Удивительная космология - Лев Шильник

Размножающиеся почкованием вселенные отнюдь не являются близнецами. Генеалогическое родство не имеет к их тонкой структуре ровным счетом никакого отношения. Мировые постоянные – не Моисеевы заповеди, записанные на скрижалях. Бог не говорил из горящего куста с полномочными представителями избранного народа, и поэтому фундаментальные константы могут принимать произвольные значения. Число пространственных измерений, развернувшихся до космологических масштабов, тоже не обязано ограничиваться цифрой «три» и может ощутимо варьироваться в отдельно взятых локальных пузырях. Даже время внутри почкующихся виноградин может выкидывать удивительные коленца и течь как бог на душу положит.

Мы не можем заглянуть внутрь черной дыры, потому что все, что совершается за горизонтом событий, под непроницаемой крышкой сферы Шварцшильда, представляет собой абсолютную terra incognita. Но если Ли Смолин прав, и наша Метагалактика, сиречь наблюдаемая Вселенная, вылупилась в свое время из первичной черной дыры, мы имеем ни с чем не сравнимую возможность изучать ее потроха изнутри, просто-напросто исследуя структуру окружающего нас мира.

Нам остается ответить на один-единственный сакраментальный вопрос. По самым скромным оценкам, масса нашей Вселенной составляет примерно 1022 масс Солнца. Но если Вселенная столь увесиста, то каким образом это изобилие вещества может уместиться в крохотном объеме первичной черной дыры? На самом деле никаким парадоксом здесь даже не пахнет. Вспомним, что творение мира «из ничего» предполагает равновесие между отрицательной энергией гравитации и положительной энергией вещества. А поскольку отрицательная гравитационная энергия в точности компенсирует положительную энергию, связанную с массой, давая в итоге нуль, масса дочерней Вселенной может быть весьма большой. Новорожденный младенец может без особого труда перерасти своего родителя.

На этом можно было бы поставить точку, но совсем недавно английский физик Барбур представил на суд почтеннейшей публики нашумевшую книгу под названием «Конец времени». В ней он вознамерился доказать, что никакого времени в природе не существует, а последовательность событий, которые мы привычно располагаем вдоль временной оси, есть не что иное, как инерция нашего мышления, не имеющая с реальностью ничего общего.

Это, пожалуй, самая радикальная и экстравагантная гипотеза о природе времени, и мой рассказ о различных космологических моделях был бы неполон, если бы я не уделил концепции бойкого англичанина хотя бы несколько строк. Теория Барбура подробно рассмотрена Рафаилом Нудельманом в увлекательной статье «Новейший путеводитель по времени», опубликованной в двух номерах журнала «Знание – сила» за 2002 год, и вы, читатель, без труда можете с ней ознакомиться. Я перескажу ее вкратце.

Барбура занимают не реальные физические объекты, а отношения между ними. Если мы возьмем три точки и соединим их прямыми линиями, то получим треугольник определенного вида. Это и будет барбуровским «соотношением», которое описывает систему из трех точек. Если в следующий момент времени положение точек в пространстве изменится, то и треугольник примет иной вид.

Это новое «соотношение» будет иметь уже другие характеристики.

Теперь обозначим длину каждой из сторон нашего треугольника некоторым числом. Построим пространство с тремя осями координат и на каждой оси отложим одно из этих чисел. У нас получится одна-единственная точка в пространстве, которая, само собой разумеется, будет отражать не реальное положение исходных точек, а всего лишь соотношение между тремя объектами. Назовем такое условное пространство (с физическим пространством оно не имеет ничего общего) конфигурационным, или К-пространством. Все последующие состояния системы из трех объектов на протяжении всей ее истории будут описываться совокупностью точек, определенным образом растыканных по К-пространству.

Подобную операцию можно проделать с каждой из реальных физических частиц, наполняющих Вселенную, и тогда все они займут положенное им место в конфигурационном пространстве. Барбур называет свое вымышленное пространство Платонией в честь великого греческого философа, который, как известно, настаивал на реальном существовании общих понятий (универсалий). По Платону, материальный мир является бледной копией великолепного мира идей, его ущербным подобием.

Если бы мир подчинялся законам классической механики Ньютона, каждое последующее его состояние однозначно вытекало бы из предыдущего. Такая картина мироздания получила название детерминистской и была в большом ходу вплоть до начала прошлого столетия. Выдающийся французский астроном и математик Пьер Лаплас в свое время даже брался вычислить будущее Вселенной, если в его распоряжении будут точные координаты всех элементарных частиц. В мире Ньютона наблюдатель, находящийся вне Платонии, мог бы указать последовательность всех барбуровских точек и соединить их траекторией, в результате чего у каждой точки появилась бы «история» со своим собственным прошлым и будущим.

К сожалению, мы живем в вероятностном мире, который управляется квантовыми законами. Принцип неопределенности накладывает фундаментальный запрет на одновременное определение координаты и скорости элементарной частицы: чем точнее измерен один параметр, тем менее точно может быть рассчитан другой. Поэтому точки на карте Платонии, отражающие положение частиц в конфигурационном пространстве Барбура, следует заменить вероятностями. Но тогда картинка сразу же потеряет резкость: вместо фиксированных точек мы увидим легкую дымку, дрожащее марево над раскаленным асфальтом. Соединить их жесткой траекторией (написать «историю») окажется решительно невозможно.

Но почему же мы все-таки воспринимаем время, если в действительности его нет? Барбур утверждает, что «впечатление изменений возникает здесь лишь потому, что в нашем мозгу собирается несколько порций информации о различных положениях (или состояниях) одного и того же объекта». По его мнению, отказ от категории времени позволяет не только избавиться от сингулярностей с их нагромождением бесконечностей, но и раз и навсегда разделаться с его неуклюжими стрелами. Во всех прочих космологических сценариях время течет из прошлого в будущее, потому что Вселенная имела начало. Но в Платонии Барбура «момент ноль» отсутствует по определению, поскольку время из нее вынуто. Если в Платонии для трех точек имеется некая особая конфигурация Альфа, где все частицы находятся в одном месте, тогда то же самое справедливо и для Вселенной в целом. «Большая» Платония тоже должна иметь свою конфигурацию Альфа, особую выделенную точку, когда все частицы Вселенной находятся в одном месте.

Барбур пишет:

Ландшафт Вневременья раскрывается, как цветок, ко всем другим точкам, которые представляют собой вселенские конфигурации самых разных размеров и сложности. Возможно, форма Платонии такова, что способствует усиленному течению вероятностной «пены» в сторону тех конфигураций, которые содержат «памятки» своего общего происхождения из точки Альфа.

Одним словом, время, с точки зрения Барбура, – это фантом, бесплотный призрак, продукт нашей несовершенной психики. Мы воспринимаем его как поток, имеющий вполне определенное направление, только лишь потому, что сами являемся неотъемлемой частью этого мира, его безусловным порождением. Истинная Вселенная лишена времени, его привносит туда наше бестолковое сознание, которое всеми правдами и неправдами тщится углядеть в неведомом до боли знакомое, напяливая фрачную пару на осьминога, и потому описывает мир сугубо приблизительно.

Что можно сказать по этому поводу? Подавляющее большинство физиков оценивают идеи Барбура весьма скептически, справедливо полагая их пустой математической забавой, набором блестящих схоластических парадоксов. Не пожалеем места и процитируем известного австралийского теоретика Пола Девиса.

Барбур, грубо говоря, утверждает, что время на самом деле не существует. Я готов согласиться, что пространство и время – не самые последние реальности. Возможно, что подстилающая их реальность представляет собой некое «ПРЕД-пространство-время», из элементов которого построено наше наблюдаемое пространство-время, подобно тому, как наблюдаемое нами вещество построено из микрочастиц, которые, в свою очередь, могут оказаться построенными из ПРЕД-частиц, из еще более фундаментальных кирпичиков материи – суперструн – или чего-то в этом роде. Подобно частицам вещества, пространство-время тоже может оказаться производной концепцией.

И тем не менее, на достаточно большом уровне, в масштабах макро– и мегамира, это то самое пространство-время, которое нам знакомо. От него нельзя просто отделаться с помощью математики… В свое время, до появления теорий относительности и тяготения, в определенных кругах было модно говорить, что время – это просто плод человеческого сознания, производная от нашего ощущения потока событий, что оно каким-то образом связано с тем, что мозг способен воспринимать события только в некой «темпоральной последовательности». Нельзя отрицать, что время – это поток, но это не чисто человеческое изобретение или категория сознания. Для физика время и пространство вместе с материей – это часть той структуры, с которой рождается сама Вселенная или, точнее, из которой создана Вселенная. Говорить, что время не существует, просто бессмысленно.