Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Методология науки
Избранное
Публичные лекции
Лекции для школьников
Библиотека «Династии»
Интервью
Опубликовано полностью
В популярных журналах
Из Книжного клуба
Статьи наших друзей
Статьи лауреатов «Династии»
Выставка
Происхождение жизни
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Новости науки

 
10.03
Глобальное потепление создало экологическую ловушку для очковых пингвинов

09.03
При помощи вибрационных сигналов гусеницы зазывают товарищей и прогоняют конкурентов

06.03
Что общего у голых землекопов и «голых обезьян»?

03.03
Древние и продвинутые виды сосуществовали после глобального пермо-триасового вымирания

02.03
Выяснилось, как именно ацетилирование регулирует активность белка p53






Главная / Библиотека / Из Книжного клуба версия для печати

«Структура Реальности: Наука параллельных вселенных». Глава из книги

Д. Дойч


Структура реальности

Дэвид ДОЙЧ

Структура реальности

Наука параллельных вселенных

(David Deutsch. The Fabric of Reality: The Science of Parallel Universes — and Its Implications)

Какова подлинная природа реальности? Известный британский физик и философ предлагает свой вариант ответа на этот вопрос.


Время: первая квантовая концепция

Как движется к земле морской прибой,
Так и ряды бессчетные минут,
Сменяя предыдущие собой,
Поочередно к вечности бегут.

Уильям Шекспир. Сонет 60

Будучи одним из наиболее знакомых свойств физического мира, время имеет репутацию глубоко загадочного. Загадка — часть самого понятия времени, с которым мы растем. Блаженный Августин, например, сказал: «Что же такое время? Если никто меня об этом не спрашивает, я знаю, что такое время; если бы я захотел объяснить спрашивающему — нет, не знаю» («Исповедь»).

Мало кто считает, что расстояние загадочно, но то, что время загадочно, знают все. И вся загадочность времени проистекает из его основного логического свойства, а именно, что настоящий момент, который мы называем «сейчас», не стационарен, а постоянно движется в направлении будущего. Это движение называется течением времени.

Мы увидим, что течения времени не существует. Тем не менее такое представление совершенно обыденно. Мы принимаем это как должное настолько, что это принимается в самой структуре нашего языка. В «Полной грамматике английского языка» (A Comprehensive Grammar of the English Language) Рэндольф Квирк и его соавторы объясняют концепцию времени с помощью диаграммы, показанной на рис. 11.1. Каждая точка на линии представляет конкретный стационарный момент. Треугольник «∇» показывает, где на линии расположена «непрерывно движущаяся точка, настоящий момент». Считается, что она движется слева направо. Некоторые люди, как Шекспир в процитированном выше сонете, считают определенные события «фиксированными», а саму линию — движущейся мимо них (справа налево на рис. 11.1), так что моменты из будущего проносятся мимо настоящего момента, чтобы стать прошлыми моментами.

Что мы подразумеваем под высказыванием «время можно считать линией»? Мы подразумеваем, что точно так же, как линию можно считать последовательностью точек в различных положениях, так и любой движущийся или изменяющийся объект можно считать последовательностью неподвижных «снимков» самого себя, по одному варианту в каждый момент. Сказать, что каждая точка линии представляет конкретный момент, все равно что сказать, что можно представить все снимки собранными вдоль линии, как на рис. 11.2. Некоторые из них показывают вращающуюся стрелку, какой она была в прошлом, другие показывают, какой она будет в будущем, а один из них — тот, на который сейчас показывает движущийся треугольник — показывает стрелку такой, какая она сейчас, хотя через мгновение этот конкретный вариант стрелки будет в прошлом, потому что «∇» передвинется. Совокупность мгновенных вариантов объекта является движущимся объектом в том же смысле, в каком последовательность неподвижных картинок, спроецированных на экран, в совокупности является фильмом (движущейся картинкой). Ни одна из них в отдельности не изменяется. Изменения состоят в том, что на них последовательно указывает («освещает») движущийся «∇» («кинопроектор»), так что друг за другом, по очереди они оказываются в настоящем.

Современные грамматисты стараются не давать субъективных оценок относительно использования языка; они стараются только записывать, анализировать и понимать его. Следовательно, Квирка с соавторами никак нельзя осудить за качество теории времени, описываемой ими. Они не претендуют на то, что это хорошая теория. Они претендуют только на то, и по-моему, довольно правильно, что это наша теория. К сожалению, эта теория не хороша. Скажем прямо, причина того, что теория времени изначально загадочна, состоит в том, что она изначально бессмысленна. Дело не совсем в том, что она фактически неточна. Мы увидим, что она не имеет смысла даже в своих собственных положениях.

Рис. 11.1. Общеизвестная концепция времени, принятая в английском языке (Quirk et al., A Comprehensive Grammar of the English Language, p. 175)




«Время можно считать линией (теоретически линией бесконечной длины), на которой расположен, как постоянно движущаяся точка, настоящий момент. Все, что находится перед настоящим моментом, — в будущем, все, что находится за настоящим моментом, — в прошлом».




Возможно, вас это удивит. Мы привыкли видоизменять свой здравый смысл, чтобы приспособиться к научным открытиям. Здравый смысл часто оказывается ложным, даже крайне ложным. Но для здравого смысла необычно быть бессмысленным в том, что касается повседневного опыта. Тем не менее именно это и происходит в данном случае.

Рассмотрим снова рис. 11.2. Он иллюстрирует движение двух сущностей. Один из них — это вращающаяся стрелка, показанная в виде последовательности снимков. Другой — движущийся «настоящий момент», который перемещается по картинке слева направо. Однако движение настоящего момента не показано на картинке в виде последовательности снимков. Вместо этого один конкретный момент выделен с помощью знака «∇», более темных линий и единственной надписи «(сейчас)». Таким образом, хотя надпись гласит, что «сейчас» движется по картинке, показан только один его снимок, в один конкретный момент.

Рис. 11.2. Движущийся объект как последовательность «снимков», которые один за другим становятся настоящим моментом

Почему? Как-никак, основная цель этого рисунка — показать, что происходит не в один момент, а за более длительный период. Если бы мы хотели, чтобы на рисунке был показан только один момент, нам было бы незачем показывать более чем один снимок вращающейся стрелки. Рисунок должен иллюстрировать разумную теорию о том, что любой движущийся или изменяющийся объект является последовательностью снимков, по одному снимку на каждый момент. Таким образом, если «∇» движется, почему мы не показываем последовательность и его снимков? Один показанный снимок должен быть только одним из множества снимков, которые существовали бы, если бы этот рисунок точно описывал, как работает время. В действительности в таком виде этот рисунок определенно вводит в заблуждение: он показывает, что «∇» не движется, а скорее начинает существовать в конкретный момент, а потом немедленно прекращает свое существование. Если бы это было так, это сделало бы «сейчас» фиксированным моментом. И неважно, что я добавил надпись «Движение настоящего момента» и штрихпунктирную линию, которая показывает, что «∇» движется вправо. Сам рисунок, так же как и диаграмма Квирка и соавторов (рис. 1.1), показывает, что «∇» никогда не достигнет никакого момента, отличного от выделенного.

В лучшем случае можно было бы сказать что рис. 11.2 — это рисунок-гибрид, который извращенно иллюстрирует движение двумя различными способами. В отношении движущейся стрелки он иллюстрирует обыденную теорию времени, известную из здравого смысла. Однако рисунок просто утверждает, что настоящий момент движется, при этом показывая его не движущимся. Как нам следует изменить рисунок, чтобы он проиллюстрировал привычную теорию времени в отношении движения настоящего момента — так же, как и движения стрелки? Включив другие снимки «∇», по одному на каждый момент: каждый снимок будет обозначать, где в этот момент находится «сейчас». А где оно находится? Очевидно, что в каждый момент «сейчас» является этим самым моментом. Например, в полночь «∇» должен указывать на снимок стрелки, сделанный в полночь; в 01:00 — на снимок, сделанный в 01:00 и т. д. Следовательно, рисунок должен выглядеть, как рис. 11.3.

