А. Рассмотрим событие B, произошедшее в более позднее время за пределами сферы радиусом ct вокруг А. Тогда B не может являться «следом» А и, разумеется, А не может являться «следом» B. Таким образом, наш критерий рушится. Конечно, по вине языка мы обрекли B быть более поздним. Однако правильно ли мы поступили, раз критерий рушится в любом случае?
Представим событие B′, которое происходит раньше (на t), за пределами той же сферы. В данной ситуации, как и прежде, следы B′ не могут достичь А (и следы А не могут повлиять на B′).
Итак, в обоих случаях мы имеем одинаковые отношения взаимного невмешательства. Нет существенной разницы между классами B и B′ в смысле их причинно-следственной связи с А. Соответственно, если мы хотим выразить это отношение, а не лингвистический предрассудок, основу «до и после», B и B′ формируют единый класс событий, имеющих место не раньше и не позднее А. Пространственно-временную область, занимаемую этим классом, называют областью «потенциальной одновременности» (относительно события А). Это выражение используется, поскольку пространственно-временные рамки всегда можно подогнать таким образом, что А произойдет одновременно с определенным B или определенным B′. Таково открытие Эйнштейна (которое называют специальной теорией относительности, 1905).
Теперь эти вещи стали незыблемой реальностью для нас, физиков, мы пользуемся ими в повседневной работе, как таблицей умножения или теоремой Пифагора о прямоугольных треугольниках. Иногда я размышляю о том, почему они наделали столько шума среди обычной публики и философов. Думаю, они ознаменовали свержение времени как жестокого тирана, навязанного нам извне, освобождение от нерушимого закона «до и после». Ведь время действительно является самым суровым нашим хозяином, который, как сказано в Пятикнижии, ограничивает существование каждого из нас коротким промежутком в семьдесят-восемьдесят лет. Казавшаяся прежде немыслимой возможность вмешиваться – пусть совсем немного – в дела этого хозяина приносит большое облегчение, внушает надежду, что «расписание» вовсе не столь сурово, как выглядит на первый взгляд. И эта мысль есть мысль религиозная.
Эйнштейн вовсе не опроверг, как иногда утверждают, глубинные размышления Канта об идеализации пространства и времени; напротив, он сделал серьезный шаг к ее воплощению.
Я обсудил влияние Платона, Канта и Эйнштейна на философские и религиозные взгляды. Между Кантом и Эйнштейном, на поколение раньше последнего, физическая наука пережила величайшее событие, которое словно было рассчитано на то, чтобы всколыхнуть мысли философов, обывателей и утонченных дам не слабее, а может, и сильнее, чем теория относительности. Полагаю, этого не произошло по той причине, что понять данный поворот мыслей еще сложнее, а следовательно, лишь немногие из трех вышеперечисленных категорий людей – в лучшем случае пара философов – уловили его суть. Это событие связано с именами американца Уилларда Гиббса и австрийца Людвига Больцмана. Сейчас я немного расскажу о нем.
За редкими исключениями ход событий в природе необратим. Если мы попытаемся представить временну́ю последовательность феноменов, противоположную действительно наблюдаемой, – как в фильме, прокрученном в обратную сторону, – такая инвертированная последовательность (пусть ее и нетрудно вообразить) почти всегда будет противоречить известным законам физической науки.
Общая «направленность» всех событий объясняется механической или статистической теорией теплоты, и это справедливо считается одним из ее величайших достижений. У меня нет возможности вдаваться в детали физической теории, да это и не нужно. Было бы скверно, если бы необратимость оказалась фундаментальным свойством микроскопического механизма атомов и молекул. Это было бы ничуть не лучше средневекового объяснения на словах, например, такого: огонь горячий в силу своего пламенного качества. Нет. Согласно Больцману, мы имеем дело с естественным стремлением любого упорядоченного состояния переходить в менее упорядоченное – но не наоборот. Возьмем, к примеру, колоду игральных карт, сложенных по порядку: сначала семерка, восьмерка, девятка, десятка, валет, дама, король, туз червей, потом бубен и так далее. Если эту упорядоченную колоду перетасовать один, два или три раза, постепенно карты расположатся произвольным образом. Однако это не внутреннее свойство процесса перетасовки. С учетом получившейся разупорядоченной колоды можно представить процесс, который сведет на нет результат первой перетасовки и восстановит исходный порядок. Но все ожидают первого исхода и никто не верит во второй – вероятно, придется ждать очень долго, чтобы случайно достичь его.
Вот в чем суть объяснения, которое Больцман дал однонаправленности всех процессов, протекающих в природе, включая, разумеется, жизненный цикл организма от рождения до смерти. Его достоинство в том, что «стрела времени», как назвал ее Эддингтон, не является частью механизмов взаимодействия, в нашем случае представленных механическим актом перетасовки. Этот акт, этот механизм еще свободен от каких-либо следов прошлого и будущего, он сам по себе полностью обратим, а стрела – обозначение прошлого и будущего – появляется благодаря статистическим соображениям. Смысл нашего примера с картами в том, что существует лишь одно или мало упорядоченных состояний – но миллиарды миллиардов неупорядоченных.
