О происхождении времени. Последняя теория Стивена Хокинга

В обычной квантовой механике, без учета тяготения, поворот оси времени в пространство – стандартный прием, который физики используют, чтобы выполнить фейнмановское суммирование по историям частиц. Дело в том, что сложение путей в мнимом времени упрощает сложную процедуру суммирования. Эти вычисления кончаются тем, что физики поворачивают одно из пространственных измерений обратно в реальное время, а затем считывают получившиеся вероятности тех или иных действий частиц. Но Джим и Стивен не хотели делать этот обратный поворот в реальное время. Дерзость предложения об отсутствии границы заключалась в том, что, когда речь идет о происхождении Вселенной, преобразование времени в пространство – это не просто хитрый вычислительный трюк, но глубокая фундаментальная идея. Она сводится к тому, что однажды в истории Вселенной было время, когда никакого времени не было.

С другой стороны, в идее отсутствия границы есть нечто эйнштейновское. В 1917 году, когда Эйнштейн заложил основы релятивистской космологии, он никак не мог решить, какие граничные условия ему следует задать на пространственном краю Вселенной. Он пришел к заключению, что было бы намного проще, если бы у пространства не было никакой границы! Таким образом, он пришел к представлению о пространственной структуре нашей Вселенной как о гигантской трехмерной гиперсфере, у которой, так же как и у двумерной поверхности обычной сферы, нет ни края, ни границы. Своей гипотезой об отсутствии границы Стивен и Джим устранили проблему граничных условий на момент «нулевого времени» в том же эйнштейновском стиле – постулировав, что никакой исходной границы там нет вообще.

ОДНАЖДЫ В ИСТОРИИ ВСЕЛЕННОЙ БЫЛО ВРЕМЯ, КОГДА НИКАКОГО ВРЕМЕНИ НЕ БЫЛО.

Заметим, что Стивен развил свой геометрический подход к квантовой гравитации именно в то время, когда ему стали отказывать руки и он не мог больше записывать уравнения. Вполне возможно, что эта потеря и подтолкнула его к тому, чтобы попытаться описать труднообъяснимый мир квантовой гравитации на языке геометрии и топологии: он мог визуализировать этот язык на доске и до некоторой степени манипулировать им в мозгу. Визуализация была поистине центральным пунктом мышления Стивена. Работать со Стивеном значило работать с формами и картинами, которые представляют физическую сущность математических соотношений. На самых ранних этапах нашего сотрудничества я познал вкус его способа выполнять вычисления при невозможности записывать уравнения: это было, когда однажды я пришел навестить его в больнице, где он приходил в себя после спасшей ему жизнь операции. Мы немного поговорили о тяжелом испытании, через которое ему только что довелось пройти, но вскоре Стивен остановил меня и попросил где-нибудь найти ему грифельную доску. Когда я в конце концов раздобыл ее в одном из больничных помещений, он попросил меня нарисовать круг. Этот круг представлял собой край диска, который образуется, если спроецировать расширяющуюся квантовую эволюцию, изображенную на рис. 23 (b), на плоскость. Момент рождения Вселенной лежит в центре диска, а сам круг соответствует сегодняшней Вселенной. Все это, разумеется, происходит во мнимом времени.

Рис. 25. Эволюция расширяющейся Вселенной во мнимом времени.

Благодаря евклидову подходу к квантовой гравитации Стивен достиг такой глубины понимания, к которой было бы почти невозможно прийти любым другим путем. И гипотеза об отсутствии границы – может быть, самый поразительный пример этой глубины. Но поворот времени в пространство, на котором это понимание основывалось, свидетельствовал, насколько трудно представить себе, что именно происходило в начале Вселенной. Закругленная чашеобразная форма «дна» пространства-времени напоминает: нам придется распроститься с заветной идеей о том, что время было всегда и всегда имели смысл слова «до» и «после». Но она обескураживающе мало говорит как о том, что в действительности происходит – если вообще что-то происходит – в отсутствие времени, так и о том, какого рода микроскопический квантовый туман, сгущаясь, порождает чашеобразную геометрию. Эта теория словно бы пытается сообщить нам, что лучше бы вообще не задавать таких трудных вопросов.