Считаете, что в одну реку нельзя войти дважды? Современная физика считает иначе
Все мы слышали поговорку: «в одну реку нельзя войти дважды» [в оригинале there’s no time like the present, то есть «другого такого момента, как прямо сейчас, не существует» / прим. перев.]. В широком смысле это означает, что необходимо «ловить момент», или заканчивать заниматься прокрастинацией. С психологической точки зрения в этом есть смысл. Люди ощущают «ход времени», и у текущего момента есть особенное качество. Если отбросить гипноз и сны, не существует способа непосредственно испытывать прошлое или будущее так же, как мы испытываем настоящее. Но правдива ли поговорка? Согласна ли современная физика с тем, что в одну реку нельзя войти дважды?
Наша наилучшая на сегодняшний день теория пространства и времени — теория относительности. До эйнштейновской революции, случившейся более ста лет назад, физика считала время «внешним параметром» — независимой, фундаментальной особенностью реальности, на которую не влияют никакие другие факторы Вселенной. Является ли ход времени реальным или кажущимся (этот философский спор ужасно стар, он шёл ещё до Эйнштейна, и его теории не разрешают эту дискуссию), сейчас нам уже известно, что временные интервалы не внешние, и не определяются везде одинаково. Время — внутренний компонент физической системы, измерение, переплетённое с тремя пространственными. Все вместе они образуют «пространство-время», и на них влияют различные факторы, включая скорость (относительно других наблюдателей или систем) и гравитационные силы. Поскольку теория относительности постулирует постоянство скорости света для всех наблюдателей (даже движущихся относительно друг друга), пространство-время само по себе должно деформироваться, и концепция временного интервала становится гибкой.
В результате не существует универсального понятия текущего момента, применимого одинаково ко всем наблюдателям. То, что кажется настоящим мне, может быть в будущем другого человека и в прошлом третьего. Одновременность относительна. Допустим, ваша супруга отправилась в деловую поездку и находится с другой стороны земного шара. Как раз в тот момент, когда вы думаете о том, как соскучились по ней, она жмёт кнопку «отправить» в почтовом клиенте на письме со словами о том, как она соскучилась по вам. Романтично, не правда ли? Но хотя два этих события происходят одновременно с вашей точки зрения, для летящего в космическом корабле пришельца, кружащего по орбите Земли, временной порядок может отличаться. Если корабль летит по направлению к вашей супруге, пришелец увидит отправку электронного письма перед тем, как вам в голову придёт тоскливая мысль. Если корабль летит в сторону от вашей супруги, её письмо будет отправлено после этого. Поэтому, вследствие теории относительности, в текущем моменте нет ничего особенного или уникального. На самом деле существует очень много моментов, похожих на происходящий прямо сейчас — другие наблюдатели назовут ваше настоящее своим будущим или прошлым.
И это ещё не всё. Хотя ОТО очень хорошо подтверждается экспериментами, это не полная теория Вселенной. В неё не входят уроки, выученные за счёт другого столпа физики XX века — квантовой механики. И эти две теории действительно в текущем их виде несовместимы друг с другом. Изучая, к примеру, чёрные дыры или истоки Вселенной, физикам нужно описывать очень массивные объекты (с чем хорошо справляется ОТО), упакованные в очень маленькое пространство (принадлежащее к области действия квантовой механики). Такие сценарии требуют переосмысления физики, и можно надеяться, что однажды приведут к открытию квантовой теории гравитации. Одна из сложностей такого поиска заключается в том, что в двух этих теориях время рассматривается по-разному. В канонической квантовой механике используется более ранний подход ко времени как к внешнему параметру, на который Вселенная не влияет. Но мы знаем, что время нельзя рассматривать таким способом, поскольку ОТО говорит нам, что на время влияет гравитация — а квантовая физика этого не объясняет. Поэтому новая теория квантовой гравитации, скорее всего, снова перевернёт наше представление о времени, как это сделал Эйнштейн сто лет назад. Революция в физике XXI века может произойти очень скоро.
И хотя у разных вариантов квантовой гравитации есть разные теории по поводу природы времени, возможно, одной из самых интересных перспектив можно назвать теорию динамики формы [shape dynamics]. Динамика формы вообще отказывается от времени и пытается объяснить эффект гравитации через эволюцию пространственных форм, каждая из которых рассказывает причинно-следственную историю появления Вселенной. Теория даёт нам бессчётное количество настоящих моментов, «сейчасов». Каждый из этих моментов похож на фотографию из альбома, содержащего исторические записи того, как мы дошли до сегодняшнего состояния, запечатлённые на отдельных снимках.
Сторонники динамики формы называют эти безвременные мгновенные «сейчасы» » капсулами времени», и утверждают, что наш мозг сшивает их вместе, что и приводит к появлению иллюзии течения времени. Подумайте о том, как мы воспринимаем движение прыгающей кошки: наши глаза воспринимают мгновенные «снимки» кошки, находящейся в разных точках в воздухе, а мозг сшивает их вместе, чтобы создать иллюзию движения. Динамика формы предполагает, что схожий процесс отвечает за восприятие и самого времени.
Относительно нашего афоризма динамика формы соглашается с теорией относительности: нельзя говорить, что в одну реку невозможно войти дважды. Если динамика формы верна, то Вселенная состоит из огромного количества моментов «сейчас», и никакого постоянного хода времени вообще не существует.
Но динамика формы — далеко не единственный подход к квантовой гравитации. Какова судьба времени, например, в теории струн? Оказывается, что и тут нельзя говорить об уникальности текущего момента. Теория струн утверждает, что фундаментальные точечные частицы в физике лучше всего моделировать в виде одномерных протяжённых объектов, способных принимать форму петли или сегмента «струн». Платформа теории струн требует принятия дополнительных пространственных измерений (как минимум десяти, в зависимости от разновидности теории), замкнутых на себя так, что их не видно в привычном нам трёхмерном мире. Тут может помочь аналогия с садовым шлангом: если смотреть на него издалека, допустим, из окна второго этажа, лежащий во дворе шланг кажется одномерным, обладающим только длиной. Но если подойти к нему, вы поймёте, что у него есть и второе свойство, ширина.
Так же, как пространственные измерения возникают из теории струн, так и время возникает из безвременного элемента в подходящей версии этой теории. В этом смысле, время — не фундаментальная концепция в теории струн, и мы не можем сказать, что настоящее время уникально, потому что времени вообще нет.
А теперь извините меня, мне надо ещё кучу всего переделать, и надо ловить настоящий момент, существует он на самом деле, или нет.
Источник
