Маркус дю Сотой - О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний

Чтобы получить более реалистичную картину пространства-времени, нужно создать геометрию, которая учитывала бы нашу современную модель истории Вселенной, предполагающую существование начальной точки – Большого взрыва. Чтобы увидеть такую точку в нашей двумерной пространственно-временной вселенной, мы можем свернуть пространство так, чтобы оно имело форму конуса. Тогда при обратном движении по оси времени вселенная, представляющая собой обычную окружность, постепенно сжимается, пока не сойдется в точку, соответствующую вершине конуса. Это и есть начало времени. До него ничего нет. Никакого пространства. Никакого времени. Только единственная точка бесконечной плотности. Такая модель хорошо описывает событие, очень похожее на наш Большой взрыв.

Однако, может быть, вместо пространства-времени, сжимающегося в точку, можно представить его в виде сферы, подобной поверхности Земли. Из такой модели вытекают свои следствия для ответа о том, что было до Большого взрыва. Если отправиться на юг вдоль меридиана, то в момент пересечения Южного полюса происходит скачок: по ту сторону полюса путешествие продолжается уже по другому меридиану. Но долгота – это просто число, которым мы обозначаем координаты на поверхности Земли. Никакого разрывного скачка в пространстве не происходит; изменяется только наше измерение этого пространства.

Так что если изменить координаты, то место, которое раньше выглядело точкой сингулярности, может оказаться вполне гладким. В этом состоит одна из идей о времени Хокинга. Попробуем придать пространству-времени такую форму, чтобы точка, в которой, как нам кажется, время останавливается, стала попросту Южным полюсом. В конце концов, как можно сказать, что находится к югу от Южного полюса? Этот вопрос попросту не имеет смысла.

Замечательно, что очень часто, когда возникает вопрос, на который мы никак не можем найти ответа, приходится признать, что сам вопрос был поставлен неправильно. Принцип неопределенности Гейзенберга на самом деле отражает не невозможность одновременного знания импульса и положения частицы – скорее невозможность их одновременного существования. Точно так же многие пытались показать, что дело не в том, что мы не можем знать ответа на вопрос «Что было до Большого взрыва?». Дело в том, что сам вопрос не имеет смысла. Понятие «до» подразумевает существование времени, но что, если время начало существовать только после Большого взрыва?

Пытаясь представить себе форму пространства-времени, начинаешь понимать, почему многие ученые отказываются рассматривать вопрос о понимании времени, предшествующего Большому взрыву, считая его бессмысленным. Но есть и другие формы, которые допускают существование истории времени до Большого взрыва. Например, конус мог не сойтись в точку и закончиться, а появиться из сжимающейся Вселенной, существовавшей до Большого взрыва. Чтобы действительно разобраться в истории времени, возвращаясь к моменту Большого взрыва, нужно понять, что происходит со временем, когда оно приближается к точке с увеличивающейся гравитацией. В этом состояло второе великое открытие Эйнштейна: он выяснил, что гравитация также оказывает влияние на ход часов, отмеряющих время.

Во второй раз Эйнштейн пошел на приступ природы времени, добавив к своему арсеналу гравитацию. Его общая теория относительности, созданная между 1907 и 1915 гг., описывает геометрическую природу гравитации. Гравитация на самом деле не сила, а свойство искривленности четырехмерного полотна пространства-времени. Луна обращается вокруг Земли, потому что масса Земли искажает форму пространства-времени так, что Луна попросту катается вокруг образовавшегося в этой области пространства-времени искривления. Сила тяжести – это иллюзия. Никакой силы там нет. Все объекты находятся в свободном падении сквозь геометрию пространства-времени, а то, что мы наблюдаем, есть кривизна этого пространства. Но, если массивные тела могут искажать форму пространства, они могут воздействовать и на время.

В этом состояло следующее прозрение Эйнштейна, основанное на принципе эквивалентности. Странные следствия специальной теории относительности были выведены из принципа относительности, который утверждает, что невозможно понять, движемся ли мы сами или же среда движется относительно нас. Эйнштейн применил сходный принцип эквивалентности к гравитации и ускорению.