Глава 11. 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)

Даже будучи одним из наиболее знакомых свойств физического мира, время имеет репутацию глубоко загадочного. Загадка — часть самого понятия времени, с которым мы растем. Святой Августин, на­пример, сказал:

«Что же тогда есть время? Если никто не спросит меня, я знаю; ес­ли я захочу объяснить это тому, кто спросит, я не знаю». (Confessions [17] )

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 потоком времени.

Мы увидим, что потока 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 книге A Comprehensive Grammar of the English Language [18] Рэндольф Квирк и его соавторы объясняют концепцию времени с помощью диа­граммы, показанной на рисунке 11.1. Каждая точка на линии представ­ляет конкретный стационарный момент. Треугольник «s» 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 «стационарными», а саму линию движущейся мимо них (спра­ва налево на рисунке 11.1), так что моменты из будущего проносятся мимо настоящего момента, чтобы стать прошлыми моментами.

«время можно считать линией (теоретически, линией бесконечной длинны), 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».
Рис. 11.1. Общеизвестная концепция времени, принятая в английском языке (основанная на Квирк и др. A Comprehensive Grammar of the English Language, с. 175)
Рис. 11.2. Движущийся объект как последовательность «снимков», которые один за другим становятся настоящим моментом

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 вариантов «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 рисунке 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 s — показывает стрелку та­кой, какая она сейчас, хотя через мгновение этот конкретный вариант стрелки будет в прошлом, потому что s 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. Изменение состоит в том, что в последовательности на них указывает («освещает») движущийся s («кинопроектор»), так что друг за другом, по очереди они оказываются в настоящем моменте.

Современные грамматисты стараются не давать субъективных оценок использования языка; они стараются только записывать, ана­лизировать и понимать. Следовательно, Квирка и др. никак нельзя об­винить в качестве 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, в том, что она изначально бессмысленна. Дело не совсем в том, что она фактически неточна. Мы увидим, что она не имеет смысла даже сама по себе.

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 произошло в данном случае.

Рассмотрим снова рисунок 11.2. Он иллюстрирует движение двух объектов. 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 s, более темных линий и единственной надписи «(сейчас)». Таким образом, даже несмотря на то, что надпись гласит, что «сейчас» движется по картинке, показан только один его снимок, в один кон­кретный момент.

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 достаточно показать только 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 s, почему мы не показываем последовательность и его сним­ков? Один показанный снимок, должно быть, только один из множества снимков, которые существовали бы, если бы этот рисунок точно опи­сывал принцип действия времени. В действительности, в таком виде этот рисунок определенно вводит в заблуждение: он показывает, что s не движется, а скорее начинает существовать в конкретный момент, а потом немедленно прекращает свое существование. Если бы это бы­ло так, это сделало бы «сейчас» стационарным моментом. Ничего не значит добавленная мной надпись «Движение настоящего момента» и штрихпунктирная линия, которая показывает, что s движется впра­во. Сам рисунок, так же, как и диаграмма Квирк и др. (рисунок 11.1), показывает, что s никогда не достигнет момента, отличного от выде­ленного.

В лучшем случае, можно было сказать, что рисунок 11.2 — это рисунок-гибрид, который искаженно иллюстрирует движение двумя различными способами. В отношении движущейся стрелки он иллюст­рирует теорию времени. Однако рисунок просто утверждает, что на­стоящий момент движется, при этом показывая, что он не движется. Как нам следует изменить рисунок, чтобы он проиллюстрировал тео­рию времени относительно движения настоящего момента так же, как и движения стрелки? Включив другие снимки «s», 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 «s» должен указывать на снимок стрелки, сделанный в полночь; в 1.00 ночи — на снимок, сделанный в 1.00 ночи и т.д. Следовательно, рисунок должен выглядеть как, рисунок 11.3.

