 |
Результаты и предположения
|
|
|
|
В предыдущих разделах я представил некоторые новые идеи, относящиеся к проблеме времени в современных космологических и физических исследованиях. Я сделал это в том порядке, который кажется мне наиболее подходящим для читателя, пробирающегося по логическим лабиринтам современных физических теорий и моделей. Попробуем теперь сложить из кусочков информации, добытых на этом пути, более связный космический сценарий.
Начнем с фундаментального уровня. Пространства нет, времени — тоже. Слова «начало» и «конец» не имеют никакого смысла. Вселенная просто существует. Мало сказать, что все физические силы едины — это целое максимально замкнуто на понятийном уровне. Такие, казалось бы, различные понятия, как динамика, причинность, вероятность (и некоторые другие, о которых я не имел случая упомянуть) всего лишь различные аспекты одной и той же математической структуры. Отсюда вопрос: почему это «совершенное состояние» оказалось нестабильным, почему Вселенная вынуждена была перешагнуть через планковский порог? Думаю, этот вопрос неверно поставлен. Мы склонны думать об этой «зародышевой эпохе» как о находящейся «в начале». Однако, как мы уже видели, можно считать, что на расстояниях ниже планковского масштаба она существует даже и сейчас. Если это так, то фундаментальный уровень все еще существует[37], и он не перешагнул через планковский. Существование порога и все, что происходит на нашей стороне — просто часть некоммутативной игры[38].
Мы знаем механизм, действующий в планковскую эпоху, который приводит к появлению (независимого от состояния) времени в постпланковскую эпоху (он описан в разделе 4). Однако нам нужно нечто большее — время должно быть глобальным. Некоторые признаки указывают на то, что глобальный характер времени связан с некоммутативным происхождением энтропии и второго закона термодинамики [2].
|
|
|
Некоммутативная модель фундаментального уровня, исследованная в этой статье, весьма привлекательна с концептуальной точки зрения, однако на настоящей стадии развития носит чисто гипотетический характер. Чтобы создать из нее конкурентоспособный сценарий происхождения космоса, требуется еще много работы. Настоящая история начинается по нашу сторону планковского порога. Эта история началась, и она открыта в далекое будущее.
Литература
1. Connes, A., Non‑commutative Geometry (Academic Press, New York, London, 1994).
2. Connes, A, and Rovelli, C, "Von Neumann Algebra Automorphisms ant Time‑Thermodynamics Relation in Generally Covariant Quantum Theories", Class. Q. Grav., 11, 2899–917 (1994).
3. Frohlich, J., Grandjean, O., and Recknagel, A, "Supersymmetric Quantum Theory and (Non‑commutative) Geometry", Commun. Math. Phys., 193, 527–94 (1998). Hep‑th/9612205.
4. Geroch, R., "Einstein Algebras", Commun. Math. Phys., 26, 271–275 (1972).
5. Hawking, S. W., "The Existence of Cosmic Time Functions", Proc. Roy. Soc. Lond., A 308, 433–35 (1968).
6. Hawking S. W., and Ellis, G. F.R., The Large Scale Structure of Space‑Time (Cambridge University Press, Cambridge, 1973).
7. Heller, M., Theoretical Foundations of Cosmology (World Scientific, Singapore, London, 1992).
8. Heller, M., "Einstein Algebras and General Relativity", Int. J. Theor. Phys., 31, 277–88 (1995).
9. Heller, M., and Sasin, W., "Sheaves of Eindtein Algebras", Int. J. Theor. Phys., 34, 387–98 (1995).
10. Heller, M., and Sasin, W., "Non‑Commutative Structure of Singularities in General Relativity", J. Math. Phys., 37, 5665–71 (1996).
11. Heller, M., and Sasin, W., "Emergence of Time", Phys. Lett. A 250, 48–54 (1998).
12. Heller, M., and Sasin, W., "Non‑Commutative Unification of General Relativity and Quantum Mechanics", Int. J. Theor. Phys., 38, 1619–42 (1999).
13. Heller, M., and Sasin, W., "Origin of Classical Singularities", Gen. Rel. Grav., 31, 555–70 (1999).
14. Heller, M., Sasin, W., and Lambert, D., "Groupoid Approach to Non‑commutative Quantization of Gravity", J Math. Phys., 38, 5840–53 (1997).
15. Heller, М., Sasin, W., and Odrzygozdz, Z., "State Vector Reduction as a Shadow of Non‑commutative Dynamics", J. Math. Phys., 41, 5168–79 (2000).
16. Landi, G., and Marmo, G., "Lie Algebra Extensions and Abelian Monopoles", Phys. Lett., В 195, 429–34 (1987).
|
|
|
17. Landi, G., and Marmo, G., "Einstein Algebras and the KaluzaKlein Monopole", Phys. Lett., В 210, 68–72 (1988).
18. Mehlberg, H., Time, Causality, and Quantum Theory, vol.1: Essay on the Causal Theory of Time (Reidel, Dordrecht, Boston, London, 1980).
19. Seiberg, N., and Witten, E., "String Theory and Non‑commutative Geometry", J. High‑Energy Phys., 9909, 32 (1999), hep‑th/9908142.
20. Sunder, V. S., An Invitation to von Neumann Algebras (Springer, New York, Berlin, Heidelberg, 1987).
Жизнь в мультивселенной
Мартин Дж. Риз
Биофилическая вселенная?
Если когда‑нибудь нам удастся установить контакт с разумными инопланетянами — как мы преодолеем «культурную пропасть»? Одним из вариантов общей культуры для нас могла бы стать физика и космология. Иная разумная жизнь будет, как и мы, состоять из атомов, и мы сможем вместе проследить наше происхождение вплоть до «первого события», так называемого Большого взрыва, случившегося около 13 миллиардов лет назад. Общими будут и наши с ними будущие перспективы, быть может простирающиеся в бесконечность.
Однако наше существование (как и существование инопланетян, если они есть) зависит от особых свойств нашей вселенной. Всякая вселенная, благоприятная для жизни — то, что мы можем назвать «биофилической вселенной», — должна быть определенным образом на это «настроена». Предпосылки существования всякой жизни — стабильные долгоживущие звезды, стабильные ядра (углерод, кислород, кремний), способные объединяться в сложные молекулы, и так далее — чувствительны к физическим законам, а также к размерам, скорости расширения и содержимому вселенной. Будь изначальные условия, заложенные в миг Большого взрыва, чуть иными — и мы не могли бы существовать[39].
Наша вселенная развилась из простого начала — Большого взрыва, определенного весьма коротким рецептом, но этот рецепт выглядит очень специфично. Иной «выбор» некоторых основных величин имел бы радикальный эффект, исключающий те благоприятные космические условия существования, в которых мы родились. Например, мы не смогли бы существовать в мире с более сильной гравитацией. В воображаемом «высокогравитационном» мире звезды (ядерные реакторы, связанные гравитацией) были бы маленькими; гравитация раздавила бы любое существо больше насекомого. Но в еще большей степени возникновению сложной экосистемы помешала бы ограниченность по времени. Минисолнце горело бы быстрее и истощило бы свою энергию еще до того, как органическая эволюция сделала бы даже свои первые шаги Большая, долгоживущая и стабильная вселенная очень существенно зависит от того, что гравитационная сила чрезвычайно слаба.
|
|
|
Реакция ядерного синтеза, снабжающая звезды энергией, зависит от тонкого баланса между двумя силами: электрическим отталкиванием протонов друг от друга и сильным ядерным взаимодействием между протонами и нейтронами. Будь ядерные силы чуть больше по сравнению с электрическими — и два протона склеивались бы друг с другом так легко, что не мог бы существовать обычный водород и звезды развивались бы совершенно по–другому. Есть и еще более чувствительные детали. Например, углерод — вещество, без которого невозможна никакая жизнь, не мог бы так легко производиться звездами, если бы не некоторая тонкая «настройка» свойств его ядра, еще более чувствительным образом зависящая от ядерной силы.
Даже большая вселенная, вроде нашей, могла бы быть очень скучна: в ней могло бы совсем не быть атомов, а могли быть только черные дыры или инертная темная материя. Даже если бы она имела такие же ингредиенты, как наши, она могла бы расширяться так быстро, что звезды и галактики не успевали образовываться, или быть столь турбулентной, что вся ее материя вместо звезд и галактик формировала бы лишь черные дыры, — обстановка, неблагоприятная для жизни. Кроме того, важной особенностью нашей вселенной является ее пространственная трехмерность. Четырехмерный мир был бы нестабильным; в двух измерениях не могло бы существовать ничто сложное.
|
|
|
