Олег Фейгин - Квантовые миры Стивена Хокинга

Чтобы обойти трудности, возникающие при фейнмановском суммировании всех возможных волн, обусловливающих результирующую траекторию частиц, Хокинг придумал математический прием, который состоит в том, что «складываются волны, образующие те истории (траектории) частиц, которые происходят не в ощущаемом нами реальном (действительном) времени, а в так называемом мнимом. «Мнимое время, — писал он, — звучит, возможно, научно-фантастически, но на самом деле это строго определенное научное понятие».

Хокинг указывал на то, что данный термин не имеет никаких вненаучных коннотаций, а основан только на понятии мнимых чисел, операции с которыми давно стали предметом соответствующего раздела алгебры. Таким образом, Хокинг показал, что, перейдя к мнимым единицам времени, можно во-первых, корректно выполнить фейнмановское суммирование по траекториям, а во-вторых, обнаружить в пространстве-времени совершенно новые и необычные для стандартной теории происхождения Вселенной изменения понятий, — в таком мире «совершенно исчезает различие между пространством и временем», — констатировал он.

Этот математический прием, который, судя по результатам, может оказаться не менее важным для науки, чем преобразования Лоренца, приведшие Эйнштейна к специальной теории относительности, или решение Дирака, с помощью которого он предсказал существование античастиц (в частности, антиэлектрон), открыл перед физиками, занимающимися теорией эволюции Вселенной, и перед философами, пытающимися ее осмыслить и ввести в культурный контекст, совершенно новые перспективы. Отмечая эту новизну, Хокинг писал:

В классической теории гравитации, использующей действительное пространство-время, возможны лишь два поведения Вселенной: либо она существовала в течение бесконечного времени, либо ее началом была сингулярная точка в какой-то конечный момент времени в прошлом. В квантовой же теории гравитации возникает и третья возможность.

Эта возможность обусловлена тем, что пространственно-временной континуум оказывается представленным посредством комплексных чисел в евклидовых координатах, но имеющих продолжение в мнимую область. При таком описании мира пространство-время не имеет границы, и поэтому нет необходимости определять поведение Вселенной на этих границах.

Тогда нет и сингулярностей, в которых нарушались бы законы науки, а пространство и время не имеет края, на котором пришлось бы прибегать к помощи бога или какого-нибудь нового закона, чтобы наложить на пространство-время граничные условия. Можно было бы сказать, что граничное условие для Вселенной — это отсутствие границ. Тогда Вселенная была бы совершенно самостоятельна и никак не зависела бы от того, что происходит снаружи. Она не была бы сотворена, ее нельзя было бы уничтожить. Она просто существовала бы.

Таким образом, посредством перехода к мнимому времени Хокинг создал другую языковую систему, в которой парадоксы, связанные с наличием сингулярностей, отсутствуют по причине отсутствия самих сингулярностей. Принятие такой интерпретации полностью меняет ход дискуссий вокруг проблемы происхождения Вселенной, поскольку исчезает сам предмет дискуссии: Вселенная — это то, что есть, к ней логически неприменимы трактовки, связанные с такими категориями как происхождение, начало, завершение и т. д.

Предвидя возможное сопротивление научного сообщества принятию таких существенных изменений в понятии времени, Хокинг обращал внимание на то, что представления о мнимом времени и, соответственно, о том, что время и пространство должны быть конечны и без границ, есть всего лишь теоретический постулат, который не выводится из какого-либо другого более общего принципа: как и всякое теоретическое положение, оно может быть первоначально выдвинуто из эстетических или метафизических соображений, но затем должно пройти реальную проверку — позволяет ли оно делать предсказания, согласующиеся с наблюдениями.

Но поскольку наши наблюдения происходят в действительном времени, то историю саморазвития Вселенной пока что следует интерпретировать в рамках модели Большого взрыва, где, несмотря на все усилия теоретиков, все же неустранимо присутствуют сингулярности.

Впрочем, такая двойственная и в деталях взаимоисключающая картина мира построенного с учетом новой физики, возникшей в начале прошлого века, в целом неудивительна. История науки знает много крайне неудачных попыток трактовать неоднозначность поведения объектов микромира с точки зрения классической механики, все равно так или иначе приводивших к принципу дополнительности и корпускулярно-волновому дуализму. В этой связи Хокинг рассуждал: