Юрий Артамонов - Ли Смолин. Возрожденное время - От кризиса в физике к будущему вселенной

В течение последних десяти лет многие струнные теоретики приняли концепцию ландшафта теорий. В итоге вопрос о том, как вселенная выбирает, какому закону следовать, становится особенно срочным. Как я буду утверждать, это один из вопросов, на которые можно ответить только в рамках новой космологической схемы, в которой время реально и законы эволюционируют.

Итак, законы не привнесены во вселенную извне. Нет внешней сущности, божественной или математической, заранее устанавливающей,

к оглавлению

какими быть законам природы. Так же законы природы не ждут молчаливо вне времени, пока не начнется вселенная. Вместо этого законы природы возникают изнутри вселенной и развиваются во времени вместе со вселенной, которую они описывают. Возможно даже, что, совсем как в биологии, новые законы физики могут возникать как регулярные свойства новых явлений, которые образуются в течение истории вселенной.

Кто-то может рассмотреть отречение от вечных законов как отступление от целей науки. Но я рассматриваю это как аварийное сбрасывание чрезмерного метафизического балласта, который утягивает вниз наши поиски истины. В следующих главах я приведу примеры, иллюстрирующие, как идея развивающихся во времени законов приводит к более обоснованной космологии, - под которой я понимаю космологию, в большей степени генерирующую предсказания, подверженные экспериментальной проверке.

*

Насколько мне известно, первый ученый со времен начала Научной Революции, который по-настоящему серьезно думал, как создать теорию целой вселенной, был Готфрид Вильгельм Лейбниц, который, помимо прочих вещей, был соперником Ньютона в известном вопросе о том, кто из них первый изобрел дифференциальное исчисление. Он также предвосхитил современную логику, разработав систему бинарных чисел и многое другое. Его называли умнейшей личностью, которая когда-либо жила. Лейбниц сформулировал принцип построения космологической теории, именуемый принципом достаточного обоснования , который устанавливает, что должна быть рациональная причина для каждого очевидного выбора, сделанного при конструировании вселенной. Каждый вопрос вида 'Почему вселенная похожа на X, а не на Y?' должен иметь ответ. Так если Бог создал мир, Он не мог бы иметь другого выбора в проекте. Принцип Лейбница до настоящего времени имел сильное влияние на развитие физики, и, как мы увидим, он продолжает быть надежным руководством в наших попытках сформулировать космологическую теорию.

Лейбниц имел взгляд на мир, в котором все жило не в пространстве, а было погружено в сеть взаимосвязей. Эти взаимосвязи определяли пространство, но не наоборот. Сегодня идея вселенной связанных сущностей с сетевой структурой пронизывает современную физику, а также биологию и компьютерную науку.

к оглавлению

В реляционном мире (мире отношений; мы называем так мир, где взаимосвязи предшествуют пространству), нет пространства в отсутствие вещей. Ньютоновская концепция пространства противоположна, он представлял пространство абсолютным. Это означает, что атомы определяются тем, где они расположены в пространстве, но движение атомов никаким образом не влияет на пространство. В реляционном мире нет такой асимметрии. Вещи определяются их взаимоотношениями. Индивидуальности существуют и могут быть частично автономны, но их возможности определены сетью взаимосвязей. Индивидуальности встречаются и воспринимают друг друга через связи, которые соединяют их в сеть, а сети являются динамическими и постоянно эволюционирующими.

Как я буду объяснять в Главе 3, из великого принципа Лейбница следует, что не может существовать абсолютного времени, которое тикает без оглядки на то, что происходит в мире. Время должно быть следствием изменений; без перемен в мире не может быть времени. Философы говорят, что время реляционно, - оно суть аспект отношений, таких как причинность, которые управляют изменениями. Аналогичным образом пространство должно быть реляционным; в самом деле, каждое свойство объекта природы должно быть отражением динамических [9]связей между ним и другими вещами мира.

Принципы Лейбница противоречили основным идеям Ньютоновской физики, так что потребовалось определенное время, чтобы они были полностью оценены действующими учеными. Это был Эйнштейн, который принял наследие Лейбница и использовал его принципы как главную мотивацию для своего ниспровержения Ньютоновской физики и ее замены общей теорией относительности, теорией пространства, времени и гравитации, которая далеко ушла в конкретизации реляционистских взглядов Лейбница на пространство и время. Принципы Лейбница были также реализованы иным образом в параллельной квантовой революции. Я называю революцию в физике 20-го столетия реляционной революцией.