Юрий Артамонов - Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной

• Название: Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной
• Автор: Юрий Артамонов
• Жанр: Современная проза

════Реально ли время? Релятивистский и квантовый полюса современной физики свидетельствуют, что нет, и время является иллюзией. Будущее с точки зрения законов физики фундаментально не отличается от прошлого и полностью определено этими законами и начальными условиями вселенной. Однако, иллюзорность времени приводит к ряду парадоксов и вопросов, на которые нет ответа или приходится отвечать так, что остается неудовлетворенность и чувство тупика. Пример: почему мы имеем те законы, которые имеем? Доминирующая сейчас космологическая парадигма ссылается на теории мультивселенной и антропный принцип, что принципиально не проверяемо и не дает предсказаний наблюдаемых явлений.

════Американский физик-теоретик Ли Смолин в своей четвертой книге "Возрожденное время" утверждает, что есть иной выход. Все обоснования иллюзорности времени опровергаемы. Признание реальности времени открывает ряд новых интригующих возможностей. Например, что законы природы эволюционируют в этом реальном времени и могут быть объяснены своей историей. Или что можно обойти конфликт между объяснением квантовых явлений через скрытые переменные (неизбежно нелокальным) и принципом относительности.

════ Книга программная и вводная, она анонсирует строгий натурфилософский труд по вопросу реальности времени и эволюции законов, который пишется сейчас Смолином вместе с бразильским философом Роберто Унгером. Будет крайне интересно проследить за развитием объявленных идей.

---

Рис.1. Определение параболы: точки, равноудаленные от точки и от линии.

к оглавлению

    Парабола является математической концепцией - примером того, что мы называем математическим объектом, - который был известен математикам задолго до времени Галилея. Наблюдение Галилея, что тела падают вдоль параболы, является одним из первых примеров полученного нами закона природы, - что означает регулярность, систематичность в поведении некоторой малой подсистемы вселенной. В этом случае подсистемой является объект, падающий вблизи поверхности планеты. Это происходило гигантское число раз после начала вселенной и в гигантском числе мест; следовательно, имеется много примеров, к которым применим закон.

    Тут имеется вопрос, который ребенок может задать, когда станет постарше: Что говорит о мире тот факт, что падающие объекты вычерчивают такую простую кривую? Почему математическая концепция вроде параболы, изобретение чистого разума, должна что-то делать с природой? И почему такой универсальный феномен как падение должен иметь математический аналог, который является одной из простейших и самых красивых кривых во всей геометрии?

*

    Со времен открытия Галилея физики плодотворно использовали математику в описании физических явлений. Для нас сейчас может показаться очевидным, что закон должен быть математическим, но почти 2000 лет после того, как Евклид сформулировал свои аксиомы геометрии, никто не предложил математический закон, применимый к движению объектов на Земле. Со времен античных греков до 17 столетия образованные люди знали о существовании параболы, но ни одному из них не показалось удивительным, что мячи, стрелы и другие объекты, которые падают, сваливаются или кидаются, движутся вдоль какой-либо особой кривой [1]. Любой из них мог бы сделать открытие Галилея; приспособления, которые он использовал, применялись и Платоном в Афинах и Ипатией в Александрии. Но никто не сделал. Что изменилось, чтобы заставить Галилея подумать, что математика играет роль в описании чего-то столь же простого как падение вещей?

    Этот вопрос приводит нас в круг вопросов, которые легко поставить, но на которые тяжело ответить. Что такое математика? Почему она приходит в науку?

к оглавлению

    Математические объекты создавались из чистого разума. Мы не открываем параболу в природе, мы изобретаем ее. Парабола, или окружность или прямая линия есть идея. Она должна быть сформулирована, и затем зафиксирована в определении. 'Окружность есть набор точек, равноудаленных от отдельной точки. ... Парабола есть набор точек, равноудаленных от точки и от линии'. Раз мы имеем понятие, мы можем непосредственно из определения кривой вывести ее свойства. Как мы изучали в курсе геометрии старших классов, это рассуждение может быть формализовано в виде доказательства, каждый аргумент которого следует из предыдущего аргумента по простым правилам вывода. И наблюдение или измерение не играют роли ни на одном этапе этого формального процесса доказательства [2].

    Рисунок может аппроксимировать свойства, продемонстрированные доказательством, но всегда неидеально. То же самое верно для кривых, которые мы находим в мире: изгиб спины кошки, когда она потягивается, или тросы висячего моста. Они только приблизительно будут следовать математической кривой; когда мы приглядимся более тщательно, всегда будет некоторое несовершенство в реализации. Итак, основной парадокс математики: Вещи, которые она изучает, нереальны, однако они почему-то проливают свет на реальность. Но как? Соотношение между реальностью и математикой далеко не очевидно даже в этом простом случае.

    Вы можете удивиться, сколько математики нужно изучить вместе с изучением гравитации. Но это необходимое отвлечение, поскольку математика находится в сердце тайны времени так же, как и гравитация, и мы должны разобраться, как математика соотносится с природой в таком простом случае как падение тел вдоль кривых. В противном случае, когда мы доберемся до сегодняшней эры и столкнемся с утверждениями типа 'Вселенная есть четырехмерное пространственно-временное многообразие', мы окажемся без руля. Не поплавав в водах, достаточно мелких для нас, чтобы увидеть дно, мы будем легкой добычей мистификаторов, которые захотят продать нам радикальные метафизические фантазии под видом науки.

    Хотя совершенная окружность и парабола никогда не встречаются в природе, они разделяют с природными объектами одну особенность: сопротивляемость манипуляциям со стороны нашей фантазии и нашего желания. Число π - отношение длины окружности к ее диаметру - суть идея. Но как только его концепция изобретена, его величина становится объективным свойством, одним из тех, что

к оглавлению

должны быть открыты с помощью дальнейших рассуждений. Предпринимались попытки законодательно определить величину π, и они приводили к глубокому недоразумению. Никакое количество желания не сделает величину π хоть сколько-нибудь другой, чем она есть. То же самое верно для всех других свойств кривых и других объектов математики; эти объекты таковы, каковы они есть, и мы можем быть правыми или ошибаться в отношении их свойств, но мы не можем изменить их.

    Большинство из нас преодолели нашу неспособность летать. В конечном счете, мы признаем, что мы не имеем влияния на многие аспекты природы. Но не тревожит ли слегка, что имеются концепции, существующие только в наших разумах, чьи свойства также объективны и независимы от наших желаний, как вещи природы? Мы изобретаем кривые и числа математики, но с момента, как мы их изобрели, мы не можем их поменять.

    Но даже если кривые и числа имеют сходство с объектами естественного мира по стабильности их свойств и по их сопротивляемости нашей воле, они не те же самые, что и природные объекты. У них нет одного базового свойства, присущего каждой отдельной вещи в природе. Здесь в реальном мире всегда имеет место некоторый момент времени. Все, что мы знаем в мире, участвует в течении времени. Каждое наблюдение, которое мы делаем о мире, можно датировать. Каждый из нас и все, что мы знаем о природе, существует в интервале времени; до или после этого интервала мы и наши знания не существуем.

    Кривые и другие математические объекты не живут во времени. Величина π не появляется с даты, до которой она была другой или неопределенной и после которой она изменится. Если верно, что две параллельные линии на плоскости никогда не встречаются, как определено Евклидом, то это всегда было и всегда будет верным. Утверждения о математических объектах, подобных кривым и числам, верны в том смысле, который не нуждается ни в какой оговорке по отношению ко времени. Математические объекты переступают пределы времени. Но как что-нибудь может существовать без существования во времени? [3].

    Люди спорили об этих проблемах тысячелетиями, и философы все еще должны достичь согласия по их поводу. Но одно предположение было на столе всегда с тех пор, когда эти вопросы впервые обсуждались. Оно заключалось в том, что кривые, числа и другие математические объекты существуют столь же жестко, как то, что мы видим в природе, - исключая то, что они не в нашем

к оглавлению

мире, а в другой области, области без времени. Так что нет двух видов вещей в нашем мире, ограниченных временем вещей и вещей, не зависящих от времени. Вместо этого имеется два мира: мир, ограниченный временем, и мир, не зависящий от времени.

    Идея, что математические объекты существуют в отдельном, не зависящем от времени мире часто ассоциируется с Платоном. Он полагал, что когда математик говорит о треугольнике, это не любой треугольник в мире, а идеальный треугольник, который точно такой же как реальный (и даже более такой), но существует в другой области, области за пределами времени. Теорема, что сумма углов в треугольнике равна 180 градусов, выполняется не точно для любого реального треугольника в нашем физическом мире, но она абсолютно и точно верна для идеального математического треугольника, существующего в математическом мире. Так что, когда мы доказываем теорему, мы добываем знание о чем-то, что существует вне времени, и демонстрируем правильность того, что оно также не ограничено настоящим, прошлым и будущим.

    Если Платон прав, то просто путем рассуждений мы, люди, можем преодолеть время и изучить вневременные истины о вневременной области бытия. Некоторые математики утверждают, что вывели определенное знание о реальности Платона. Это утверждение, если оно верно, дает им черты божественности. Как они себе представляют, они этого достигли? Заслуживает ли доверия их утверждение?