Брайан Грин - Скрытая реальность. Параллельные миры и глубинные законы космоса

При рассмотрении «успешных» симуляций мы должны рассматривать те, которые основаны на функциях, вычислимых с любой наперёд заданной точностью. В принципе, убедительная реальность может быть создана на основе частичного результата вычислений на компьютере функций, вычислимых с любой наперёд заданной точностью.

Чтобы законы физики были вычислимы, или даже вычислимы с любой наперёд заданной точностью, следует отказаться от традиции опираться на вещественные числа. Причём не только при описании пространства и времени, где обычно задействуются вещественнозначные координаты, но также для всех остальных математических составляющих законов природы. Например, величина силы электромагнитного поля не должна пробегать вещественные значения, а только принимать набор дискретных значений. То же самое должно выполняться для вероятности нахождения электрона в том или ином месте. Шмидхубер обращает внимание, что все когда-либо проделанные в физике вычисления вовлекают манипуляции с дискретными символами (на бумаге, на доске, на компьютере). Поэтому хотя всегда считалось, что эта часть научной работы использует вещественные числа, на практике оказывается, что это не так. То же самое справедливо для всех когда-либо проведённых измерений. Ни один из приборов не имеет абсолютной точности, поэтому наши измерения всегда выдавали дискретные численные результаты. В этом смысле все успехи в физике можно считать успехами цифровой парадигмы. Тогда возможно, что истинные законы сами являются вычислимыми (или вычислимыми с любой наперёд заданной точностью).

Есть много разных взглядов на «цифровую физику». См., например, книгу С. Вольфрама: Stephen Wolfram, «A New Kind of Science». Champaign, Ill.: Wolfram Media, 2002; и книгу С. Ллойда: Seth Lloyd, «Programming the Universe». New York: Alfred A. Knopf, 2006. Математик Роджер Пенроуз считает, что человеческий разум основывается на невычислимых процессах и, следовательно, Вселенная, в которой мы обитаем, обязана содержать невычислимые математические функции. С этой точки зрения наша Вселенная не соответствует цифровой парадигме. См., например: Penrose Roger, «The Emperor’s New Mind». New York: Oxford University Press, 1989; Penrose Roger, «Shadows of the Mind». New York: Oxford University Press, 1994.

Steven Weinberg, «The First Three Minutes». New York: Basic Books, 1973, p. 131.

Изобразить искривлённое пространство легче, чем искривлённое время, поэтому во многих популярных изложениях теории гравитации Эйнштейна внимание уделяют только первому. Однако в действительности основной вклад в притяжение хорошо известных нам объектов, таких как Земля и Солнце, вносит кривизна времени, а не пространства. В качестве иллюстрации представьте себе двое часов: одни у земной поверхности, а вторые — на верхнем этаже Эмпайр-стейт-билдинг. Поскольку те часы, которые находятся внизу, расположены ближе к центру Земли, на них действует более мощная сила притяжения, чем на часы, которые размещены высоко над Манхэттеном. Общая теория относительности указывает, что из-за этого скорость течения времени для тех и других часов будет слегка различной: нижние часы будут идти чуть медленнее (на несколько миллиардных долей секунды в год), чем часы на высоте. Эта нестыковка во времени является примером того, что мы имеем в виду, когда говорим об искривлённом времени. Общая теория относительности утверждает, что объекты двигаются в те области пространства, где время течёт медленнее, — в каком-то смысле все объекты «хотят» стареть как можно медленнее. С точки зрения Эйнштейна, это объясняет, почему любой объект падает, когда вы его отпускаете.

Вскоре мы увидим, что Эйнштейн отказался от статичной вселенной, столкнувшись с астрономическими данными, согласно которым вселенная расширяется. Однако, следует отметить, что его опасения насчёт статичной вселенной предшествовали получению этих данных. Физик Виллем де Ситтер указал Эйнштейну, что его статичная вселенная нестабильна: стоит её слегка толкнуть, и она начнёт расти или сжиматься. Физики избегают решений, которые могут существовать лишь в идеальных, неискажённых условиях.

В модели Большого взрыва расширение пространства вовне во многом подобно движению вверх подброшенного мяча: сила притяжения гравитации тянет обратно движущийся вверх мяч, и тем самым замедляет его движение; аналогичным образом сила притяжения гравитации действует на разлетающиеся галактики и тем самым тормозит их движение. Ни в одном из случаев движение вперёд не требует отталкивающей силы. Однако вы всё равно можете спросить: мяч был запущен вверх рукой, а что «запустило» пространство и его расширение вовне? Мы вернёмся к этому вопросу в главе 3, где увидим, что современная теория постулирует непродолжительную вспышку гравитационного отталкивания, действующего в самые ранние моменты космической истории. Мы также увидим, что более точные данные свидетельствуют о том, что расширение пространства не замедляется со временем, что приводит к удивительному — и это станет ясно в последующих главах — воскрешению потенциально глубокого смысла космологической постоянной.