Семь этюдов по физике

Каким бы ярким нам ни казалось собственное ощущение хода времени, оно не обязано отражать фундаментальное свойство реальности. Но если оно не фундаментально, то откуда же оно берется, это наше четкое ощущение хода времени?

Я думаю, ответ кроется в тесной связи между временем и теплотой. Между прошлым и будущим есть явная разница, только когда происходит передача тепла. Теплота связана с вероятностью, а вероятность, в свою очередь, связана с тем обстоятельством, что наши взаимодействия со всем остальным миром не учитывают мелких деталей реальности. Так что течение времени возникает из физики, но не в контексте точного описания вещей такими, какие они есть. Оно возникает скорее в привязке к статистике и термодинамике. Вот где может покоиться ключ к загадке времени. «Настоящее» не существует в объективном смысле больше, чем «здесь» существует действительно, но микроскопические взаимодействия в мире вызывают появление преходящего признака внутри системы (например, внутри нас самих), «общающейся» только через несметное число переменных.

Наши память и сознание построены на этих статистических феноменах. В гипотетической сверхчувственной жизни не будет никакого «течения» времени: Вселенная станет единым блоком прошлого, настоящего и будущего. Но из-за ограниченности нашего сознания мы воспринимаем только размытый образ мира и живем во времени. Как сказал мой итальянский редактор, «то, что не наблюдаемо, значительно грандиознее, чем наблюдаемое». Из этого-то ограниченного, нечеткого фокуса и возникает наше восприятие хода времени. Все ли с этим ясно? Нет, не все. Еще так много того, что только предстоит понять.

Время сидит в центре клубка проблем, родившихся на пересечении теории гравитации, квантовой механики и термодинамики. Клубка проблем, где мы все еще как в потемках. Если даже мы, возможно, и начинаем понимать кое-что о квантовой гравитации, сочетающей два фрагмента мозаики из трех, у нас до сих пор нет теории, способной соединить между собой все три фрагмента нашего фундаментального знания о мире.

Небольшую зацепку для решения дают вычисления, произведенные Стивеном Хокингом, физиком, прославившимся тем, что он продолжил получать выдающиеся научные результаты несмотря на заболевание, приковавшее его к инвалидному креслу и лишившее возможности говорить без помощи технических средств.

Используя квантовую механику, Хокинг успешно показал, что черные дыры всегда «горячие». Они излучают тепло, словно печь. Это первое конкретное указание на природу «горячего пространства». Никто еще никогда не зарегистрировал этого тепла, поскольку оно слабое в тех черных дырах, которые мы наблюдали до сих пор, – однако вычисления Хокинга убедительны: они перепроверены разными способами, так что реальность теплоты черных дыр общепризнанна.

Теплота черных дыр – это квантовый эффект (действующий на объект, черную дыру), гравитационный по своей природе. Отдельные кванты пространства, элементарные песчинки пространства, колеблющиеся «молекулы» – вот что нагревает поверхность черных дыр и производит их тепло. В этот феномен вовлечены все три стороны проблемы: квантовая механика, общая теория относительности и теплофизика.

Теплота черных дыр – словно Розеттский камень физики с надписью на смеси трех языков: квантового, гравитационного и термодинамического. С надписью, все еще ожидающей расшифровки, чтобы пролить свет на настоящую природу времени.

В заключение Мы сами

Совершив такое большое путешествие, от глубокой структуры пространства до границ познанного космоса, прежде чем завершить эту серию этюдов, я хотел бы вернуться к нам самим.

Какая роль отведена нам как человеческим существам, воспринимающим, смеющимся и плачущим, принимающим решения, в этой грандиозной фреске мира, какой ее изображает современная физика? Если мир – это мельтешение эфемерных квантов пространства и материи, громадная мозаика из пространства и элементарных частиц, тогда что же мы сами такое? Мы тоже состоим только из квантов и частиц? Если так, то откуда же берется наше ощущение индивидуального существования и уникальности личности, которое все мы можем засвидетельствовать? И что такое тогда наши ценности, наши мечты, эмоции, индивидуальное знание? Кто мы в этом бескрайнем и сияющем мире?

Мне и в голову не пришло бы всерьез пытаться ответить на подобный вопрос на этих скромных страницах. Он непрост. В общей картине современной науки есть много частей, которых мы не понимаем, и одна из частей, понимаемых нами хуже всего, – мы сами. Но избегать этого вопроса или игнорировать его, я думаю, значило бы упускать нечто существенное. Я задался целью показать, как выглядит мир в свете науки, и мы тоже часть этого мира.

Мы, люди, – прежде всего субъекты, наблюдающие мир, коллективные создатели фотоснимка реальности, который я попытался воспроизвести. Мы узлы в сети обменов (и пример тому – эта самая книга), при которых передаем изображения, инструменты, информацию и знание.