наоборот. Вселенная – это просто полностью непротиворечивое пространственно-временное представление самой себя.
Глава 9. Совсем нет времени
За кругом земель, за хором планет, где ни мрак, ни свет, ни времени нет.
Квантовая теория заставляет нас все сильнее сомневаться в существовании времени – по крайней мере в том виде, как мы его воспринимаем. Поэтому давайте обсудим эту удивительно древнюю научную проблему. Несмотря на то, какой несущественной она может показаться на первый взгляд, вопрос наличия или отсутствия времени чрезвычайно важен при внимательном изучении организации космоса.
Согласно концепции биоцентризма наше восприятие существования как движения вперед в потоке времени на самом деле является результатом неосознаваемой вовлеченности в мир бесконечных процессов и их исходов. Поэтому ход времени только кажется ровным и непрерывным.
В каждый момент мы находимся в состоянии, которое было впервые описано около двух с половиной тысяч лет назад философом Зеноном Элейским. Зенон предложил парадокс, который назвал «стрела». Исходя из логической посылки о том, что ни один предмет не может находиться в двух местах одновременно, он пришел к выводу, что стремительно летящая стрела в каждый момент своего движения находится только в одном месте. Но если в данный момент она находится в конкретном месте, то должна быть неподвижной. Иными словами, стрела в каждое мгновение должна занимать лишь одно место в пространстве, и из таких неуловимых положений складывается ее траектория. Таким образом, логика подсказывает, что движения как такового не существует, любое движение – это последовательность отдельных событий. Здесь мы подходим к первому признаку того, что движение абстрактного времени, в целом подобное движению конкретной стрелы, есть не свойство окружающего мира, а проекция неких процессов, протекающих в нашем сознании. Время – это способ логической связи явлений, которые мы наблюдаем вокруг. В таком случае время является чертой не объективной, а субъективной реальности.
Действительно, реальность времени уже давно казалась сомнительной и философам, и физикам, проявлявшим в этом странное единодушие. Первые полагали, что время – это идеальная сущность, которая обретается только в нашем разуме. Сами же идеи – это нейроэлектрические события, происходящие строго в настоящий момент.
Философы также настаивают, что будущее – не что иное, как вымышленный конструкт, предположение, клубок мыслей. Поскольку само мышление протекает только в настоящем, возникает вопрос: а где же оно, время? Существует ли время само по себе, вне человеческих представлений, которые являются лишь логическими упрощениями наших действий или описанием процессов и событий? Итак, сама логика заставляет усомниться в существовании чего-либо за пределами «вечного сейчас». Даже человеческие мысли о прошлом или грезы наяву происходят только в настоящем.
Физики, в свою очередь, приходят к выводу, что все работоспособные модели реальности – от законов Ньютона до эйнштейновских уравнений поля и квантовой механики – не включают в себя фактора времени. Все они симметричны времени, то есть не зависят от него. Время – это концепция, связанная с протеканием, если, конечно, не говорить об изменениях во времени, например об ускорении. Но мы вскоре убедимся, что такие изменения (обычно обозначаемые греческой заглавной буквой «дельта», Δ) и время – это не одно и то же.
В популярной литературе время часто именуется «четвертым измерением». Обычно такая формулировка приводит человека в замешательство, поскольку в повседневной жизни время ничуть не напоминает три пространственных измерения. Вспомним школьный курс геометрии и опишем три этих измерения.
Линии считаются одномерными сущностями в любых контекстах, кроме теории струн. В теории струн допускается существование и многомерных линий. Согласно теории струн, нити, состоящие из энергии и частиц, настолько тонкие, что напоминают сильно вытянутые точки, несоотносимые с конкретными координатами. Толщина струн настолько ничтожна, что соотносится по размеру с диаметром атомного ядра примерно так же, как величина протона и мегаполиса.
Плоскость, примером которой является тень на ровной стене, имеет два измерения – длину и ширину.
У твердых тел, которые бывают, в частности, шарообразными и кубическими, уже три измерения. Иногда говорят, что реальный шар или куб состоит из четырех измерений и именно четвертое измерение геометрического тела позволяет ему стабильно существовать. Поскольку тело может не только долго существовать, но и изменяться, мы полагаем, что у него есть еще какая-то составляющая, не сводимая к трем измерениям. Эту составляющую мы именуем временем. Но что же такое время – идея или реальный феномен?
С научной точки зрения кажется, что без времени не обойтись практически в любой дисциплине. Так, второй закон термодинамики кажется бессмысленным, если в нем не учитывать время. Второй закон термодинамики описывает энтропию (процесс распада сложноструктурированных систем на слабоструктурированные). Бытовой пример энтропии – беспорядок, который постепенно возникает на дне платяного шкафа. Энтропия может накапливаться только с течением времени и без времени не имеет смысла.
Представьте себе стакан с газировкой, в котором лежат кубики льда. Сначала эта смесь является хорошо структурированной. Существуют четкие границы между льдом, жидкостью и пузырьками газа. При этом температура льда и жидкости различается. Но если мы взглянем на этот стакан позже, то лед растает, газ исчезнет (газировка выдохнется), а содержимое стакана станет однородным, без следов той структуры, которая еще недавно наблюдалась в сосуде. Далее жидкость будет лишь испаряться, никаких других изменений с ней не случится.
Такие изменения, связанные с распадом сложных структур и приводящие к однородности, случайности и инертности, – это и есть энтропия. Процессы энтропии протекают во всей Вселенной. Практически все физики сходятся во мнении, что в долгосрочной перспективе энтропия будет определяющим космологическим фактором. Сегодня во Вселенной можно наблюдать отдельные жаркие точки – это звезды, подобные нашему Солнцу. Звезда испускает тепло и потоки элементарных частиц в окружающее ее холодное пространство. Существующие в настоящее время космические структуры постепенно распадаются в ходе энтропии. Этот процесс однонаправленный и связан с общим упрощением организации окружающего мира.
В классической науке энтропия имеет смысл только с учетом хода времени, так как этот процесс развивается во времени и является необратимым. На самом же деле энтропия определяет стрелу времени. Без энтропии время лишено всякого смысла.
Но многие физики оспаривают это «общепринятое убеждение», связанное с энтропией. Ее суть может не только заключаться в постепенном разрушении сложных структур и дезорганизации (считается, что такие процессы направлены из прошлого в будущее), но и быть проявлением совершенно случайных действий. Тела движутся. Молекулы движутся. Это происходит здесь и сейчас. Их перемещения спонтанны. Рано или поздно наблюдатель заметит распад структур, которые ранее были более упорядоченными. Причем же тут линейность, стрела времени? Не следует ли считать такую случайную энтропию доказательством несущественности и нереальности времени, а не наоборот?
Допустим, у нас есть комната, наполненная чистым кислородом, а за дверью – другая комната, наполненная чистым азотом. Мы открываем дверь и возвращаемся через неделю. В обеих комнатах будет равномерная смесь из двух газов. Как мы опишем произошедшие изменения? С точки зрения «энтропии» следовало бы сказать, что исходная «аккуратная» организация была утрачена, теперь перед нами беспорядочная смесь двух газов и произошедший процесс смешивания необратим. На этом примере демонстрируется «однонаправленная» природа времени. Но, с другой стороны, здесь просто переместились молекулы. Движение – это не время. Смешивание – естественный результат такого смешивания. Все просто. Прочее – это лишь человеческое восприятие происходящего в соответствии с нашими представлениями о порядке.
В таком случае результирующая энтропия и утрата структуры обусловлены лишь тем, что наш мозг рано или поздно перестает улавливать паттерны и порядок в рассматриваемой системе. Вот почему наша наука так нуждается в концепции времени как некоторой реальной сущности.
Разумеется, спор о существовании или несуществовании времени очень древний. Ответ на вопрос этого спора может быть непостижимо сложным, в том числе и потому, что мы выделяем в реальности множество аспектов. Некоторые из них, не менее субъективные, чем наше восприятие времени, лишь кажутся реальными на некоторых уровнях действительности (например, в биологии). На других же уровнях эти аспекты могут быть несущественными или даже несуществующими (скажем, в квантовой механике элементарных частиц). Впрочем, важнее всего именно их иллюзорность.
Здесь стоит сделать одно интересное отступление. В течение последних 20–30 лет физики пришли к следующему выводу. Аналогично тому, как у всех тел должна быть форма, у времени должно быть подобное свойство, а именно – направление. Далее возникли споры о том, можно ли изменить направление стрелы времени. Даже Стивен Хокинг предположил, что, когда расширение Вселенной сменится сжатием, время также пойдет в обратном направлении. Правда, позже он изменил свое мнение. В любом случае идея времени, идущего вспять (которую так и не удалось развить), оказалась не столь немыслимой, как могло показаться.
Подобные гипотезы вызывают в нас протест, ведь здравый смысл подсказывает, что в таком случае следствие будет предшествовать причине, чего просто не может быть. Например, серьезная автомобильная авария превратится в жуткий спектакль: мы увидим, как искалеченные люди мгновенно исцеляются без всяких шрамов, искореженные машины отпрыгивают друг от друга, одновременно разглаживаясь на месте удара и ремонтируясь. Всем известная рекомендация о том, что за рулем не следует разговаривать по мобильному телефону, в данном случае не только смешна, но и лишена всякого смысла.