Книга Краткая теория времени - Карло Ровелли

Кроме того, я должен был отказаться от драгоценных визитов в Центр истории и философии науки. И распрощаться также с прямолинейностью и открытостью американцев, их доверием к человеку, их жаждой деятельности, которые сильно отличают их жизнь от подвохов и помех, из-за которых все так усложнено и так малоподвижно в Европе, хотя и кажется облитым сладким сиропом. Европейцу есть чему поучиться в США и стоит попытаться реализовать там то, что было бы трудным в Европе. Америка поощряет усилия молодых и многообещающих людей, тогда как в Европе им говорят терпеливо дожидаться своей очереди. Без возможностей, которые были открыты там, мне бы не удалось продолжить научную жизнь.

Но это не отменяет того, что жизнь в США для европейца нелегка. Человеческие отношения устроены иначе. Ценности другие. Многие стороны американской культуры трудно выносимы: уровень насилия в городах, расовая напряженность, смертная казнь, отсутствие медицинской помощи и социальных гарантий для каждого, пренебрежение к судьбе слабейших и беднейших, высокомерие тех, кто располагает деньгами и властью.

Сама идея социальной справедливости там почти противоположна тому, что мы знаем в Европе. В США социальная справедливость означает, что каждый, кто располагает достаточными способностями, может подняться на самую вершину, вне зависимости от происхождения. В Европе, наоборот, социальная справедливость – это забота о слабых, особенно о тех, у кого нет никаких особых способностей.

И нестерпима, помимо прочего, иностранная политика США. Идеология свободы и демократии служит лицемернейшим прикрытием для имперской агрессии и для уверенности в американском превосходстве. Может быть, для Европы характерно, что мы потеряли вкус к завоеваниям, поскольку не хотим больше повторять ужасных преступлений нашего прошлого. Но насильственная внешняя политика США нас пугает. У меня на айфоне есть приложение, по которому я получаю сообщение всякий раз, когда американский дрон убивает кого-то в мире. Я получаю такие сообщения непрерывно.

Большинство европейцев, уехавших в США, испытывают горькие сожаления после первого периода энтузиазма, ностальгию по миролюбивой и великодушной душе сегодняшней Европы.

И хуже того: когда я покидал Америку, настроения стали меняться, там начала устанавливаться атмосфера страха, пессимизма и фанатизма, которые пронизали собой гражданскую жизнь при Буше. Короче, самое время уехать.

Во время первого пребывания в Марселе я был очарован солнечном светом, зеленым кристаллом моря, средиземноморским обаянием, древним, но нестареющим, необычайным смешением разных народов в этом старинном французском городе – и сразу же влюбился во все это.

Центр теоретической физики в Люмини в Средиземноморском университете, где я работаю по сей день, находится в предместье Марселя, в окружении грубой и великолепной природы. Это идеальное место для ученого. Я живу возле моря. Я починил деревянный рыбацкий кораблик, которому не меньше века, «плоскодонку», я реконструировал его древний латинский парус и в свободное время плаваю на нем под дикими белыми скалами, где летают чайки.

Рисунок 9. На своем кораблике

7. Петли, струны и прочее

Петлевая теория сегодня

Я проработал во Франции почти пятнадцать лет и очень благодарен этой стране, давшей мне возможность продолжить свои исследования. Сообщество ученых, занятых петлями, сильно увеличилось за это время. В одной только Франции в Марселе, Париже, Лионе, Туре и Гренобле сейчас есть исследовательские группы, трудящиеся над развитием этой теории. И, несмотря на мое поначалу сдержанное отношение к такой идее, директору Центра теоретической физики в Марселе удалось меня убедить провести конференцию, полностью посвященную петлевой теории. Я организовал ее вместе с двумя французскими коллегами – Лораном Фрейделем из Лиона, позднее уехавшим в Канаду, и Филиппом Рошем из Монпелье, который некоторое время занимался этой теорией. Успех конференции превзошел мои ожидания, за ней последовал ряд международных конференций во многих странах Европы, а также в Мексике, Китае и Канаде, и эти мероприятия привлекли сотни ученых, в основном очень молодых.

Благодаря всем этим усилиям теория продолжила разрастаться, проясняться, стала более прочной и более простой. Самый давний ее вариант, который все еще изучается, особенно в Германии, основан на строгом разграничении между пространственными и временны́ми аспектами пространства-времени. Более новая версия, разрабатываемая главным образом во Франции, Канаде и Великобритании, – скорее «ковариантная»: в ней единообразно толкуются пространственные и временные аспекты. Разница та же, что существует между двумя стандартными формулировками квантовой механики: «гамильтоновской», основанной на уравнении Шрёдингера, и «ковариантной», предложенной Ричардом Фейнманом в пятидесятые годы. В настоящее время и я работаю с ковариантной версией в духе Фейнмана.

В этой новой версии теории для расчетов физических эффектов нужно рассчитывать вероятность «перехода», то есть того, что что-то можно наблюдать, если что-то другое уже стало объектом наблюдения. Следуя методике Фейнмана, эта вероятность перехода вычисляется при суммировании всех возможных «историй». В квантовой гравитации эти слагаемые, истории, – различные конфигурации гравитационного поля, то есть различные конфигурации пространства-времени.

Можно ли говорить о пространстве-времени, если времени не существует? Да, это возможно при подсчетах «в духе Фейнмана». Отсутствие времени в фундаментальных уравнениях теории не препятствует тому, что мы можем делать точные предсказания. К примеру, вместо того чтобы предсказать положение объекта, который упадет через пять секунд, мы можем предсказать падение через пять колебаний маятника, и на практике это одно и то же – на нашем уровне величин и в границах нашего опыта. Зато мы избегаем объединения относительного и абсолютного времени, и это освобождает нас от всякого ограничения в том, что касается возможных форм пространства-времени.

Точно так же, как можно обозначать словом «пространство» сети спина – хотя речь идет о чем-то очень далеком от нашего старого представления о пространстве, – мы можем по-прежнему говорить о «пространстве-времени», чтобы обозначить то, как одна сеть спина трансформируются в другую. Таким образом мы и пишем «истории» изменений в сетях спина.

В квантовой механике возможны только вероятностные предсказания. Если мы наблюдали частицу в точке А, мы можем высчитать вероятность обнаружения ее в точке B. Эффективный способ сделать такой расчет, разработанный Фейнманом, заключается в том, чтобы представить, что все возможные траектории движения из А в В сказываются на итоговой вероятности. Выглядит так, как если бы частица следовала по всем траекториям сразу. Но это лишь иной способ сказать, что частица перемещается в облаке вероятности.

Тот же самый метод можно использовать и для расчетов динамики квантового гравитационного поля. Какова вероятность, что мы увидим сеть спина В, если мы наблюдали сеть спина А? Все возможные истории трансформации А в В влияют на итоговую вероятность. Каждая из этих историй может быть понята как часть пространства-времени. Выглядит так, как если бы сразу имелись налицо все многочисленные различные пространства-времена.