Этот исправленный рисунок удовлетворительно иллюстрирует дви­жение, но теперь у нас осталась сильно упрощенная концепция времени. Разумное представление того, 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 В лучшем случае, можно было сказать, что рисунок 11.2 — это рисунок-гибрид, который искаженно иллюстрирует движение двумя различными способами. В отношении движущейся стрелки он иллюст­рирует теорию времени. Однако рисунок просто утверждает, что на­стоящий момент движется, при этом показывая, что он не движется. Как нам следует изменить рисунок, чтобы он проиллюстрировал тео­рию времени относительно движения настоящего момента так же, как и движения стрелки? Включив другие снимки «s», по одному на каждый момент: каждый снимок будет обозначать, где в этот момент находится «сейчас». А где оно находится? Очевидно, что в каждый момент момент», проносящаяся через все стационарные моменты по очереди. От­сутствует и процесс, в соответствии с которым любой стационарный момент начинается в будущем, становится настоящим, а затем пере­ходит в прошлое. Многочисленные примеры символов s и «(сейчас)» уже не отличают один момент от другого, а следовательно, являют­ся излишними. Рисунок точно также проиллюстрировал бы движение вращающейся стрелки, если бы этих изображений не было.

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

Таким образом, на этом рисунке нет одного «настоящего момента», за исключением субъективного. С точки зрения наблюдателя в кон­кретный момент, этот момент действительно выделяется, и этот на­блюдатель только его может назвать «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 большей привилегии 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 также перемещаться во времени? Верны ли все-таки рисунки 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, да и не могло бы делать, этого. 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 об одном настоящем моменте или о чем-либо еще, что ведет себя точно так же. 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, когда мы бодрствуем.

Вероятно, различные снимки наблюдателя воспринимают различ­ные моменты, как «сейчас». Но это не значит, что сознание наблюдателя — или любая другая движущаяся или изменяющаяся категория — дви­жется во времени, как должен двигаться настоящий момент. Различ­ные снимки наблюдателя не находятся в настоящем по очереди. Они не становятся осознающими свое настоящее по очереди. 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 ничего, что осмысленно можно было бы назвать «скоростью» времени. Все, что существует во времени, должно принимать форму неизменных сним­ков, расположенных вдоль временной линии. Это включает сознатель­ный опыт всех наблюдателей с их ошибочной интуицией, связанной с тем, 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 действительно 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 каждой ступени поток време­ни не имел бы смысла, пока мы не отнесли бы его к потоку внешнего времени, и так до бесконечности. На каждой ступени у нас была бы концепция, не имеющая смысла; и вся бесконечная иерархия тоже не имела бы смысла.

Ошибка такого рода происходит из нашей привычки к тому, что время является внешними рамками любого физического объекта, ко­торый 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 рисункам 11.1-11.3, является исключительной категорией. Она не существует во временных рамках — она является этими рам­ками. Поскольку вне нее нет времени, нелогично представлять, что она изменяется или что существует более одного ее последовательного варианта. 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 точное изображение временных рамок не может быть движущимся или изменяющимся рисунком. Оно долж­но быть стационарным. Но в принятии этого есть внутренняя пси­хологическая трудность. Несмотря на стационарность рисунка, мы не можем воспринимать его стационарно. 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». Далее, мы склонны путать истинное движение фокуса нашего внимания по простому рисунку с невозможным движением чего-либо через реальные моменты. Это очень легко сделать.

Однако эта проблема заключается не только в сложности иллюст­рации теории времени. Сама теория содержит независимую и глубокую неопределенность: она не может решить, является ли настоящее объек­тивно одним моментом или многими моментами — и следовательно, например, изображает ли рисунок 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, состоящим из различий между вариантами какого-либо объекта 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 переменой. 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 вызываем их в своей повседневной жизни, хотя и в разных смыслах. Когда мы опи­сываем события, говоря, что что-либо происходит, 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. Когда мы говорим, когда что-либо произошло, поток времени задействуется не больше, чем задействуется «поток расстояния», если Мы говорим, где это произошло. Но как только мы говорим, почему что-либо произошло, мы вызываем поток времени. Когда мы говорим, что частично обязаны своими электрическими двигателями и динамами Фарадею и что последствия его открытия чувствуются до сих пор, в нашем разуме возникает картина последствий, которые начались в 1831 году и последовательно пронеслись через все моменты остав­шейся части девятнадцатого века, затем достигли двадцатого века и стали причиной появления там, например, гидроэлектростанций. Если мы невнимательны, мы посчитаем, что это важное событие 1831 года изначально «еще не воздействовало» на двадцатый век, но затем по­следствия, несущиеся к двадцать первому веку и далее, «изменили» двадцатый век. Но обычно мы внимательны и избегаем этой нелогич­ной мысли, никогда не используя обе части разумной 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 «загадка», поскольку в данном случае возникает вопиющий конфликт между дву­мя, на первый взгляд, самоочевидными идеями. Обе они не могут быть истинными. Мы увидим, что ни одна из них не является истинной.

