Анатолий Бич - Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени
Я привел краткие, по необходимости, выдержки из работ авторов, которые придерживаются различных (иногда противоположных) точек зрения на проблему времени. И было бы крайне интересно знать, что же думают о времени всемирно признанные ученые, еще при жизни удостоенные звания великих.
Передо мной одна из книг Стивена Хокинга {39}. Сейчас он профессор Кембриджского университета, заведует кафедрой, которую когда-то занимал Поль Дирак, а ранее — Исаак Ньютон. Сама жизнь Хокинга — это удивительный подвиг: мощная интелектуальная деятельность на фоне неизлечимой болезни, лишившей его возможности двигаться. Подробнее представлять автора, наверное, нет необходимости. Область его интересов может быть охарактеризована его же собственными словами: «Моя цель — добиться полного понимания Вселенной…»
Книга, в основном, посвящена черным дырам и Вселенной в целом с позиций объединения квантовой механики и общей теории относительности. Автор также рассказывает об относительности времени, о замедлении времени у движущихся тел, о том, что на поверхности черной дыры время, с позиций удаленного наблюдателя, почти останавливается… И повествует Хокинг убедительно, с изяществом истинного профессионала. Это не удивительно. Хокинг — крупнейший специалист в области теории относительности. В главе «Стрела времени» автор пишет: «Увеличение беспорядка, или энтропии, с течением времени — это одно из определений так называемой стрелы времени, т. е. возможности отличить прошлое от будущего, определить направление времени. Можно говорить, по крайней мере, о трех различных стрелах времени. Во-первых, стрела термодинамическая, указывающая направление времени, в котором возрастает беспорядок, или энтропия. Во-вторых, стрела психологическая. Это направление, в котором мы ощущаем ход времени, направление, при котором мы помним прошлое, но не будущее. И в-третьих, стрела космологическая. Это направление времени, в котором Вселенная расширяется, а не сжимается». Хокинг задает интереснейший вопрос: «Но что произошло бы, когда Вселенная перестала бы расширяться и стала сжиматься? Повернулась бы при этом термодинамическая стрела времени? Начал бы уменьшаться со временем беспорядок?» Автор интересно анализирует ситуацию. К его рассуждениям мы обязательно вернемся во второй главе.
С. Хокинг твердо опирается на фундамент классической теории относительности и, развивая ее, стремится сохранить ее чистоту.
Это проявляется и в его взглядах на сущность времени. С. Хокинг, разумеется, признает реальность физического времени. При этом, в полном соответствии с общей теорией относительности, он утверждает, что нет абсолютного времени: «Каждый индивидуум имеет свой собственный масштаб времени, зависящий оттого, где этот индивидуум находится и как он движется». «Пространство и время теперь динамические величины: когда движется тело или действует сила, это изменяет кривизну пространства и времени, а структура пространства-времени, в свою очередь, влияет на то, как движутся тела и действуют силы. Пространство и время не только влияют на все, что происходит во Вселенной, но и сами изменяются под влиянием всего (выделено мною — А.Б.), что в ней происходит».
С. Хокинг не анализирует (насколько мне известно) влияния отдельных физических процессов на те или иные характеристики времени. Сфера его интересов — более обобщенное понимание Вселенной. Именно поэтому трудно сказать, как он понимает изменение собственного времени тел при изменении их энергетического состояния.
Что же касается трех стрел времени С. Хокинга, то мне кажется, что как только мы поймем природу времени, отпадут не только некоторые обоснования их существования, но и само их количество.
И, наконец, Илья Пригожин — выдающийся бельгийский ученый (российского происхождения). Нобелевский лауреат, основатель термодинамики необратимых процессов. В одной из своих работ {40} Пригожин пишет: «Необратимость и неустойчивость жестко связаны между собой: необратимое ориентированное время может появляться только потому, что будущее не содержится в настоящем. Итак, мы приходим к выводу, что нарушенная временная симметрия является элементом понимания природы».
