Возвращение времени. От античной космогонии к космологии будущего - Ли Смолин

Я утверждаю, что единственный способ реализовать эти принципы и построить работоспособную космологическую теорию – это предположить, что законы изменяются с течением времени. Для этого необходимо, чтобы время было и реальным, и глобальным. Одним из перспективных направлений развития является формодинамика, которая (см. главу 14) в рамках общей теории относительности вводит понятие выделенного глобального времени.

Понятие реального времени, с течением которого эволюционируют законы, в совокупности с нашими принципами закладывает основу новой космологической теории. Рассуждения из глав 11–18 еще не составляют теории. Каждое из приведенных рассуждений носит спекулятивный характер, однако позволяет сделать несколько реально проверяемых предсказаний. Не так важно, подтвердятся ли они. По крайней мере, они демонстрируют, что гипотеза о реальности времени ведет к научной космологии. Понятие реального и глобального времени помогает решить и другие проблемы. Например, мы должны выйти за рамки статистического характера предсказаний квантовой механики для описания и объяснения того, что происходит в отдельных ситуациях. В главах 12 и 13 я описал два новых подхода к более глубокой теории квантовых явлений. В обоих требуется, чтобы время было фундаментальным. Эти подходы в достаточной степени отличаются от традиционной квантовой механики, чтобы их можно было экспериментально подтвердить или опровергнуть.

Еще одной сферой, в которой работает понятие реального времени, является описание поведения макросистем, где в рамках термодинамики возникают такие понятия, как температура, давление, плотность и энтропия. На неквантовом уровне время проявляет свойство направленности, и мы можем различить несколько стрел времени, которые отличают прошлое от будущего. В теории, где время несущественно или второстепенно, невозможно объяснить это свойство время-асимметричной Вселенной, что вынуждает нас объяснять очевидные особенности мира крайне маловероятным выбором начальных условий. Этого можно избежать, предполагая, что время реально и что фундаментальная теория асимметрична во времени, как и Вселенная.

Однако мало сказать, что время реально: имеет смысл говорить о том, что происходит “сейчас” во всей Вселенной, то есть синхронно с нашим ощущением хода времени. Идея глобального времени означает, что наше ощущение хода времени является общим для всей Вселенной, но, конечно, это противоречит относительности одновременности в специальной (СТО) и общей теориях относительности. Это противоречие необходимо устранить, потому что из относительности одновременности (см. главу 6) вытекает блочная картина Вселенной, в которой самый основной аспект нашего ежедневного опыта – течение времени – представляется иллюзорным.

Можно представить ситуацию, в которой время реально и которая не противоречит относительности одновременности. Но это потребует либо солипсизма, либо введения понятия реальности, зависящей от наблюдателя. В такой ситуации различие между реальным настоящим и еще не произошедшим реальным будущим не является объективным для всех наблюдателей. Как я указывал, гипотеза глобального времени помогает выйти за рамки квантовой теории и принять пространство как второстепенное, возникающее понятие. Также важно отметить, что гипотеза глобального времени не должна противоречить экспериментальным данным, подтверждающим выводы СТО. Мы убедились, что это выполнимо в формодинамике. В конце концов, верна ли гипотеза, что в природе существует выделенное глобальное время, должно быть проверено. Поэтому я выдвигал гипотезы, на основе которых можно сделать экспериментально проверяемые предсказания.

Мысль о том, что законы природы эволюционируют во времени, многое обещает применительно к фундаментальной физике. Но возникает вопрос: есть ли закон, регулирующий эволюцию законов природы? Можно назвать метазаконом такой закон природы, который действует на другие законы, а не на элементарные частицы непосредственно. Возможно, действие метазакона трудно заметить, так как он может действовать лишь в таких экстремальных ситуациях, как Большой взрыв. Однако если мы хотим объяснения Вселенной, которое совершенно соответствует принципу достаточного основания, метазакон должен существовать.

Предположим, что он существует. Но не должны ли мы узнать, почему именно этот, а не другой метазакон регулирует эволюцию законов в нашей Вселенной? И если метазакон может влиять на законы, управлявшие миром в прошлом, часть объяснения того, почему именно эти законы действуют в настоящее время, будет зависеть от того, какими были прежние законы. Мы не можем избежать вопроса о выборе начальных условий. Гипотеза о метазаконе может вести к бесконечной регрессии (на вопрос, почему действует именно этот метазакон, можно ответить: таков метаметазакон, и так далее). Это один аспект. Другой – вероятность того, что никакого метазакона не существует. Тогда в эволюции законов появляется элемент случайности, и снова объяснимо не все, а принцип достаточного основания в науке не соблюдается на фундаментальном уровне. Мангабейра Унгер и я называем это дилеммой метазаконов.

Похоже на тупик. Но я думаю, что дилемма метазаконов, напротив, открывает большие возможности, провоцирует на построение нового вида теории. Я убежден, что ее решение станет ключевым для прорыва в космологии и фундаментальной физике в XXI веке.

Дилемму метазаконов можно временно обойти с помощью гипотезы космологического естественного отбора (см. главу 11), предполагающей действие ограниченного метазакона статистической природы. Когда я писал, что параметры стандартной модели изменяются случайным образом при каждом перерождении Вселенной, я описал своего рода метазакон, который частично обходит эту дилемму. Конечно, мы хотим знать больше о том, как это происходит, и описать механизм генерации случайных параметров такого изменения. Возможно, разобраться поможет теория квантовой гравитации, например, теория петлевой квантовой гравитации или теория струн. Но и без дальнейших теоретических построений гипотеза космологического естественного отбора является рабочей, экспериментально проверяемой.

Другой подход к дилемме метазаконов основан на правиле прецедента. Будучи частично статистическим, оно тоже обходит или откладывает разрешение дилеммы. Даже отсрочка может быть плодотворной. Но в конечном счете динамика, которая определяет эволюцию законов, должна отличаться от знакомых нам законов, не должны возникать вопросы: “Почему действует именно этот метазакон?”, “Почему имеются именно эти начальные условия?”

Вот один из подходов, который решает дилемму. Предположим, два любых предложения для метазакона эквивалентны друг другу, то есть одинаково определяют процесс эволюции законов[183]. Возможно, существует принцип универсальности метазакона, как в вычислительной технике. Там универсальность означает, что любая функция, которая может быть вычислена с помощью одного компьютера, может быть вычислена и с помощью любого другого, неважно, в какой операционной системе тот работает. Идея универсальности для метазакона аналогична. Неважно, какой метазакон работает: все экспериментально проверяемые предсказания одинаковы.