Этот исправленный рисунок корректно иллюстрирует движение, но теперь у нас осталась сильно упрощенная концепция времени. Разумное представление о том, что движущийся объект является последовательностью мгновенных вариантов самого себя, осталось, но другое разумное представление — о потоке времени — исчезло. На этой картинке отсутствует «непрерывно движущаяся точка, настоящий момент», проносящаяся через все фиксированные моменты по очереди. Отсутствует и процесс, в соответствии с которым любой стационарный момент начинается в будущем, становится настоящим, а затем уходит в прошлое. Многочисленные экземпляры символов «∇» и " (сейчас)" уже не отличают один момент от другого, а следовательно, являются излишними. Рисунок точно так же проиллюстрировал бы движение вращающейся стрелки, если бы этих изображений не было.

Таким образом, на этом рисунке нет одного «настоящего момента» — только субъективно! С точки зрения наблюдателя в некоторый конкретный момент, этот момент действительно выделяется, и этот наблюдатель может назвать именно его «сейчас», точно так же как любое положение в пространстве выделяется как «здесь» с точки зрения наблюдателя, который находится в этом положении. Однако объективно ни один момент не имеет больше прав называться «сейчас», чем все остальные, так же, как ни одно положение не имеет большей привилегии называться «здесь», чем все другие. Субъективное «здесь» может перемещаться в пространстве по мере перемещения наблюдателя. Может ли субъективное «сейчас» точно так же перемещаться во времени? Верны ли все-таки рис. 11.1 и 11.2 в том, что иллюстрируют время с точки зрения наблюдателя в конкретный момент? Конечно, нет. Даже субъективно «сейчас» не движется во времени. Часто говорят, что кажется, словно настоящее движется вперед во времени, потому что настоящее определяется только по отношению к нашему сознанию, а наше сознание движется вперед через моменты. Однако наше сознание не делает этого, да и не могло бы делать. Говоря, что наше сознание, «кажется», переходит от одного момента к следующему, мы попросту пересказываем теорию потока времени. Но думать о том, что единственный «момент, который мы осознаем», движется от одного момента к другому, не более осмысленно, чем думать о единственном настоящем моменте или о чем-либо еще, что ведет себя так. Ничто не может двигаться от одного момента к другому. Существовать в каком-то конкретном моменте — значит существовать там вечно. Наше сознание существует во всех моментах — конечно, когда мы не спим.

Рис. 11.3. В каждый момент «сейчас» является этим самым моментом

Конечно, различные снимки наблюдателя воспринимают как «сейчас» различные моменты. Но это не значит, что сознание наблюдателя — или любая другая движущаяся или изменяющаяся сущность — движется во времени, как должен двигаться настоящий момент. Различные снимки наблюдателя не находятся в настоящем по очереди. Они не становятся по очереди осознающими свое настоящее. Они все являются осознающими, и субъективно они все находятся в настоящем. Объективно настоящего не существует.

Мы не ощущаем, что время течет или проходит. Мы чувствуем различия между нашими настоящими ощущениями и нашими настоящими воспоминаниями о прошлых ощущениях. Мы правильно интерпретируем эти различия как свидетельство того, что со временем вселенная меняется. Но кроме того, мы неправильно интерпретируем их как свидетельство того, что наше сознание, или настоящее, или что-либо еще, движется во времени.

Если бы движущееся настоящее по своей прихоти остановилось на день или два, а затем снова начало бы двигаться в десять раз быстрее, чем до остановки, что мы стали бы осознавать? Ничего особенного — или, скорее, этот вопрос не имеет смысла. Не существует ничего, что могло бы двигаться, останавливаться или течь. Не существует также ничего, что можно было бы осмысленно назвать «скоростью» времени. Все, что существует во времени, должно принимать форму неизменных снимков, расположенных вдоль временно й линии. Это включает и сознательный опыт всех наблюдателей вместе с их ошибочной интуицией о том, что время «течет». Они могут представлять, как «движущееся настоящее» перемещается вдоль линии, останавливается и снова начинает двигаться, или даже возвращается назад, или совсем прекращает свое существование. Но даже если это вообразить, этого все равно не произойдет. Ничто не может двигаться вдоль этой линии. Время не может течь.

Идея о потоке времени фактически предполагает существование второго сорта времени, помимо разумного понимания времени как последовательности моментов. Если бы «сейчас» действительно двигалось от одного момента к другому, это происходило бы по отношению к этому внешнему времени. Но серьезное отношение к этой идее приводит к бесконечному регрессу, поскольку в этом случае нам пришлось бы представить само внешнее время как последовательность моментов с его собственным «настоящим моментом», движущимся относительно еще более внешнего времени, и т. д. На каждом шагу поток времени не имел бы смысла, пока мы не отнесли бы его к потоку внешнего времени, и так до бесконечности. На каждом шагу у нас была бы концеп ция, не имеющая смысла; и вся бесконечная иерархия тоже не имела бы смысла.

Ошибка такого рода проистекает из нашей привычки к тому, что время является внешней конструкцией по отношению к любой физической сущности, которую мы можем рассматривать. Мы привыкли представлять физический объект как потенциально изменяющийся и, таким образом, существующий в виде последовательности вариантов самого себя в различные моменты. Но сама последовательность моментов на рисунках, подобных рис. 11.1–11.3, является исключительной сущностью. Она не существует во временных рамках — она является рамками, или конструкцией, времени. Поскольку вне ее нет времени, нелогично представлять себе, что она изменяется или что существует более чем в одном последовательном варианте. Это усложняет восприятие подобных рисунков. Сам рисунок, как и любой другой физический объект, существует в течение какого-то промежутка времени и состоит из многочисленных вариантов самого себя. Однако то, что изображает рисунок, — а именно, последовательность вариантов чего-либо — существует только в одном варианте. Ни одно аккуратное изображение рамок времени не может быть движущимся или изменяющимся рисунком. Оно должно быть статичным. Но в принятии этого есть неотъемлемая психологическая трудность. Несмотря на статичность рисунка, мы не можем воспринимать его статично. Он показывает последовательность моментов одновременно на странице, и чтобы отнести это к нашему опыту, фокус нашего внимания должен перемещаться вдоль этой последовательности. Например, мы могли бы посмотреть на один снимок и принять, что он представляет «сейчас», а момент спустя посмотреть на снимок справа от него и решить, что он представляет новое «сейчас». Поэтому мы склонны путать истинное движение фокуса нашего внимания всего лишь по рисунку с невозможным движением чего-либо через реальные моменты. Это очень легко сделать.

Однако эта проблема заключается не только в сложности иллюстрации основанной на здравом смысле теории времени. Сама эта теория содержит существенную и глубокую неоднозначность: она не может решить, является ли настоящее объективно одним моментом или многими моментами — и следовательно, например, изображает ли рис. 11.1 один момент или много. Здравый смысл требует, чтобы настоящее было одним моментом, чтобы разрешить поток времени — разрешить, чтобы настоящее перемещалось через моменты от прошлого к будущему. Однако здравый смысл также требует, чтобы время было последовательностью моментов с движением и изменением, а все движение и все изменения состояли из различий между вариантами некой сущности в различные моменты. А это значит, что сами моменты неизменны. Таким образом, конкретный момент не может стать настоящим или перестать быть настоящим, ибо это было бы изменением. Следовательно, настоящее объективно не может быть одним моментом.

Причина, по которой мы придерживаемся этих двух несовместимых концепций — движущегося настоящего и последовательности неизменных моментов, — состоит в том, что они обе нужны нам, или, скорее, мы думаем, что они нужны нам. Мы непрерывно применяем их в своей повседневной жизни, но никогда не используем обе сразу. Когда мы описываем события и указываем, когда они произошли, мы думаем на языке последовательности неизменных моментов; когда же мы объясняем события как причины и следствия друг друга, мы думаем на языке движущегося настоящего.

Например, говоря, что Фарадей открыл электромагнитную индукцию «в 1831 году», мы приписываем это событие определенной цепочке моментов. То есть мы определяем, на каком наборе снимков в длинной последовательности снимков всемирной истории нужно искать это открытие. Никакой поток времени не упоминается при описании, когда нечто случилось, — точно так же, как не задействуется «поток расстояния», когда мы говорим, где это случилось. Но как только мы говорим, почему что-либо произошло, мы вызываем поток времени. Когда мы говорим, что отчасти обязаны своими электрическими двигателями и динамо-машинами Фарадею и что последствия его открытия чувствуются до сего дня, в нашем разуме возникает картина последствий, которые начались в 1831 году и последовательно пронеслись через все моменты оставшейся части XIX века, затем достигли XX века и стали причиной появления там, например, электростанций. Если мы невнимательны, мы посчитаем, что XX век изначально «еще не чувствовал» это важное событие 1831 года, но затем его «изменили» последствия, прокладывающие свой путь к XXI веку и далее. Но обычно мы внимательны и избегаем этой нелогичной мысли, никогда не используя обе части основанной на здравом смысле теории времени одновременно. Мы делаем это только тогда, когда думаем о самом времени, и тогда мы изумляемся загадочности всего этого! Возможно, в данном случае лучше подойдет слово «парадокс», а не «тайна», поскольку в данном случае возникает вопиющий конфликт между двумя на первый взгляд самоочевидными идеями. Обе они не могут быть истинными, но мы увидим, что ни одна из них не является истинной.

Наши физические теории, в отличие от здравого смысла, должны быть логически самосогласованными, и впервые они достигают этого при отказе от идеи о потоке времени. Конечно, физики говорят о потоке времени точно так же, как говорят о нем все остальные. Например, в своей книге «Математические начала натуральной философии», где излагались принципы механики и гравитации, Ньютон писал: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно».

Однако Ньютон мудро не пытается перевести свое утверждение о том, что время течет, в математическую форму или сделать из него какие-то выводы. Ни одна из физических теорий Ньютона не обращается к потоку времени, как не обращается к нему и не совместима с ним ни одна из последующих физических теорий.

Так почему же Ньютон счел необходимым сказать, что время «протекает равномерно»? С «равномерно» все в порядке: можно интерпретировать это как означающее, что измерения времени одинаковы для всех наблюдателей, находящихся в различных положениях и в различных состояниях движения. Это существенное утверждение (которое, как мы знаем со времен Эйнштейна, является неточным). Но его легко можно было бы сформулировать так, как я сформулировал его сейчас, не говоря, что время течет. Я считаю, что Ньютон намеренно использовал знакомый язык времени, не подразумевая его буквальное значение: точно так же он мог бы свободно сказать о том, что Солнце «всходит». Ему необходимо было передать читателю, приступившему к чтению этой революционной работы, что в концепции времени Ньютона нет ничего нового или сложного. «Начала» дают множеству слов, таких как «сила» и «масса», точные технические значения, которые несколько отличаются от тех, что приняты на уровне здравого смысла. Однако числа, на которые ссылаются как на «время», — это всего лишь общепринятое время, которое мы находим на часах и календарях, и концепция времени в «Началах» — это концепция, основанная на здравом смысле.

За исключением того, что время не течет. В физике Ньютона время и движение выглядят примерно как на рис. 11.3. Одно небольшое отличие состоит в том, что я нарисовал следующие друг за другом моменты отдельно друг от друга, но во всей доквантовой физике это является аппроксимацией, потому что время — континуум. Мы должны представить бесконечно много бесконечно тонких снимков, непрерывно вставленных между нарисованными мною. Если каждый снимок представляет все во всем пространстве, которое физически существует в определенный момент, то можно считать, что эти снимки склеены друг с другом своей лицевой стороной и образуют один неизменный блок, содержащий все, что происходит в пространстве и времени (рис. 11.4) — то есть всю физическую реальность. Неизбежный недостаток диаграммы такого рода состоит в том, что снимки пространства в каждый момент показаны как двухмерные, тогда как в реальности они трехмерны. Каждый из них — это пространство в определенный момент. Таким образом, мы считаем время четвертым измерением, аналогичным трем пространственным измерениям в классической геометрии. Пространство и время, рассматриваемые совместно в виде четырехмерной сущности, называют пространством-временем.

Рис. 11.4. Пространство-время, рассматриваемое как последовательные моменты

В физике Ньютона эта четырехмерная геометрическая интерпретация времени была необязательной, но с появлением теории относительности Эйнштейна она стала неотъемлемой частью этой теории. Так произошло потому, что в соответствии с теорией относительности наблюдатели, которые движутся с разными скоростями, не придут к согласию относительно того, какие события являются одновременными. Иначе говоря, они не придут к согласию относительно того, какие события должны появиться на одном и том же снимке. Таким образом, каждый из них воспринимает пространство-время как разрезанное на «моменты» различным образом. Тем не менее, если бы каждый из них собрал свои снимки, как показано на рис. 11.4, получились бы идентичные пространства-времена. Следовательно, в соответствии с теорией относительности «моменты», изображенные на рис. 11.4, не являются объективными характеристиками пространства-времени: они являются всего лишь способом восприятия одновременности одним наблюдателем. Другой наблюдатель получил бы слои «сейчас» под другим углом. Таким образом, объективную реальность, стоящую за рис. 11.4, а именно пространство-время и его физическое содержание, можно было бы показать с помощью рис. 11.5.

Пространство-время иногда называют «блок-вселенной», потому что в нем вся физическая реальность — прошлое, настоящее и будущее — представлена раз и навсегда «замороженной» в одном четырехмерном блоке. По отношению к пространству-времени ничто не движется. То, что мы называем «моментами», — это определенные слои пространства-времени, и когда содержание этих слоев отличается друг от друга, мы называем это изменением или движением в пространстве.

Рис. 11.5. Движущийся объект с точки зрения пространства-времени

Как я уже сказал, мы думаем о потоке времени в связи с причинами и следствиями. Мы считаем, что причины предшествуют своим следствиям; мы воображаем, что движущееся настоящее подходит к причинам до того, как подойдет к их следствиям, а также представляем, что следствия текут вперед вместе с настоящим моментом. С философской точки зрения, наиболее важными причинно-следственными процессами являются наши сознательные решения и последующие действия. Взгляд с точки зрения здравого смысла заключается в том, что мы обладаем свободной волей: что иногда мы в состоянии повлиять на будущие события (например, движение своего собственного тела) одним из нескольких возможных способов и выбрать, какой из способов случится, тогда как на прошлое, напротив, мы никогда не в состоянии повлиять. (К свободной воле я вернусь в главе 13.) Прошлое неизменно, будущее открыто. Для многих философов поток времени — это процесс, в котором открытое будущее становится, момент за моментом, неизменным прошлым. Другие говорят, что альтернативные события в каждый момент будущего являются возможностями, а поток времени — это процесс, в котором момент за моментом одна из этих возможностей становится действительностью (так что в соответствии с мнением этих людей будущее не существует совсем, пока поток времени не достигнет его и не превратит в прошлое). Но если будущее действительно открыто (а оно открыто!), то это не может иметь ничего общего с потоком времени, поскольку потока времени нет. В физике пространства-времени (которой по существу является вся доквантовая физика, начиная с физики Ньютона) будущее не открыто. Оно находится там, с определенным и неизменным содержанием, так же как прошлое и настоящее. Если бы определенный момент в пространстве-времени был «открыт» (в любом смысле), он непременно остался бы открытым, когда стал бы настоящим и прошлым, поскольку моменты не способны изменяться.