Тем не менее с этой теорией боролись, снова и снова, причем иногда – очень умные люди. Суть их возражений сводится к следующему: теории недостает логического обоснования. Если основные механизмы не различают два направления времени и абсолютно симметричны относительно них, каким образом их взаимодействие может сложиться в поведение в целом – единое однонаправленное поведение? Ведь все, что справедливо для одного направления, должно быть справедливо и для другого.
Будь это возражение правомерным, оно показалось бы фатальным. Возражение нацелено на ту самую особенность, которая считается основным достоинством данной теории: на выведение необратимых событий из основных обратимых механизмов.
Возражение правомерно – но не фатально. Его правомерность заключается в следующем: то, что справедливо для одного направления времени, справедливо и для другого, поскольку время изначально считается полностью симметричной переменной. Однако не следует делать вывод, что это соблюдается для обоих направлений в общем. Осторожно подбирая слова, следует выразиться так: в каждом конкретном случае это справедливо для одного или другого направления. Нужно добавить, что в конкретном случае известного нам мира «замедление» (как иногда выражаются) происходит в одном направлении, и его мы называем направлением от прошлого к будущему. В других мирах статистическая теория теплоты по определению должна сама решать, в каком направлении идет время. Из этого вытекает важнейшее следствие для методологии ученого-физика: он не может привнести ничего, что независимо определяет стрелу времени, иначе изящная конструкция Больцмана рухнет.
Можно испытывать опасения, что в других физических системах статистическое определение времени не всегда приводит к такому же временному направлению. Больцман смело рассматривал эту вероятность. Он утверждал, что если Вселенная достаточно обширна и/или существует достаточно долго, в отдаленных ее областях время действительно может идти в обратном направлении. С этим утверждением спорили, однако теперь споры можно прекратить. Больцман не знал того, что нам кажется вероятным: известная нам Вселенная недостаточно велика и стара, чтобы дать возможность подобным реверсиям реализоваться в крупных масштабах. Я бы хотел добавить, не вдаваясь в подробные объяснения, что в очень мелких масштабах такие реверсии наблюдались (броуновское движение, Смолуховский[84]).
На мой взгляд, «статистическая теория времени» оказала на философию времени еще более сильное влияние, чем теория относительности. Последняя, несмотря на свою революционность, не затрагивает, а лишь предполагает однонаправленный ход времени, в то время как статистическая теория выводит его из последовательности событий. Это означает освобождение от тирании старика Хроноса. То, что мы выстраиваем в собственном сознании, не может, по моим представлениям, управлять этим самым сознанием, равно как не может выдвигать его на передний план или уничтожать. Но некоторые из вас, уверен, назовут это мистицизмом. И потому, полностью признавая факт, что физическая теория всегда относительна и зависит от определенных исходных предположений, мы можем утверждать, что в нынешнем своем состоянии она свидетельствует о неразрушимости сознания временем.
Глава 6Тайна чувственных качеств
В последней главе я хочу более детально разобраться со странным положением дел, которое подметил еще Демокрит в своем знаменитом отрывке. С тем загадочным фактом, что, с одной стороны, наши представления об окружающем мире, полученные в повседневной жизни и выявленные в ходе тщательно спланированных лабораторных экспериментов, основываются исключительно на непосредственном чувственном восприятии, в то время как, с другой стороны, это знание не позволяет обнаружить взаимосвязей между чувственным восприятием и внешним миром, а следовательно, в сформированной нами картине или модели окружающего мира, построенной на наших научных открытиях, нет места чувственным качествам. Первая часть этого утверждения, на мой взгляд, известна каждому, вторую осознают реже, по той простой причине, что люди-неученые обычно благоговеют перед наукой и наделяют нас, ученых, способностью при помощи наших «сказочно утонченных методов» выяснить то, что по своей природе недоступно – и никогда не будет доступно – ни одному человеку.
Если спросить физика, что такое желтый свет, он ответит, что это поперечные электромагнитные волны с длиной волны около 590 нанометров. Если вы спросите, а как же цвет, он ответит: в моей картине он отсутствует, но когда эти вибрации достигают сетчатки здорового глаза, у его владельца создается впечатление желтого цвета. Продолжив расспросы, вы услышите, что волны различной длины создают впечатления различных цветов, однако не все, а лишь те, чьи длины лежат между 800 и 400 нм. Для физика инфракрасные (длиннее 800 нм) и ультрафиолетовые (короче 400 нм) волны мало отличаются от тех, чьи длины лежат между 800 и 400 нм, то есть воспринимаемых глазом. Откуда взялась эта необычная выборка? Очевидно, это адаптация к солнечному излучению, наиболее мощному в данном диапазоне длин волн, но ослабевающему по краям. Более того, по существу самое яркое цветовое ощущение – желтый цвет – приходится на тот отрезок (указанной области), в котором солнечное излучение достигает максимума.