Интерлюдия Недовольство Эйнштейна

Интерлюдия

Недовольство Эйнштейна

Блочная картина Вселенной в теории относительности стала последним шагом к устранению времени из физики. Но у самого Эйнштейна было двойственное отношение к исчезновению времени из картины мироздания, для создания которой он столько сделал. Он нашел утешение в блочной модели и все же остался недоволен. Мы знаем об этом из “Интеллектуальной автобиографии” Рудольфа Карнапа. Тот пересказывает беседу с Эйнштейном:

Однажды Эйнштейн сказал, что проблема понятия “сейчас” его всерьез волнует. Он пояснил, что “сейчас” имеет для человека какой-то особенный смысл, чем-то принципиально отличается от прошлого и будущего, но что это важное различие не отражается и не может быть отражено в законах физики. То, что эта особенность не может найти свое место в науке, представлялось ему требующим болезненных, но неизбежных перемен.

Сам Карнап сомнений на этот счет не испытывал:

Я заметил, что все, что происходит объективно, может быть описано в науке. С одной стороны, временная последовательность событий описывается в физике. С другой стороны, особенности человеческого опыта по отношению ко времени, в том числе его различное отношение к прошлому, настоящему и будущему может быть описано и (в принципе) объяснено в рамках психологии.

Не представляю, что думал Карнап. Я не знаю, как науки вроде биологии и психологии могли бы объяснить наше ощущение времени в мире без времени[56]. Эйнштейна, судя по всему, ответ Карнапа тоже не устроил: “Эйнштейн думал, что эти научные описания не могут удовлетворить потребности человека, что есть что-то важное за пределами современной науки”[57].

Чтобы быть успешной, научная теория должна объяснить наши наблюдения природных явлений. Но элементарное наблюдение говорит, что все в природе организовано во времени. Если наука должна объяснить все, что мы наблюдаем в природе, разве не должна она включать наш опыт восприятия мира как непрерывного потока мгновений? Разве фундаментальная физическая теория не должна включать основные знания о том, как структурирован наш опыт?

Все, что мы испытываем, каждая мысль, впечатление, поступки, намерения, – часть времени. Мир предстает в виде серии моментов. Мы не можем выбирать, в какой момент живем, не можем выбрать направление своего движения во времени. Нет возможности переместиться в будущее. Мы не можем влиять на скорость хода времени. В этом отношении время принципиально отличается от пространства. Кто-то возразит: события происходят каждое в определенном месте. Но у нас есть выбор, куда перемещаться в пространстве. Это важное различие: оно формирует наш опыт.

Эйнштейн и Карнап сходятся в одном: восприятие природы в виде серии моментов не является частью физической концепции природы. Будущее физики (и, можно сказать, физики будущего) сводится к простому выбору: согласиться с Карнапом в том, что в науке нет места для текущего момента, либо довериться интуиции величайшего ученого XX века и постараться нащупать путь к новой науке, в которой можно избежать “болезненных перемен”.

Для Эйнштейна настоящий момент времени представлялся реальным и был частью объективного описания реальности. Он считал (как сообщает Карнап), что “в ‘сейчас’ есть нечто особенно важное, нечто такое, что находится за пределами науки”. Не менее 60 лет прошло с того разговора. Мы многое узнали о физике и космологии. Достаточно много, чтобы привнести “сейчас”, наконец, в физическое описание природы. Ниже я объясню, почему нынешние знания требуют, чтобы время стало центральной концепцией в физике.

В части I мы проследили 9 этапов устранения времени из физической концепции природы, начиная с открытия Галилеем законов движения и заканчивая вневременной квантовой космологией Джулиана Барбура. Вскоре мы увидим возвращение времени. Но для этого необходимо опровергнуть 9 доводов из части I.

Аргументы, вытекающие из ньютоновой физики и ньютоновой парадигмы:

1) “Замораживание” движения путем изображения прошлых наблюдений с помощью графиков;

2) Изобретение вневременной конфигурации пространства;

3) Ньютонова парадигма;

4) Довод в пользу детерминизма;

5) Обратимость времени.

Аргументы, вытекающие из специальной и общей теорий относительности Эйнштейна:

6) Относительность одновременности;

7) Блочная картина Вселенной и пространства-времени;

8) Начало времени в момент Большого взрыва.

Космологические доводы, вытекающие из расширения законов физики до масштабов Вселенной в целом:

9) Квантовая космология и конец времени.

Эти положения привели к взгляду на природу, в рамках которого отрицается реальность настоящего момента и вместо этого природа описывается в терминах блочной картины Вселенной. Время в этой картине рассматривается в качестве дополнительного измерения пространства, и причинная связь времен может быть заменена вневременной логикой событий. ОТО и механика Ньютона могут рассматривать историю, развивающуюся во времени, но это время представляется в смысле математической последовательности, лишенным ощущения текущего мгновения. В этих теориях время нереально. Я буду характеризовать такие теории как вневременные.

Действительно ли устранение времени – необходимая плата за научный прогресс? Указанные 9 доводов основаны на заблуждении, будто ньютонова парадигма (предполагающая, что мы можем предсказать состояние системы, если знаем ее начальные условия и законы движения) может быть развернута до теории мироздания. Однако я покажу, что расширение ньютоновой парадигмы не может привести к приемлемой теории Вселенной. Это мощный метод в ограниченном пространстве, но в космологических масштабах он бессилен.

Самые веские доводы в пользу устранения времени сформулированы в рамках теории относительности. В главе 14 мы опровергнем их, а после рассмотрим, как изменятся физика и космология, принявшие гипотезу о реальности времени.