Наши физические теории, в отличие от здравого смысла, являются логически связными, и впервые они достигли этого при отказе от идеи о потоке времени. Вероятно, физики говорят о потоке времени точно так же, как говорят о нем все остальные. Например, в своей книге Principles [19] излагая свои принципы механики и гравитации, Ньютон писал:

«Абсолютное, истинное и математическое время само по себе и по своей собственной природе течет равномерно, не относясь ни к чему внешнему».

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 «те­чет 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 независимое 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, опираясь на эту революцион­ную работу, что в концепции времени Ньютона нет ничего нового или сложного. Principles определяют множество слов, как-то: «сила» и «мас­са», точные технические значения которых несколько отличаются от разумных значений. Однако числа, на которые ссылаются как на «вре­мя», это всего лишь общепринятое время, которое мы находим на часах и календарях, и концепция времени в Principles — это общепринятая концепция.

Рис. 11.4. Пространство-время, рассмотренное как следующие друг за другом

За исключением того, что время не течет, в физике Ньютона время и движение выглядят примерно, как на рисунке 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 появляющихся между нарисованными моими «я». 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 (ри­сунок 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 измерениям пространства в классической геомет­рии. Пространство и время, рассматриваемые совместно, как в этом случае, в виде четырехмерной категории, называют пространством-временем.

Рис. 11.5. Движущийся объект с перспективы пространства-времени

В физике Ньютона эта четырехмерная геометрическая интерпре­тация времени была произвольной, но с появлением теории относитель­ности Эйнштейна она стала необходимой частью этой теории. Так про­изошло потому, что в соответствии с относительностью наблюдатели, которые движутся с разной скоростью, не придут к согласию относи­тельно того, какие события являются одновременными. То есть 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 рисунке 11.4, получились бы идентичные пространства-времена. Следовательно, в соответствии с относительностью, «момен­ты», изображенные на рисунке 11.4. не являются объективными харак­теристиками пространства-времени: они являются всего лишь образом восприятия одновременности наблюдателем. Другой наблюдатель полу­чил бы слои «сейчас» под другим углом. Таким образом, объективную реальность, стоящую за рисунком 11.4, а именно: пространство-время и его физическое содержание, - можно было бы показать с помощью рисунка 11.5.

Пространство-время иногда называют «вселенной, связанной в еди­ный блок», потому что в нем вся физическая реальность - прошлое, на­стоящее и будущее — раз и навсегда представлена неизменной 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 переменой или движением в пространстве.