В этом отрывке прежде всего, интересно то, что Пригожин связывает само существование времени с необратимостью процессов и с нестационарным состоянием материи (с неустойчивостью). Это один из узловых моментов его теории. И. Пригожин сообщает миру об открытии им совершенно «нового» (как он полагает) времени. «Новое понятие времени — внутреннее время, в корне отличное от астрономического времени. Астрономическое время также можно измерить по наручным часам или с помощью какого-нибудь другого устройства, но оно имеет совершенно иной смысл, поскольку возникает из-за случайного наведения траекторий, встречающихся в неустойчивых динамических системах».
Итак, в отличие от тех ученых, кто особое достоинство своих представлений о времени видит в том, что на время можно воздействовать с помощью неких физических процессов, И. Пригожин утверждает, что внутренне время, по существу, и есть порождение самого физического процесса. «Кроме того, термодинамика приводит к новой концепции времени как внутренней переменной, присущей системе… (такая) интерпретация времени выходит за рамки традиционного физического описания системы». Я бы даже сказал, что она принципиально отличается от традиционных представлений, в которых время всегда только пассивный параметр, никак не участвующий в преобразованиях системы.
И. Пригожин вводит понятие «химических часов», и, если я правильно понял, для него «химические часы» и сам процесс, в котором появляется внутреннее время, неотличимы друг от друга. И это, конечно же, свидетельствует о том, что наивный реализм современных физиков, убежденных в том, что время существует параллельно с материей (хотя и взаимодействует с ней), подлежит пересмотру. Правда, и сам Пригожин допускает, что его внутреннее время принципиально отлично от времени астрономического, и это сразу же накладывает ограничение на фундаментальность его открытия.
Выдающиеся физики решают или (учитывая сложность проблем), правильнее все-таки сказать, пытаются решить глобальные проблемы. Им даже позволено высказывать «безумные» идеи. Безумные в том простом понимании этого слова, что они противоречат здравому смыслу. (Впрочем, относительно «здравого смысла» тот же Хокинг замечательно высказался, что это не более, чем предрассудок, к которому мы привыкли.)
Вот, например, так называемая проблема «машины времени». Волнующие идеи путешествия во времени встречаются не только в научно-фантастической литературе — грешат этим и ученые. Периодически научный мир будоражат гипотезы, которые будто бы допускают возможность путешествия в будущее или в прошлое и при этом (как будто бы) не противоречат устоявшимся научным представлениям.
Идея одной из таких гипотез впервые явилась любопытствующему миру в 1934 г. в рассказе Д.Р. Даньелза «Ветви времени». Как пишет Мартин Гарднер, «идея его столь же проста, сколь и фантастична. Люди могут совершать путешествия во времени… но в тот момент, когда они вступают в прошлое, мир расщепляется на два параллельных мира, в каждом из которых время течет по-своему… Новорожденной эта Вселенная будет для путешественника во времени. А с точки зрения наблюдателя, созерцающего происходящее, например, из пятого измерения, мировая линия путешественника просто не переходит с одного листа пространственно-временного континуума надругой, а все вселенные ветвятся в метавселенной, как дерево».
Казалось бы, идея совершенно безумная. Но встречаются и почтенные физики, которые продолжают ее обыгрывать. В диссертации X. Эвереста «Формулировка квантовой механики на основе понятия «относительного состояния»[13] предложен вариант метатеории, в которой вселенная ветвится на бесчисленные параллельные микромиры. И самое замечательное, что Джон А. Уилер в предисловии к работе Эвереста написал, что «классическим физикам поначалу казались почти столь же неприемлемыми радикальные понятия общей теории относительности».
Еще одна экстравагантная гипотеза родилась в темных глубинах теоретической физики и до сего дня продолжает радовать сердца любителей путешествий во времени. Это так называемые «петли времени». Кажется, придумал их К. Гедель в 1949 г. Вселенная Геделя не расширяется, но зато вращается. «В такой Вселенной расстояния между всеми частицами вещества неизменны». Именно поэтому из любой точки такой Вселенной можно отправиться в путь и, обойдя мир, вернуться в исходную точку». «Иначе говоря, путешественник огибает этот мир не только в пространстве, но и во времени» и путь его похож на спираль, накрученную на цилиндр. А поскольку отдельные ветви спирали могут находиться недалеко друг от друга, то в рамках гипотезы становился как бы возможным и переход из одной спирали в другую, т. е. переход из одного времени в другое.