Субъективно можно сказать, что будущее данного наблюдателя «открыто с точки зрения этого наблюдателя», потому что никто не может измерить или пронаблюдать свое будущее. Но открытость в таком субъективном смысле не оставляет выбора. Если у вас есть билет лотереи, которая состоялась на прошлой неделе, но вы еще не узнали, выиграли ли вы, — вопрос об исходе остается открытым с вашей точки зрения даже несмотря на то, что объективно он уже зафиксирован. Однако субъективно ли, объективно ли, вы не в состоянии его изменить. Никакие причины, которые уже не повлияли на него, больше не смогут этого сделать. Теория о свободной воле, основанная на здравом смысле, гласит, что на прошлой неделе, в то время как у вас все еще был выбор, покупать или нет лотерейный билет, будущее все еще было объективно открытым, и вы действительно могли выбрать один из двух или нескольких вариантов. Однако это несовместимо с пространством-временем. Таким образом, в соответствии с физикой пространства-времени открытость будущего есть иллюзия, а следовательно, причинно-следственное отношение и свободная воля тоже не могут быть чем-то большим, чем иллюзии. Нам необходима вера — и мы стараемся сохранить ее — в то, что настоящие события, а особенно наш выбор, могут повлиять на будущее; но возможно, таким образом мы всего лишь справляемся с тем фактом, что мы не знаем будущего. В реальности мы не делаем выбор. Даже когда мы думаем, что стоим перед выбором, его результат уже существует на соответствующем слое пространства-времени, неизменном, как и все остальное в пространстве-времени, и невосприимчивом к нашим намерениям. Кажется, что сами эти намерения неизменны и уже существуют в выделенных им моментах еще до того, как мы даже узнаем о них.

Быть «следствием» какой-то причины — значит подвергаться влиянию этой причины и быть измененным из-за этой причины. Таким образом, когда физика пространства-времени отрицает реальность потока времени, она логически не может согласовать даже основанные на здравом смысле понятия причины и следствия. Поскольку в блок-вселенной ничто не изменяемо, одна часть пространства-времени может изменить другую не больше, чем одна часть фиксированного трехмерного объекта может изменить другую.

Получается, что во времена физики пространства-времени все фундаментальные теории обладали следующим свойством: если известно все, что происходит до данного момента, законы физики определяют, что происходит во все последующие моменты. Свойство одних снимков быть определенными другими снимками называется детерминизмом. В физике Ньютона, например, если в любой момент известны положения и скорости всех масс в изолированной системе, например, в Солнечной системе, то в принципе можно вычислить (предсказать), где эти массы будут находиться во все последующие времена. Также в принципе можно вычислить (восстановить), где эти массы находились во все предыдущие времена.

Законы физики, определяющие один снимок из другого, — это «клей», который удерживает эти снимки вместе в виде пространства-времени. Представим, что мы по волшебству (что невозможно) оказались вне пространства-времени (а следовательно, в своем собственном внешнем времени, независимом от того, которое находится в пределах пространства-времени). Давайте разрежем пространство-время на снимки пространства в каждый момент, как его воспринимает конкретный наблюдатель, находящийся в пределах этого пространства-времени, потом перемешаем эти снимки и снова склеим их в другом порядке. Могли бы мы сказать, глядя извне, что это не есть реальное пространство-время? Почти определенно. Первое: в перемешанном пространстве-времени физические процессы не были бы непрерывными. Объекты мгновенно прекращали бы свое существование в одной точке и снова появлялись бы в другой. Второе и более важное: законы физики уже не действовали бы. По крайней мере, реальные законы физики уже не действовали бы. Там существовал бы другой набор законов, которые, явно или неявно учитывая перемешивание, правильно описывали бы перемешанное пространство-время.

Таким образом, для нас разница между перемешанным и реальным пространством-временем была бы огромной. А для тех, кто живет там? Могли бы они заметить разницу? Сейчас мы опасно близки к бессмыслице — знакомой бессмыслице обычной теории времени. Но потерпите немного, и мы обойдем эту бессмыслицу. Конечно, живущие в этом пространстве-времени не смогли бы заметить разницу. Они заметили бы ее, если бы могли. Они, например, комментировали бы существование разрывностей в своем мире, издавали бы о них научные статьи — разумеется, если бы они вообще смогли выжить в перемешанном пространстве-времени. Но с нашей магической точки зрения мы видим, что они выжили и пишут свои научные труды. Мы можем прочитать эти труды и увидеть, что они по-прежнему содержат только наблюдения исходного пространства-времени. Все записи физических событий в пределах пространства-времени, включая и те, которые остались в воспоминаниях и восприятии сознательных наблюдателей, идентичны таковым в исходном пространстве-времени. Мы только перемешали снимки, а не изменили их внутреннее содержание, поэтому жители по-прежнему воспринимают их в исходном порядке.

Таким образом, на языке реальной физики — физики, как ее воспринимают жители этого пространства-времени, — все это разрезание и повторное склеивание пространства-времени не имеет смысла. Не только перемешанное пространство-время, но даже набор не склеенных друг с другом снимков физически идентичны исходному пространству-времени. Мы изображаем все снимки склеенными друг с другом в правильном порядке, потому что это отражает отношения между ними, определяемые законами физики. Набор этих снимков, склеенных в другом порядке, представил бы те же самые физические события — ту же самую историю, — но некоторым образом исказил бы отношения между этими событиями. Таким образом, снимки обладают присущим им порядком, определяемым их содержанием и реальными законами физики. Любой из снимков в сочетании с законами физики не только определяет то, чем являются все остальные, он определяет их порядок и свое собственное место в последовательности. Другими словами, каждый снимок имеет «временную метку», закодированную в его физическом содержании.

Вот как все должно быть, если освободить концепцию времени от ошибки обращения к всеобъемлющей конструкции времени, которая является внешней по отношению к физической реальности. Временна я метка снимка — это показания некоторых естественных часов, существующих в пределах этой вселенной. На некоторых снимках — на тех, которые содержат человеческую цивилизацию, например, — эти часы реальны. На других существуют физические переменные — такие, как химический состав Солнца или всей материи в пространстве, — которые можно рассматривать как часы, потому что они принимают определенные и отличные значения на разных снимках, по крайней мере, в пределах определенной области пространства-времени. Мы можем стандартизировать и калибровать их, чтобы согласовать друг с другом в местах, где они перекрываются.

Мы можем восстановить пространство-время, используя присущий порядок, определяемый законами физики. Мы начинаем с любого из снимков. Затем мы вычисляем, как должны выглядеть предыдущий и последующий снимки, находим эти снимки в оставшемся наборе и приклеиваем их к обеим сторонам исходного снимка. Повторение этих действий воссоздает все пространство-время. Такие вычисления слишком сложны, чтобы их можно было выполнить в реальной жизни, но они приемлемы в мысленном эксперименте, в котором мы представляем себя оторванными от реального физического мира. (Также, строго говоря, в доквантовой физике существовала бы непрерывная бесконечность снимков, так что только что описанный процесс пришлось бы заменить предельным процессом, в котором пространство-время собирается за бесконечное число этапов; однако принцип остается тем же самым.)

Предсказуемость одного события на основе другого не означает, что эти события являются причиной и следствием. Например, теория электродинамики гласит, что все электроны переносят один и тот же заряд. Следовательно, используя эту теорию, мы можем предсказать — и часто предсказываем — результат измерения одного электрона, исходя из результата измерения другого. Но ни один результат не был причиной другого. В действительности, насколько нам известно, величина заряда электрона не вызвана никаким физическим процессом. Возможно, ее «вызывают» сами законы физики (хотя законы физики, насколько они нам сейчас известны, не предсказывают заряд электрона; они просто говорят, что все электроны имеют один и тот же заряд). Но в любом случае это пример событий (результатов измерений электронов), каждое из которых можно предсказать, исходя из другого, но которые не делают причинного вклада друг в друга.