Как я уже сказал, мы думаем о потоке времени в связи с причинами и следствиями. Мы считаем, что причины предшествуют своим следст­виям; мы представляем, что движущееся настоящее подходит к причи­нам до того, как подойдет к их следствиям, а также представляем, что следствия текут навстречу настоящему моменту. С философской точки зрения, наиболее важными причинно-следственными процессами явля­ются наши сознательные решения и последующие действия. Разумная точка зрения 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 этот способ; 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 постепенного, момент за моментом, пре­вращения открытого будущего в неизменное прошлое. Другие говорят, что альтернативные события в каждый момент будущего являются воз­можностями, а поток времени — это процесс постепенного, момент за моментом, превращения одной из этих возможностей в действитель­ность (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 в нем нет потока времени. В физике пространства-времени (которой 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, став 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, результат остается открытым с вашей точки зрения даже несмотря на то, что объективно он неизменен. Однако субъек­тивно ли, объективно ли, вы не в состоянии его изменить. Никакие причины, которые уже не повлияли на него, больше не смогут этого сделать. Разумная теория о свободной воле гласит, что на прошлой не­деле, в то время как у вас все еще был выбор покупать или нет ло­терейный билет, будущее объективно все еще было открытым, и вы действительно могли выбрать один из двух или нескольких вариантов. Однако это несовместимо с прстранством-временем. Таким образом, в соответствии с физикой пространства-времени, открытость будуще­го — 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 компенсируем факт неизвестности бу­дущего. В реальности мы не делаем выбор. Даже когда мы думаем, что стоим перед выбором, его результат уже существует на подходящем слое пространства-времени, неизменном, как и все остальное, что на­ходится 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 — изменяться из-за этой причины. Таким образом, когда физика пространства-времени отрицает реальность потока вре­мени, она логически не может согласовать даже разумные понятия при­чины и следствия. Поскольку во вселенной, связанной в единый блок, ничто неизменно, одна часть пространства-времени может изменить другую не больше, чем одна часть неизменного 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 определять другие 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 моменты. Так же в принципе можно вычислить (восстановить), где эти массы находились все предыдущее время.

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 но­вом порядке. Могли бы мы сказать, глядя извне, что это нереальное пространство-время? Почти определенно. Поскольку, 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 сохранялись бы. По крайней мере, реальные за­коны физики уже не сохранялись 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 разумной 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 труды — то есть, если бы они вообще смогли выжить в перемешан­ном пространстве-времени. Но с наших волшебных выгодных позиций 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 существовавшим 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, говоря на языке реальной физики — физики, как ее воспринимают жители этого пространства-времени, — все это раз­резание и повторное склеивание пространства-времени не имеет смыс­ла. Исходному пространству-времени физически идентично не только перемешанное пространство-время, но даже набор несклеенных друг с другом снимков. Мы изображаем все снимки склеенными друг с дру­гом в правильном порядке, потому что это представляет отношения между ними, определяемые законами физики. Изображение этих сним­ков, склеенных в другом порядке, представило бы те же самые физи­ческие события — ту же самую историю, — но некоторым образом ис­казило бы отношения между этими событиями. Таким образом, сним­ки обладают внутренним порядком, определяемым их содержанием и 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 печать», закодированную в его физическом содержании.

Вот как все должно произойти, если концепция времени свобод­на от присутствия перекрывающих рамок времени, которое является внешним по отношению к физической реальности. Временная печать снимка — это показания некоторых естественных часов, существую­щих в пределах этой вселенной. На некоторых снимках — на тех, ко­торые содержат человеческую цивилизацию, например, — существуют действительные часы. 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, отличные значения на разных снимках, по крайней мере, в пределах определенной области пространства-времени. Мы можем стандартизировать и градуировать их, чтобы согласовать друг с другом в местах их совпадения.

Мы можем восстановить пространство-время, используя внутрен­ний 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 обоим 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. (Так же, строго говоря, в доквантовой физике существовала бы непрерывная бесконеч­ность снимков, так что только что описанный процесс пришлось бы заменить ограниченным процессом, в котором пространство-время со­бирается за бесконечное число этапов; однако принцип остается тем же самым).

Предсказуемость одного события из другого не означает, что эти события являются причиной и следствием. Например, электродинами­ческая теория 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 была 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), од­но из которых можно предсказать, исходя из другого, но которые не делают случайного 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 элемент, местоположе­ние которого мы наблюдаем, является причиной того, что все оставши­еся элементы находятся там, где они находятся. Существует ли такое причинно-следственное отношение зависит от того, как собирали всю мозаику. 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 бы мозаику создали единственным проходом 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 не собирали бы в любом порядке, а создали бы одновременно, в таком положении, что правила мозаики уже были бы соблюдены, что сделало бы эти положения взаимно предсказуемыми. Тем не менее, ни одно из них не стало бы причиной других.

Детерминизм физических законов о событиях 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 сложились моменты. Глядя на мозаику

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: