Структура реальности. Наука параллельных вселенных - Дэвид Дойч

Получается, что во времена физики пространства-времени все фундаментальные теории обладали следующим свойством: если известно всё, что происходит до данного момента, законы физики определяют, что происходит во все последующие моменты. Свойство одних снимков быть определёнными другими снимками называется детерминизмом. В физике Ньютона, например, если в любой момент известны положения и скорости всех масс в изолированной системе, например, в Солнечной системе, то в принципе можно вычислить (предсказать), где эти массы будут находиться во все последующие времена. Также в принципе можно вычислить (восстановить), где эти массы находились во все предыдущие времена.

Законы физики, определяющие один снимок из другого, — это «клей», который удерживает эти снимки вместе в виде пространства-времени. Представим, что мы по волшебству (что невозможно) оказались вне пространства-времени (а следовательно, в своём собственном внешнем времени, независимом от того, которое находится в пределах пространства-времени). Давайте разрежем пространство-время на снимки пространства в каждый момент, как его воспринимает конкретный наблюдатель, находящийся в пределах этого пространства-времени, потом перемешаем эти снимки и снова склеим их в другом порядке. Могли бы мы сказать, глядя извне, что это не есть реальное пространство-время? Почти определённо. Первое: в перемешанном пространстве-времени физические процессы не были бы непрерывными. Объекты мгновенно прекращали бы своё существование в одной точке и снова появлялись бы в другой. Второе и более важное: законы физики уже не действовали бы. По крайней мере, реальные законы физики уже не действовали бы. Там существовал бы другой набор законов, которые, явно или неявно учитывая перемешивание, правильно описывали бы перемешанное пространство-время.

Таким образом, для нас разница между перемешанным и реальным пространством-временем была бы огромной. А для тех, кто живёт там? Могли бы они заметить разницу? Сейчас мы опасно близки к бессмыслице — знакомой бессмыслице обычной теории времени. Но потерпите немного, и мы обойдём эту бессмыслицу. Конечно, живущие в этом пространстве-времени не смогли бы заметить разницу. Они заметили бы её, если бы могли. Они, например, комментировали бы существование разрывностей в своём мире, издавали бы о них научные статьи — разумеется, если бы они вообще смогли выжить в перемешанном пространстве-времени. Но с нашей магической точки зрения мы видим, что они выжили и пишут свои научные труды. Мы можем прочитать эти труды и увидеть, что они по-прежнему содержат только наблюдения исходного пространства-времени. Все записи физических событий в пределах пространства-времени, включая и те, которые остались в воспоминаниях и восприятии сознательных наблюдателей, идентичны таковым в исходном пространстве-времени. Мы только перемешали снимки, а не изменили их внутреннее содержание, поэтому жители по-прежнему воспринимают их в исходном порядке.

Таким образом, на языке реальной физики — физики, как её воспринимают жители этого пространства-времени, — всё это разрезание и повторное склеивание пространства-времени не имеет смысла. Не только перемешанное пространство-время, но даже набор не склеенных друг с другом снимков физически идентичны исходному пространству-времени. Мы изображаем все снимки склеенными друг с другом в правильном порядке, потому что это отражает отношения между ними, определяемые законами физики. Набор этих снимков, склеенных в другом порядке, представил бы те же самые физические события — ту же самую историю, — но некоторым образом исказил бы отношения между этими событиями. Таким образом, снимки обладают присущим им порядком, определяемым их содержанием и реальными законами физики. Любой из снимков в сочетании с законами физики не только определяет то, чем являются все остальные, он определяет их порядок и своё собственное место в последовательности. Другими словами, каждый снимок имеет «временную метку», закодированную в его физическом содержании.

Вот как всё должно быть, если освободить концепцию времени от ошибки обращения к всеобъемлющей конструкции времени, которая является внешней по отношению к физической реальности. Временна́я метка снимка — это показания некоторых естественных часов, существующих в пределах этой вселенной. На некоторых снимках — на тех, которые содержат человеческую цивилизацию, например, — эти часы реальны. На других существуют физические переменные — такие, как химический состав Солнца или всей материи в пространстве, — которые можно рассматривать как часы, потому что они принимают определённые и отличные значения на разных снимках, по крайней мере, в пределах определённой области пространства-времени. Мы можем стандартизировать и калибровать их, чтобы согласовать друг с другом в местах, где они перекрываются.

Мы можем восстановить пространство-время, используя присущий порядок, определяемый законами физики. Мы начинаем с любого из снимков. Затем мы вычисляем, как должны выглядеть предыдущий и последующий снимки, находим эти снимки в оставшемся наборе и приклеиваем их к обеим сторонам исходного снимка. Повторение этих действий воссоздаёт всё пространство-время. Такие вычисления слишком сложны, чтобы их можно было выполнить в реальной жизни, но они приемлемы в мысленном эксперименте, в котором мы представляем себя оторванными от реального физического мира. (Также, строго говоря, в доквантовой физике существовала бы непрерывная бесконечность снимков, так что только что описанный процесс пришлось бы заменить предельным процессом, в котором пространство-время собирается за бесконечное число этапов; однако принцип остаётся тем же самым.)

Предсказуемость одного события на основе другого не означает, что эти события являются причиной и следствием. Например, теория электродинамики гласит, что все электроны переносят один и тот же заряд. Следовательно, используя эту теорию, мы можем предсказать — и часто предсказываем — результат измерения одного электрона, исходя из результата измерения другого. Но ни один результат не был причиной другого. В действительности, насколько нам известно, величина заряда электрона не вызвана никаким физическим процессом. Возможно, её «вызывают» сами законы физики (хотя законы физики, насколько они нам сейчас известны, не предсказывают заряд электрона; они просто говорят, что все электроны имеют один и тот же заряд). Но в любом случае это пример событий (результатов измерений электронов), каждое из которых можно предсказать, исходя из другого, но которые не делают причинного вклада друг в друга.

Вот ещё один пример. Если мы наблюдаем, где находится один элемент полностью собранной мозаики, и знаем формы всех элементов и то, что они правильно собраны, мы можем предсказать, где находятся все оставшиеся элементы. Но это не значит, что наблюдение элемента в определённом положении является причиной того, что все оставшиеся элементы находятся там, где они находятся. Существует ли такое причинно-следственное отношение, зависит от того, как мозаика в целом оказалась на этом месте. Если наблюдаемый нами элемент положили первым, то он действительно является одной из причин нахождения других элементов там, где они находятся. Если первым положили другой элемент, то положение наблюдаемого нами элемента было следствием этого, а не причиной. Но если мозаику создали единственным ударом лезвия, имеющего форму этой мозаики, и никогда не разбирали, то ни одно из положений элементов не было бы ни причиной, ни следствием других положений. Их ведь не собирали ни в каком порядке, а создали одновременно, в таком положении, что правила мозаики уже были бы соблюдены, что сделало эти положения взаимно предсказуемыми. Тем не менее ни одно из них не стало бы причиной других.