Вот еще один пример. Если мы наблюдаем, где находится один элемент полностью собранной мозаики, и знаем формы всех элементов и то, что они правильно собраны, мы можем предсказать, где находятся все оставшиеся элементы. Но это не значит, что наблюдение элемента в определенном положении является причиной того, что все оставшиеся элементы находятся там, где они находятся. Существует ли такое причинно-следственное отношение, зависит от того, как мозаика в целом оказалась на этом месте. Если наблюдаемый нами элемент положили первым, то он действительно является одной из причин нахождения других элементов там, где они находятся. Если первым положили другой элемент, то положение наблюдаемого нами элемента было следствием этого, а не причиной. Но если мозаику создали единственным ударом лезвия, имеющего форму этой мозаики, и никогда не разбирали, то ни одно из положений элементов не было бы ни причиной, ни следствием других положений. Их ведь не собирали ни в каком порядке, а создали одновременно, в таком положении, что правила мозаики уже были бы соблюдены, что сделало эти положения взаимно предсказуемыми. Тем не менее ни одно из них не стало бы причиной других.

Детерминизм физических законов относительно событий в пространстве-времени подобен предсказуемости правильно собранной мозаики. Законы физики определяют, что происходит в один момент, исходя из того, что происходит в другой, точно так же как правила мозаики определяют положения некоторых элементов, исходя из положения других. Но как и в случае с мозаикой, то, являются ли события в различные моменты причиной друг друга или нет, зависит от того, как эти моменты оказались там. Глядя на мозаику, мы не можем сказать, была ли она собрана по кусочкам. Но в случае с пространством-временем нам известно, что бессмысленно «класть» один момент за другим, поскольку это было бы потоком времени. Следовательно, мы знаем, что, даже если некоторые события можно предсказать, исходя из других событий, ни одно событие в пространстве-времени не являлось причиной другого. Мне хотелось бы еще раз подчеркнуть, что все это верно в доквантовой физике, в которой все, что происходит, происходит в пространстве-времени. Мы видим, что пространство-время несовместимо с существованием причины и следствия. Дело не в том, что люди ошибаются, когда говорят, что определенные физические события являются причиной и следствием друг друга, дело в том, что интуиция несовместима с законами физики пространства-времени. Однако это нормально, поскольку физика пространства-времени ложна.

В главе 8 я сказал, что два условия должны быть выполнены, чтобы некая сущность стала причиной своей собственной репликации: во-первых, эта сущность действительно должна реплицироваться; и во-вторых, большая часть ее вариантов в этой же самой ситуации не должна реплицироваться. Это определение воплощает идею о том, что причина — это нечто важное для ее следствий, и оно работает и для причинно-следственного отношения в целом. Чтобы Х стало причиной Y, должны выполняться два условия: во-первых, что и X, и Y произошли, и во-вторых, что Y не произошло бы, если бы Х был другим. Например, причиной жизни на Земле был солнечный свет, потому что как солнечный свет, так и жизнь имеют место на Земле, и потому что жизнь не появилась бы, не будь солнечного света.

Таким образом, рассуждение о причинах и следствиях неизбежно касается и вариантов причин и следствий. Часто говорят, что если бы некое событие произошло, то при прочих равных условиях такое-то и такое-то события были бы другими. Историк мог бы высказать следующее суждение, что «если бы Фарадей умер в 1830 году, то развитие техники задержалось бы на двадцать лет». Смысл этого суждения кажется совершенно ясным и, поскольку в действительности Фарадей не умер в 1830 году, а открыл электромагнитную индукцию в 1831-м, оно выглядит довольно убедительным. Это все равно что технический прогресс, который действительно произошел, частично был вызван открытием Фарадея, а следовательно, и тем, что он не умер. Но что значит рассуждать в контексте физики пространства-времени о будущем неслучившихся событий? Если в пространстве-времени нет такого события, как смерть Фарадея в 1830 году, то там нет и последствий этого события. Конечно, мы можем представить себе пространство-время, содержащее такое событие; но тогда, поскольку мы всего лишь представляем его, мы также можем представить, что оно содержит любые придуманные нами последствия. Мы можем представить, например, что за смертью Фарадея последовало ускорение технического прогресса. Мы можем попытаться обойти эту неоднозначность, воображая себе только такие пространства-времена, в которых, несмотря на отличие рассматриваемого события от того, которое имело место в действительном пространстве-времени, действуют те же самые законы физики. Неясно, что оправдывает подобное ограничение нашего воображения, но в любом случае, если действуют те же самые законы физики, то рассматриваемое событие не могло быть другим, потому что законы недвусмысленно определяют его, исходя из предшествующей истории. Таким образом, пришлось бы представить и другую предшествующую историю. Насколько другую? Следствие придуманной нами вариации истории критически зависит от того, что мы будем подразумевать под «прочими равными условиями». А это выражение является не устранимо неоднозначным, поскольку существует бесконечно много способов придумать такое положение вещей до 1830 года, которое привело бы к смерти Фарадея в этом году. Некоторые из этих вещей несомненно привели бы к ускорению технического прогресса, а другие — к замедлению. К каким из них мы обращаемся в своем высказывании «если... то...»? Как определить, что «прочие условия равны»? Как бы мы ни старались, мы не преуспеем в устранении этой неоднозначности в рамках физики пространства-времени. Невозможно избежать того факта, что в пространстве-времени в точности одно событие имеет место в реальности, а все остальное — фантазии.

Мы вынуждены сделать вывод, что в физике пространства-времени условные высказывания с ложными посылками («если бы Фарадей умер в 1830 году...») не имеют смысла. Логики называют такие высказывания контрфактуальными, то есть условными высказываниями, противоречащими фактам, и традиционно определяют их как парадоксы. Все мы знаем, что значат такие высказывания, однако, как только мы пытаемся точно изложить их смысл, кажется, что он тут же улетучивается. Источник этого парадокса не в логике и не в лингвистике, а в физике — в ложной физике пространства-времени. Физическая реальность — это не пространство-время. Это гораздо большая и более многообразная сущность, мультиверс. В первом приближении мультиверс подобен огромному количеству сосуществующих и слегка взаимодействующих пространств-времен. Если пространство-время подобно пачке снимков, причем каждый снимок является всем пространством в один момент, то мультиверс подобен огромной коллекции этих пачек. Даже это (как мы увидим) немного неправильное изображение мультиверса уже способно согласовать причины и следствия. Поскольку в мультиверсе почти определенно есть несколько вселенных, в которых Фарадей умер в 1830 году, то отстал ли технический прогресс в этих вселенных от нашего технического прогресса — вопрос факта (который не является наблюдаемым, но тем не менее объективен). В том, к каким вариантам нашей вселенной относится контрфактуальное условие «если бы Фарадей умер в 1830 году...», нет ничего произвольного: оно относится к тем вариантам, которые действительно имеют место где-то в мультиверсе. Именно это устраняет неоднозначность. Обращение к воображаемым вселенным не работает, потому что мы можем представить любые желаемые нами вселенные в любых желаемых нами соотношениях. Но в мультиверсе вселенные присутствуют в определенных пропорциях, так что имеет смысл говорить, что некоторые типы событий «очень редки» или «очень часты» в мультиверсе и что некоторые события следуют за другими «в большинстве случаев». Большая часть логически возможных вселенных не присутствует совсем — например, не существует вселенных, в которых заряд электрона отличался бы от заряда электрона в нашей вселенной или в которых не работали бы законы квантовой физики. Законы физики, к которым неявно обращается контрфактуальное высказывание, — это законы, которым действительно подчиняются в других вселенных, а именно — законы квантовой теории. Следовательно, высказывание «если... то...» можно однозначно понять как означающее, что «в большинстве вселенных, в которых Фарадей умер в 1830 году, технический прогресс отстал от нашего». В общем, мы можем сказать, что событие Х является причиной события Y в нашей вселенной, если как X, так и Y происходят в нашей вселенной, но в большинстве вариантов нашей вселенной, в которых Х не происходит, Y также не происходит.

Если бы мультиверс буквально был коллекцией пространств-времен, квантовая концепция времени ничем не отличалась бы от классической. Как показано на рис. 11.6, время по-прежнему было бы последовательностью моментов. Единственная разница заключалась бы в том, что в конкретный момент в мультиверсе вместо одной вселенной существовало бы множество. Физическая реальность в определенный момент была бы в действительности «суперснимком», состоящим из снимков многих различных вариантов всего пространства. Вся реальность на протяжении всего времени была бы пачкой всех суперснимков, так же как классически она была пачкой снимков пространства. Из-за квантовой интерференции каждый снимок уже не определялся бы полностью предыдущими снимками того же самого пространства-времени (хотя приблизительно определялся бы, потому что классическая физика часто является хорошим приближением квантовой физики). Однако суперснимки, начиная с определенного момента, полностью и точно определялись бы предыдущими супер-снимками. Этот полный детерминизм не породил бы абсолютную предсказуемость, даже в принципе, потому что для предсказания необходимо знание того, что произошло во всех вселенных, а каждая наша копия может напрямую воспринимать только одну вселенную. Тем не менее, что касается концепции времени, картина почти ничем не отличалась бы от пространства-времени с последовательностью моментов, связанных детерминистическими законами, только в каждый момент происходило бы больше событий, но большинство их было бы скрыто от любой отдельной копии любого наблюдателя.

Рис. 11.6. Если бы мультиверс был коллекцией взаимодействующих пространств-времен, то время по-прежнему было бы последовательностью моментов.

Однако мультиверс устроен не совсем так. Работоспособная квантовая теория времени — которая также была бы квантовой теорией гравитации — является заветной, но так и не достигнутой целью теоретической физики в течение уже нескольких десятилетий. Но мы достаточно знаем о ней, чтобы понимать, что несмотря на совершенно детерминистический характер законов квантовой физики на уровне мультиверса эти законы не разделяют мультиверс в духе рис. 11.6 на отдельные пространства-времена или на суперснимки, каждый из которых полностью определяет все остальные. Таким образом, мы знаем, что классическая концепция времени как последовательности моментов не может быть истинной, хотя она и обеспечивает хорошее приближение во многих обстоятельствах — то есть во многих областях мультиверса.

Чтобы пролить свет на квантовую концепцию времени, представим, что мы разрезали мультиверс на кучу отдельных снимков точно так же, как мы делали это с пространством-временем. С помощью чего мы можем снова склеить их? Как и раньше, законы физики и присущие снимкам физические свойства являются единственно приемлемым клеем. Если бы время в мультиверсе было последовательностью моментов, должна была бы существовать возможность распознавания всех снимков пространства в данный момент, словно мы собираем их в суперснимок. Не удивляет, что, оказывается, не существует способа сделать это. В мультиверсе снимки не имеют «временных меток». Не существует и понятия о том, какой снимок из другой вселенной происходит «в тот же самый момент», как и определенный снимок в нашей вселенной, поскольку это опять неявно выражало бы, что вне мультиверса существует всеобъемлющая конструкция времени, относительно которой происходят все события в мультиверсе. Но такой конструкции не существует.

Следовательно, не существует фундаментального разграничения между снимками других времен и снимками других вселенных. В этом и заключается особый смысл квантовой концепции времени:

Другие времена — это всего лишь специальные случаи других вселенных.

Это понимание впервые появилось из ранних исследований в области квантовой гравитации в 1960-х годах, в частности, из работы Брайса ДеВитта1, но, насколько мне известно, в общем случае было сформулировано только в 1983 году Доном Пейджем2 и Вильямом Вутерсом3. Снимки, которые мы называем «другими временами в нашей вселенной», отличаются от «других вселенных» только с нашей точки зрения, и только в этом законы физики особенно тесно связывают их с нами. Поэтому они являются теми, о чьем существовании в нашем собственном снимке содержится больше всего данных. По этой причине мы и обнаружили их за тысячи лет до того, как открыли оставшуюся часть мультиверса, которая, напротив, очень слабо посягает на нас через эффекты интерференции. Для того чтобы говорить об этих снимках, мы создали специальные языковые конструкции (прошлые и будущие формы глаголов). Мы также придумали другие конструкции (такие как высказывания «если... то...», условные и сослагательные формы глаголов), чтобы говорить о других типах снимков, даже не зная об их существовании. Традиционно мы относили эти два типа снимков — другие времена и другие вселенные — к абсолютно различным концептуальным категориям. Теперь мы видим, что это различие необязательно.

Давайте продолжим нашу умозрительную реконструкцию мультиверса. Сейчас в нашей куче гораздо больше снимков, но давайте снова начнем с отдельного снимка одной вселенной в один момент. Если мы сейчас поищем в куче другие снимки, очень похожие на исходный, мы обнаружим, что эта куча весьма отличается от разобранного пространства-времени. Во-первых, мы находим много снимков, которые абсолютно идентичны исходному. В действительности любой снимок, который вообще присутствует, присутствует в бесконечном множестве копий. Таким образом, не имеет смысл спрашивать, сколько снимков обладают таким-то свойством, но только какая доля бесконечного количества снимков обладает этим свойством. Ради краткости, говоря об определенном «количестве» вселенных, я буду всегда подразумевать определенную часть от их общего количества в мультиверсе.

Если, помимо вариантов меня в других вселенных, существуют также и многочисленные идентичные копии меня, которая из них — я? Безусловно, я — это все они. Каждая из них только что задала этот вопрос — «которая из них — я?», — и любой истинный способ ответа на этот вопрос должен дать каждой из них один и тот же ответ. Считать, что имеет физический смысл вопрос, какой из идентичных копий являюсь я, — значит принять, что вне мультиверса существует некая система отсчета, относительно которой можно дать ответ: «Я — третья слева...» Но какое при этом может быть «лево», и что значит «третья»? Подобная терминология имеет смысл, только если представить, что снимки меня выстроены в различных положениях в некотором внешнем пространстве. Но мультиверс существует во внешнем пространстве не в большей степени, чем он существует во внешнем времени: он содержит все существующее пространство и время! Он просто существует, и физически он является всем, что существует.

Квантовая теория в общем случае не определяет, что произойдет на конкретном снимке, как это делает физика пространства-времени. Вместо этого она определяет, какая доля всех снимков в мультиверсе будет обладать заданным свойством. По этой причине мы, жители мультиверса, иногда можем делать только вероятностные предсказания относительно нашего собственного существования, несмотря даже на то, что то, что произойдет в мультиверсе, полностью определено. Предположим, например, что мы подбросили монетку. Типичное предсказание квантовой теории будет примерно таким: если на определенном количестве снимков монетка зафиксирована вращающейся определенным образом, а часы дают определенные показания, то также существует половина этого количества вселенных, в которых часы имеют большие показания, а монетка лежит орлом вверх, и вторая половина, в которой часы также имеют большие показания, а монетка лежит решкой вверх.

Рисунок 11.7 показывает небольшую область мультиверса, в которой происходят эти события. Даже в этой небольшой области необходимо показать много снимков, поэтому мы можем выделить на каждый снимок только одну точку диаграммы. Все снимки, на которые мы смотрим, содержат часы некоторого стандартного типа, а диаграмма организована так, что все снимки с конкретными показаниями часов появляются в виде вертикального столбца, а показания часов увеличиваются слева направо. Когда мы ведем взгляд вдоль любой вертикальной линии на диаграмме, не все снимки, которые мы проходим, различны. Мы проходим через группы идентичных снимков, показанных заливкой. Снимки с самыми ранними показаниями часов расположены на левом краю диаграммы. Мы видим, что на всех этих снимках, которые являются идентичными, монетка вращается. На правом краю диаграммы мы видим, что на половине снимков с самыми поздними показаниями часов монетка упала орлом вверх, а на другой половине — решкой вверх. Во вселенных с промежуточными показаниями часов присутствуют вселенные трех типов в соотношении, которое изменяется в зависимости от показаний часов.

