Книга Вечность. В поисках окончательной теории времени - Шон Кэрролл

Возможно, вы даже чувствуете некоторое разочарование, но это было сделано намеренно. Понимание невероятно важного и запутанного свойства окружающего мира — это многоступенчатый процесс. Сначала мы не имеем никакого представления о том, что происходит; затем понимаем, как сформулировать проблему, но у нас совсем нет идей относительно возможных вариантов решения; потом мы располагаем несколькими допустимыми ответами, но не знаем, какой из них верен (и верен ли хоть один); и наконец, мы докапываемся до сути. Стрела времени находится между вторым и третьим этапами: мы можем очень четко сформулировать проблему, но у нас есть лишь несколько расплывчатых идей касательно возможного ответа.

В такой ситуации имеет смысл посвятить больше времени тому, чтобы разобраться в проблеме, а не увязать во множестве потенциальных решений. Пройдет сто лет, но почти все, о чем мы говорили в первых трех частях этой книги, так же будет иметь смысл. Теория относительности хорошо обоснована, так же как и квантовая механика, и каркас статистической механики. Мы уверены в своем понимании основ эволюции Вселенной, по крайней мере начиная с момента сразу после Большого взрыва и до сегодняшнего дня. Однако существующие в настоящее время идеи относительно квантовой гравитации, Мультиленной и того, что происходило в период Большого взрыва, все еще остаются на спекулятивном уровне. Какие-то из них могут вырасти в твердое понимание, но многие наверняка будут отброшены и забыты. В данный момент нам гораздо важнее получить общее представление о карте территории, чем ссориться из-за того, по какому маршруту ее лучше пройти.

Наша Вселенная — это не флуктуация на равновесном фоне, ведь в этом случае она бы выглядела совершенно иначе. И кажется маловероятным, что фундаментальные законы физики могут быть необратимыми на микроскопическом уровне, — и даже если могут, все равно очень сложно понять, как это способно объяснить эволюцию энтропии и сложность, которую мы наблюдаем в нашей Вселенной. Невозможно отрицать граничное условие, застрявшее в начале времен, но его постулирование скорее позволяет избегать неудобных вопросов, чем отвечает на них. Возможно, это все, чего нам когда-либо удастся добиться, но я все же подозреваю, что низкая энтропия ранней Вселенной — это ключ к пониманию чего-то более важного, а не просто упрямый факт, с которым только и остается что смириться.

У нас на руках остался один вариант: наша наблюдаемая Вселенная является частью намного более крупной структуры, Мультиленной. Помещая то, что доступно нашему взору, внутрь громадного ансамбля, мы получаем возможность дать разумное объяснение нашему, очевидно, тонко подстроенному началу, не навязывая никакой тонкой подстройки для всей Мультиленной в целом. Одного такого хода, разумеется, недостаточно; нам нужно продемонстрировать, почему в этом мире должен существовать постоянный градиент энтропии и почему этот градиент должен проявляться в форме Вселенной, подобной нашей, а не каким-то другим образом.

Мы обсудили специфическую модель, к которой я питаю особое расположение: Вселенную, большая часть которой представляет собой высокоэнтропийное пространство де Ситтера, но которая порождает автономные новорожденные Вселенные, не только позволяя энтропии увеличиваться до бесконечности, но и попутно создавая участки пространства—времени, аналогичные тому, что мы видим вокруг себя. Детали этой модели пока что по большей части относятся к области гипотез и базируются на предположениях, далеко выходящих за пределы того, что текущий уровень прогресса позволяет надежно описать (мягко говоря). И все же, по моему мнению, намного более важную роль играет общая парадигма, согласно которой энтропия увеличивается просто потому, что она способна увеличиваться вечно; для Вселенной не предусмотрено состояния равновесия. Такая схема естественным образом приводит к градиенту энтропии; кроме того, она демонстрирует естественную симметрию времени относительно какого-то момента минимальной (хотя вовсе не обязательно «маленькой») энтропии. Было бы интересно исследовать, существуют ли другие способы реализовать эту общую программу.

Где-то на дальних подступах маячит один подход, который мы время от времени упоминали, но которому никогда не уделяли безраздельного внимания: идея о том, что «время» само по себе — это всего лишь приближение, периодически оказывающееся полезным (в том числе в нашей локальной Вселенной), но не несущее никакой фундаментальной значимости. Тем не менее такой вариант вполне допустим. Уроки, которые преподал нам голографический принцип, а также глобальное ощущение того, что базовые ингредиенты квантово-механической теории могут проявляться совсем иначе, не так, как мы привыкли видеть в классическом режиме, заставляют всерьез рассматривать возможность того, что время может быть стихийным явлением, а не неотъемлемой частью нашего окончательного описания мира.

Одна из причин, почему мы не рассматривали подробно в этой книге альтернативу «время — это всего лишь приближение», заключается в том, что мы мало что можем о ней сказать, по крайней мере в пределах имеющихся у нас знаний. Даже оставаясь в рамках наших невзыскательных стандартов, трудно представить, каким образом время могло появиться из более фундаментального описания. Однако есть и другая, более очевидная причина: даже если время — это всего лишь приближение, данное приближение кажется чрезвычайно качественным в той части Вселенной, которую мы способны наблюдать; к тому же именно оно содержит истоки проблемы стрелы времени. Определенно, можно вообразить, что классическое пространство—время как успешная концепция полностью теряет свою жизнеспособность в окрестности Большого взрыва. Тем не менее само по себе это ничего не говорит нам о том, почему в пределах нашего наблюдаемого объема условия на одном конце времени (который мы называем «прошлым») должны так радикально отличаться от условий на другом (в «будущем»). Если мы заявляем: «Время — это всего лишь приблизительное понятие, и, следовательно, энтропия должна вести себя именно таким вот образом в конфигурации, в которой правомерно говорить о времени», эта альтернатива создает впечатление скорее маневра уклонения, а не жизнеспособной стратегии. Но это, конечно же, свидетельствует больше о нашей неосведомленности, чем о чем-либо другом; есть все шансы на то, что окончательный ответ кроется где-то в этом направлении.

Эмпирический круг

Пионеры термодинамики — Карно, Клаузиус и другие — руководствовались в своих исследованиях практическими целями: помимо прочего, они стремились построить лучшие паровые двигатели. От их догадок мы перескочили прямехонько к грандиозным гипотезам о Вселенных, лежащих за пределами нашей собственной. Ключевой вопрос теперь: как нам вернуться обратно? Хорошо, пусть наша Вселенная обладает стрелой времени, потому что принадлежит Мультиленной с неограниченной энтропией, но нам-то как об этом узнать?

Ученые невероятно гордятся эмпирической природой того, чем они занимаются. Научные теории получают всеобщее признание не потому, что они логичны или красивы или позволяют достичь какой-то философской цели, нежно почитаемой тем или иным ученым мужем. Это неплохие причины для того, чтобы предложить теорию, но для того, чтобы быть одобренной, она должна соответствовать гораздо более высоким стандартам. В конце концов, научные теории обязаны соответствовать экспериментальным данным. Насколько бы неотразимой по своей природе ни была теория, если она не соответствует данным, это любопытная диковинка, а не достижение.