Структура реальности. Наука параллельных вселенных

Наши физические теории, в отличие от здравого смысла, должны быть логически самосогласованными, и впервые они достигают этого при отказе от идеи о потоке времени. Конечно, физики говорят о потоке времени точно так же, как говорят о нем все остальные. Например, в своей книге «Математические начала натуральной философии», где излагались принципы механики и гравитации, Ньютон писал: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно».

Однако Ньютон мудро не пытается перевести свое утверждение о том, что время течет, в математическую форму или сделать из него какие-то выводы. Ни одна из физических теорий Ньютона не обращается к потоку времени, как не обращается к нему и не совместима с ним ни одна из последующих физических теорий.

Так почему же Ньютон счел необходимым сказать, что время «протекает равномерно»? С «равномерно» все в порядке: можно интерпретировать это как означающее, что измерения времени одинаковы для всех наблюдателей, находящихся в различных положениях и в различных состояниях движения. Это существенное утверждение (которое, как мы знаем со времен Эйнштейна, является неточным). Но его легко можно было бы сформулировать так, как я сформулировал его сейчас, не говоря, что время течет. Я считаю, что Ньютон намеренно использовал знакомый язык времени, не подразумевая его буквальное значение: точно так же он мог бы свободно сказать о том, что Солнце «всходит». Ему необходимо было передать читателю, приступившему к чтению этой революционной работы, что в концепции времени Ньютона нет ничего нового или сложного. «Начала» дают множеству слов, таких как «сила» и «масса», точные технические значения, которые несколько отличаются от тех, что приняты на уровне здравого смысла. Однако числа, на которые ссылаются как на «время», – это всего лишь общепринятое время, которое мы находим на часах и календарях, и концепция времени в «Началах» – это концепция, основанная на здравом смысле.

За исключением того, что время не течет. В физике Ньютона время и движение выглядят примерно как на рис. 11.3. Одно небольшое отличие состоит в том, что я нарисовал следующие друг за другом моменты отдельно друг от друга, но во всей доквантовой физике это является аппроксимацией, потому что время – континуум. Мы должны представить бесконечно много бесконечно тонких снимков, непрерывно вставленных между нарисованными мною. Если каждый снимок представляет все во всем пространстве, которое физически существует в определенный момент, то можно считать, что эти снимки склеены друг с другом своей лицевой стороной и образуют один неизменный блок, содержащий все, что происходит в пространстве и времени (рис. 11.4) – то есть всю физическую реальность. Неизбежный недостаток диаграммы такого рода состоит в том, что снимки пространства в каждый момент показаны как двухмерные, тогда как в реальности они трехмерны. Каждый из них – это пространство в определенный момент. Таким образом, мы считаем время четвертым измерением, аналогичным трем пространственным измерениям в классической геометрии. Пространство и время, рассматриваемые совместно в виде четырехмерной сущности, называют пространством-временем.

В физике Ньютона эта четырехмерная геометрическая интерпретация времени была необязательной, но с появлением теории относительности Эйнштейна она стала неотъемлемой частью этой теории. Так произошло потому, что в соответствии с теорией относительности наблюдатели, которые движутся с разными скоростями, не придут к согласию относительно того, какие события являются одновременными. Иначе говоря, они не придут к согласию относительно того, какие события должны появиться на одном и том же снимке. Таким образом, каждый из них воспринимает пространство-время как разрезанное на «моменты» различным образом. Тем не менее, если бы каждый из них собрал свои снимки, как показано на рис. 11.4, получились бы идентичные пространства-времена. Следовательно, в соответствии с теорией относительности «моменты», изображенные на рис. 11.4, не являются объективными характеристиками пространства-времени: они являются всего лишь способом восприятия одновременности одним наблюдателем. Другой наблюдатель получил бы слои «сейчас» под другим углом. Таким образом, объективную реальность, стоящую за рис. 11.4, а именно пространство-время и его физическое содержание, можно было бы показать с помощью рис. 11.5.

Пространство-время иногда называют «блок-вселенной», потому что в нем вся физическая реальность – прошлое, настоящее и будущее – представлена раз и навсегда «замороженной» в одном четырехмерном блоке. По отношению к пространству-времени ничто не движется. То, что мы называем «моментами», – это определенные слои пространства-времени, и когда содержание этих слоев отличается друг от друга, мы называем это изменением или движением в пространстве.