Если бы вы присутствовали в изображенной области мультиверса, все ваши копии сначала видели бы, что монетка вращается. Затем половина ваших копий увидела бы, что монетка упала орлом, а другая половина увидела бы, что она упала решкой. На некотором промежуточном этапе вы увидели бы монетку еще в движении, из которого уже можно было бы предсказать, какой стороной она упадет. Это разделение идентичных копий наблюдателя на немного отличные версии ответственно за субъективно вероятностный характер квантовых предсказаний. Дело в том, что, если бы вы спросили в самом начале, какой результат подбрасывания монетки вам предстоит увидеть, ответ был бы, что это строго непредсказуемо, поскольку половина ваших копий, задающих этот вопрос, увидит орла, а вторая половина — решку. При этом невозможно спросить, «какая половина» увидит орла, — смысла в этом не больше, чем в ответе на вопрос «который из них я?». В практических целях вы можете считать это вероятностным предсказанием того, что в 50% случаев монета упадет орлом, а в оставшихся 50% случаев — решкой.

Детерминизм квантовой теории, подобно детерминизму классической физики, действует как вперед, так и назад во времени. Из состояния объединенного набора снимков орлов и решек при более поздних показаниях часов на рис. 11.7 полностью определяется состояние «вращения» при более ранних показаниях часов, и наоборот. Тем не менее, с точки зрения любого наблюдателя, в процессе подбрасывания монетки теряется информация. Тогда как начальное состояния «вращения» монетки мог видеть наблюдатель, конечное объединенное состояние орлов и решек не соответствует любому возможному опыту наблюдателя. Следовательно, наблюдатель в более раннее время может наблюдать за монеткой и предсказать ее будущее состояние, а также последующие субъективные вероятности. Но ни одна из более поздних копий наблюдателя не может наблюдать информацию, необходимую для восстановления состояния «вращения», поскольку эта информация уже распределена между двумя типами вселенных, что делает невозможным восстановление, исходя из конечного состояния монетки. Например, если мы знаем только то, что монетка лежит орлом кверху, за несколько секунд до этого могло наблюдаться состояние, которое я назвал «вращением», или монетка могла вращаться в противоположном направлении, или все время лежать орлом. В данном случае не существует возможности восстановления предыдущего состояния, даже вероятностного восстановления. Более раннее состояние монетки просто не определяется более поздним состоянием снимков орла, но только совместным состоянием снимков орла и решки.

Рис. 11.7. Область мультиверса, содержащая вращающуся монетку. Каждая точка диаграммы представляет один снимок.

Любая горизонтальная линия, проведенная по рис. 11.7, проходит через последовательность снимков с увеличивающимися показаниями часов. Может возникнуть соблазн думать о такой линии — как та, что показана на рис. 11.8, — как о пространстве-времени, а о всей диаграмме — как о пачке пространств-времен, по одному на каждую подобную линию. Из рис. 11.8 мы можем вывести, что происходит в «пространстве-времени», определенном горизонтальной линией. В течение какого-то периода времени оно содержит вращающуюся монетку. Затем, в течение следующего периода, оно содержит монетку, которая движется так, что можно предсказать, что она упадет орлом. Однако позднее, вопреки сказанному, оно содержит монетку, которая движется так, что можно предсказать, что она упадет решкой, и в конце концов она действительно падает решкой. Однако это всего лишь недостаток диаграммы, как я уже указал в главе 9 (см. рис. 9.4). В этом случае законы квантовой механики предсказывают, что ни один наблюдатель, который помнит, что видел монетку в состоянии «предсказуемого появления орла», не может увидеть ее в состоянии решки: собственно, это и оправдывает то, что мы называем это состояние «предсказуемым появлением орла». Следовательно, ни один наблюдатель в мультиверсе не опознал бы события в таком виде, в каком они происходят в «пространстве-времени», определенном линией. Все это подтверждает, что мы не можем склеить снимки произвольно, мы можем склеить их только так, чтобы отразить отношения между ними, определяемые законами физики. Снимки, расположенные вдоль линии на рис. 11.8, недостаточно взаимосвязаны, чтобы оправдать их объединение в одну вселенную. Да, они появляются в порядке увеличения показаний часов, которые в пространстве-времени были бы «временной меткой», достаточной для повторной сборки пространства-времени. Но в мультиверсе слишком много снимков, чтобы только показания часов могли разместить один снимок относительно других. Чтобы сделать это, нам необходимо вникнуть в сложные подробности того, какие снимки определяют какие.

Рис. 11.8. Последовательность снимков с увеличением времени не обязательно является пространством-временем.

В физике пространства-времени любой снимок определяется любым другим. Как я уже сказал, в мультиверсе, в общем случае, это не так. Обычно состояние одной группы идентичных снимков (например, тех, в которых монетка «вращается») определяет состояние равного количества различных снимков (таких как снимки орла и решки). Из-за свойства обратимости времени, присущего законам квантовой физики, общее, многозначное состояние последней группы также определяет состояние первой. Однако в некоторых областях мультиверса и в некоторых местах в пространстве снимки некоторых физических объектов на некоторое время складываются в цепочки, каждое звено которых определяет все остальные в хорошем приближении. Стандартным примером могла бы стать последовательность снимков Солнечной системы. В таких областях законы классической физики являются хорошим приближением квантовых законов. В таких областях и местах мультиверс действительно выглядит как на рис. 11.6, в виде набора пространств-времен, и на таком уровне приближения квантовая концепция времени сводится к классической. В них можно выявить приблизительную разницу между «различными временами» и «различными вселенными», а время — это приблизительно последовательность моментов. Но это приближение никогда не выдерживает более детального исследования снимков, взгляда далеко вперед или далеко назад во времени, или взгляда далеко в мультиверс.

Все экспериментальные результаты, которыми мы располагаем в настоящее время, совместимы с тем приближением, что время — это последовательность моментов. Мы не ожидаем, что это приближение не выдержит какого-нибудь предвидимого земного эксперимента, однако теория говорит нам, что оно должно сильно пострадать в определенных видах физических процессов. Первый — это начало вселенной, Большой взрыв. В соответствии с классической физикой время началось в тот момент, когда пространство было бесконечно плотным и занимало только одну точку, а до этого моментов не было. В соответствии с квантовой физикой (насколько нам известно) снимки, очень близкие к Большому взрыву, не расположены в каком-либо определенном порядке. Свойство времени как последовательности начинается не при Большом взрыве, а несколько позднее. В природе вещей не имеет смысла спрашивать, насколько позднее. Но мы можем сказать, что самые ранние моменты, которые, в хорошем приближении, являются последовательными, имели место, грубо говоря, тогда, когда, если взять экстраполяцию классической физики, Большой взрыва произошел на 10-43 секунды (планковское время) раньше.

Второй и очень похожий вид разрушения последовательности времени, видимо, произойдет внутри черных дыр и при конечном реколлапсе вселенной (Большом сжатии), если таковое случится. В обоих случаях материя сожмется до бесконечной плотности в соответствии с классической физикой, как при Большом взрыве, и результирующие гравитационные силы разорвут ткань пространства-времени.

Кстати, если вам когда-либо было интересно, что происходило до Большого взрыва или что произойдет после Большого сжатия, сейчас вы можете перестать об этом думать. Почему сложно принять, что до Большого взрыва не было, а после Большого сжатия не будет моментов, так что там ничего не происходит или не существует? Потому что трудно представить, что время останавливается или запускается. Но ведь время не должно останавливаться или запускаться, поскольку оно не движется вообще. Мультиверс не «начинает существовать» или «не прекращает существовать»: эти термины предполагают поток времени. Только представление о потоке времени заставляет нас интересоваться, что было «до» или что будет «после» всей реальности.

Считается, что в субмикроскопическом масштабе квантовые эффекты снова деформируют и разрывают структуру пространства-времени, и что на этом масштабе существуют замкнутые циклы времени — в сущности, крохотные машины времени. Как мы увидим в следующей главе, разрыв последовательности времени такого рода также физически возможен в большом масштабе, и вопрос о том, не происходит ли он вблизи таких объектов, как вращающиеся черные дыры, остается открытым.

Таким образом, хотя мы и не можем еще обнаружить ни один из этих эффектов, наши лучшие теории уже говорят нам, что физика пространства-времени ни в коем случае не является точным описанием реальности. Каким бы хорошим ни было приближение, в реальности время должно быть фундаментально отличным от линейной последовательности, предлагаемой здравым смыслом. Тем не менее все в мультиверсе определяется почти так же жестко, как и в классическом пространстве-времени. Уберите один снимок, и оставшиеся точно определят его. Уберите большую часть снимков, и оставшееся меньшинство по-прежнему может определить все, что убрано, так же как оно делает это в пространстве-времени. Разница заключается только в том, что, в отличие от пространства-времени, мультиверс не состоит из взаимно определяющих слоев, которые я назвал суперснимками и которые можно было бы считать «моментами» мультиверса. Это сложная многомерная мозаика.

В этой мозаичной вселенной, которая не состоит из последовательности моментов и не разрешает потока времени, обыденная концепция причины и следствия имеет совершенный смысл. Проб лема причинно-следственного отношения, обнаруженная нами в пространстве-времени, заключалась в том, что это отношение является свойством не только самих причин и следствий, но и их вариантов. Поскольку эти варианты существовали только в нашем воображении, а не в пространстве-времени, мы столкнулись с физической бессмысленностью делать существенные выводы из воображаемых свойств несуществующих («контрфактуальных») физических процессов. Однако в мультиверсе варианты действительно существуют в различных соотношениях, и они подчиняются определенным детерминистическим законам. Если известны эти законы, объективным фактом является то, какие события имеют значение для того, чтобы произошли какие-то другие события. Допустим, что существует группа снимков, не обязательно идентичных, но обладающих свойством X. Допустим, что при условии существовании этой группы законы физики определяют, что существует другая группа снимков со свойством Y. Таким образом, удовлетворяется одно из условий того, чтобы Х стал причиной Y. Другое условие должно быть связано с вариантами. Рассмотрим варианты первой группы, не имеющие свойства X. Если, исходя из существования этих вариантов, все равно можно определить существование некоторых снимков со свойством Y, то Х не является причиной Y, поскольку Y происходит даже при отсутствии X. Но если, исходя из группы вариантов не-Х, определяется только существование вариантов не-Y, тогда Х является причиной Y.

В этом определении причины и следствия нет ничего, что логически требует предшествования причины следствиям, и возможно, в очень экзотических ситуациях, например, очень близких к Большому взрыву или внутри черных дыр, этого предшествования не существует. Однако в повседневном опыте причины всегда предшествуют своим следствиям, и так происходит потому, что — по крайней мере, вблизи от нас в мультиверсе — количество различных видов снимков имеет тенденцию быстро расти со временем и вряд ли когда-либо уменьшается. Это свойство связано со вторым законом термодинамики, который гласит, что упорядоченную энергию, например, химическую или энергию гравитационного потенциала, можно полностью преобразовать в беспорядочную энергию, например, тепло, но не наоборот. Тепло — это беспорядочное движение на микроскопическом уровне. На языке мультиверса это означает множество состояний движения, различных на микроскопическом уровне в различных вселенных. Например, на последовательных снимках монеты при обычном увеличении кажется, что процесс остановки монеты преобразует группу идентичных снимков «предсказуемого появления орла» в группу идентичных снимков орла. Но во время этого процесса энергия движения монеты превращается в тепло, так что при достаточно большом увеличении, таком, что можно увидеть отдельные молекулы, снимки в последней группе вовсе не будут идентичными. Они все покажут, что монета лежит орлом, но ее молекулы, а также молекулы окружающего воздуха и поверхности, на которой лежит монета, они показывают во множестве различных конфигураций. Вероятно, изначальные снимки «предсказуемого появления орла» на микроскопическом уровне тоже не являются идентичными, потому что на них тоже присутствует некоторое количество тепла, но производство тепла в самом процессе означает, что эти снимки гораздо меньше отличаются друг от друга, чем последующие. Таким образом, каждая однородная группа снимков с «предсказуемым появлением орла» определяет существование — а следовательно, становится причиной — огромного количества снимков орла, отличающихся на микроскопическом уровне. Но ни один «снимок» орла сам по себе не определяет существование каких-либо снимков «предсказуемого появления орла», а потому не является их причиной.

Превращение относительно любого наблюдателя возможностей в действительность — открытого будущего в неизменное прошлое — также имеет смысл в этих рамках. Снова рассмотрим пример с подбрасыванием монетки. До того, как монетку подбросят, с точки зрения наблюдателя будущее открыто в том смысле, что наблюдатель все еще может увидеть любой результат: орла или решку. С точки зрения этого наблюдателя оба результата являются возможностями, хотя объективно они оба являются действительностью. После того, как монетка упала, копии наблюдателя разделились на две группы. Каждый наблюдатель видел и помнит только один результат подбрасывания монетки. Таким образом, результат, как только он попал в прошлое любого наблюдателя, стал однозначным и действительным для каждой копии наблюдателя, даже несмотря на то что с перспективы мультиверса он остался таким же двузначным, каким был всегда.

Позвольте мне подвести итог квантовой концепции времени. Время — это не последовательность моментов, и оно не течет. Тем не менее наша интуиция относительно свойств времени в общем смысле истинна. Определенные 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». Каждый вариант нас не осознает другие напрямую, но обладает свидетельством их существования потому, что законы физики связывают содержимое различных вселенных. Существует соблазн допустить, что осознаваемый нами момент — единственный реальный момент или, по крайней мере, немного более реальный, чем остальные. Но это всего лишь солипсизм. Все моменты физически реальны. Весь мультиверс физически реален. Ничто больше не реально.

Терминология

Течение времени — предполагаемое движение настоящего момента в направлении будущего, или предполагаемое движение нашего сознания от одного момента к другому. (Это чепуха!)

Пространство-время — пространство и время, рассмотренные вместе как статическая четырехмерная сущность.

Физика пространства-времени — теории, подобные теории относительности, в которых реальность рассматривают как пространство-время. Поскольку реальность — это мультиверс, такие теории в лучшем случае могут быть приближениями.

Свободная воля — способность повлиять на будущие события любым из нескольких возможных способов и выбрать то, что произойдет.

Контрфактуальное высказывание — условное высказывание с ложной посылкой (например, «если бы Фарадей умер в 1830 году, то произошел бы X»).

Снимок (только в этой главе) — вселенная в определенное время.

Резюме

Время не течет. Другие времена — это всего лишь специальные случаи других вселенных.

Путешествие во времени может быть возможным, а может и не быть. Но мы уже обладаем достаточно хорошим теоретическим пониманием того, на что оно было бы похоже, будь оно возможно, пониманием, которое включает все четыре основные нити.

1 Брайс Селигман ДеВитт (1923–2004) — американский физик-теоретик, работавший в области квантовой гравитации и теории поля. — Прим. ред.

2 Дон Пейдж — канадский физик-теоретик, работающий в области квантовой космологии и гравитационной физики. — Прим. ред.

3 Вильям Кент Вутерс (William Kent Wootters) — американский физик-теоретик, один из создателей квантовой теории информации. — Прим. ред.


Комментировать


 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия