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

Некоторые хотели бы, чтобы мы вообще покончили с необходимостью говорить о времени. Мои часы идут и идут. Сейчас они показывают чуть больше половины одиннадцатого вечера. Но что это значит? Стоит поместить другие часы, показывающие то же время, на космический корабль, и по возвращении они уже не будут совпадать с моими.

Из открытий Эйнштейна следует, что мы можем лишь сравнивать ход разных часов. Никакие часы не измеряют абсолютное время. Такое понятие просто не имеет смысла. Если вдуматься, станет ясно, что так было всегда. Как Галилей выяснил, что колебания маятника – хорошее средство измерения времени? Он сидел на мессе и наблюдал, как люстра, висевшая в церкви, качается на ветру. Когда он сопоставил ее колебания со своим пульсом, он понял, что период колебаний не зависит от угла размаха люстры. Но Галилей сравнивал одну меру времени с другой, которую он считал постоянной. На самом деле все эти устройства, измеряющие время, измеряют его лишь друг относительно друга.

Если вернуться к физическим уравнениям, то, хотя время играет в них важную роль, все их можно переписать, вообще не ссылаясь на время. То, что мы так сильно чувствуем течение времени, кажется, сделало его наиболее очевидным для нас окном для наблюдений за миром. Все книги по механике посвящены развитию Вселенной во времени. Уравнения траектории полета мяча используют время в качестве входного параметра и выдают в качестве результата координаты места, в котором этот мяч можно найти. Но ни одна из книг не определяет, что такое время, и ни один физик не установил четко и удовлетворительно, что мы понимаем под временем, так что, возможно, лучше всего было бы вовсе исключить его из рассмотрения.

Такова была цель, которую поставил перед собой физик Джулиан Барбур. Не занимая никакой научной должности, зарабатывая на содержание своей семьи переводами с русского, Барбур разработал теорию физической картины мира, в которой вовсе не было необходимости во времени. Он изложил свои идеи в революционной книге «Конец времени» (The End of Time: The Next Revolution in our Understanding of the Universe), опубликованной в 1999 г. «Ничего не происходит; есть бытие, но нет становления. Течение времени и движение являются иллюзиями» [103]. Довольно многие физики, работающие в традиционных научных учреждениях, восприняли его идеи в высшей степени серьезно.

Но тогда почему же я чувствую, что нечто, называемое временем, продолжает течь и я нахожусь в его власти? Я ощущаю, что не могу вернуться во времени вспять, что будущее ждет своей очереди случиться. Я помню прошлое, но не помню будущего. Итальянский физик Карло Ровелли и французский математик Ален Конн считают, что такое ощущение есть результат неполноты знания. Их так называемая тепловая гипотеза времени утверждает, что время – эмерджентное, вторичное явление, а не фундаментальная концепция.

Если взять любую физическую систему – например молекулы газа, находящиеся в моей комнате, – то, как правило, мы не имеем полного знания микроскопического состояния этих молекул. У нас есть только макроскопическое статистическое описание, допускающее возможность существования множества разных микроскопических состояний. Мы вынуждены рассматривать такую ситуацию статистически из-за неполноты нашего знания. Ровелли и Конн смогли показать математически, как такое неполное знание порождает поток, имеющий все те свойства, которые мы ассоциируем с ощущением течения времени. Они считают, что время возникает из макроскопического рассмотрения неизвестных микроскопических систем. Если проникнуть в такую систему достаточно глубоко, время исчезнет подобно тому, как идея поверхности жидкости теряет смысл на атомарном уровне структуры этой жидкости. Можно также вспомнить о бессмысленности рассуждений о температуре атома или о влажности молекулы воды. Время – тоже не фундаментальное, а такое же эмерджентное свойство.

Все это не значит, что эти вещи не существуют в реальности. Температура, влажность, ход времени. Я смотрю на часы. С их циферблата на меня смотрят цифры 23:55. Заканчивается еще один день. Вот-вот пробьет полночь, возвещая конец праздника и принося ощущение, что я еще на один день приблизился к тому моменту, когда я уже ничего не смогу знать. Но почему я вообще что-то ощущаю – течение времени, боль в ушибленном пальце, удовольствие от вкуса хорошего вина, восторг от музыки Прокофьева? Все это составляет самую суть одного из величайших из неразрешенных и, возможно, неразрешимых вопросов науки – как мы увидим на следующем «рубеже».