природа, как серия настоящих моментов, не является частью концепции природы у физиков. Будущее физики - и, можно добавить, физика будущего - сводится к простому выбору. Согласимся ли мы с Карнапом, что настоящий момент не имеет места в науке, или последуем за инстинктом величайшей научной интуиции 20-го столетия и попытаемся найти путь к новой науке, на котором 'тягостное смирение' Эйнштейна будет не нужно?
Для Эйнштейна настоящий момент реален и каким-то образом должен быть частью объективного описания реальности. Он верил (как это излагает Карнап),
к оглавлению
что 'имеется нечто существенное по поводу Настоящего, которое просто за пределами сферы науки'.
Прошло, по меньшей мере, шестьдесят лет с того момента, как имела место эта беседа. Мы с тех пор многому научились в физике и в космологии. Достаточно, чтобы, наконец, привести Настоящее в физическое описание природы. В этой второй части книги я буду объяснять, почему наше текущее знание требует, чтобы время было заново введено как центральная концепция физики.
В Части I мы проследили девять этапов в изгнании времени из физической концепции природы, начиная с открытий Галилея по поводу падающих тел и вплоть до вневременной квантовой космологии Джулиана Барбура. Скоро мы увидим возрождение времени, но сначала нам нужно вскрыть противоречия, очевидно, сильных аргументов, приведенных в Части I.
Девять аргументов распадаются на три класса:
Ньютоновские аргументы (то есть аргументы, происходящие от Ньютоновской физики или Ньютоновской парадигмы занятий физикой):
- Замораживание движения через графическое представление записей прошлых наблюдений - Изобретение вневременного конфигурационного пространства - Ньютоновская парадигма - Аргумент в пользу детерминизма - Обратимость времени
Эйнштейновские аргументы, происходящие от СТО и ОТО:
- Относительность одновременности - Картина пространства-времени как монолитной вселенной - Начало времени при Большом Взрыве
Космологические аргументы, происходящие от распространения физики на вселенную как целое:
- Квантовая космология и конец времени
к оглавлению
Эти девять доводов приводят к видению природы, которое отвергает реальность настоящего момента и, вместо этого, говорит о природе в терминах картины монолитной вселенной, в которой если что и реально, так это только полная история мира, взятая как одно целое. В этой картине время трактуется как измерение пространства, так что причинность во времени может быть заменена вневременным логическим выведением. ОТО и Ньютоновская механика могут говорить об историях, развивающихся во времени, но это время только в слабом смысле математического порядка, лишенном возникновения настоящих моментов. В этих теориях время не является реальным в том смысле, который я определил в Предисловии, когда утверждал, что все, что есть реального, является таковым в момент времени. Для создания четкого контраста я буду ссылаться на такие теории как на вневременные теории.
Является ли изгнание времени платой, которую надо было заплатить за прогресс науки? Следующий этап в нашем путешествии заключается в разоблачении изъянов в этих утверждениях.
Все девять аргументов работают при общем заблуждении: Что Ньютоновская парадигма, - которая предполагает, что мы можем предсказать будущее состояние любой системы из ее начальных условий и действующих на нее законов, - может быть расширена, чтобы создать теорию вселенной. Но, как я скоро покажу, ни одно расширение Ньютоновской парадигмы не может выдать удовлетворительную теорию вселенной как целого. Хотя эта парадигма является мощным методом, когда она применяется к физике в ящике, она становится бессильной, столкнувшись с вопросами космологии.
Сильнейшие доводы в пользу изгнания времени пришли из релятивистской теории. В Главе 14 мы их разрушим. И, раз уж мы вскрыли противоречия обстоятельств изгнания времени, мы рассмотрим, что приобретут физика и космология от гипотезы, что время реально.
к оглавлению
8
Космологическое заблуждение
В Части I мы проследовали путем мистики, путем поиска преодоления нашего ограниченного временем опыта и путем открытия вечных истин. В особенности, мы отследили великий успех физики в использовании метода - Ньютоновской парадигмы. Мы увидели, что этот успех имел некую цену: изгнание времени из концепции природы у физиков.
В Части II мы увидим, почему эту цену платить не нужно, - потому, что попытка применить Ньютоновскую парадигму к вселенной как целому есть невозможная задача. Чтобы распространить науку до понимания вселенной как целого, нам нужна новая теория - теория, в которой центральным элементом является реальность времени.
