Возрожденное время. От кризиса в физике к будущему вселенной

Привилегированное понятие глобального времени выделяет семейство наблюдателей, распределенных по вселенной, чьи часы измеряют указанное время. Это предполагает привилегированное состояние покоя, напоминающее понятие покоя Аристотеля или эфир из физики 19-го столетия, которые Эйнштейн разрушил своим изобретением СТО. Для физиков до Эйнштейна указанный эфир был необходим, поскольку световая волна нуждалась в среде, по которой она должна распространяться. Эйнштейн уничтожил его, поскольку его принцип относительности одновременности предполагает отсутствие эфира, отсутствие состояния, всегда и всюду покоящегося[126].

Тут не только противоречие, но также и причина для депрессии. Уничтожение эфира было великим триумфом целенаправленных рассуждений над ленивыми традициями мышления. Так легко думать о мире в терминах Аристотеля. Галилей и Ньютон установили относительность инерциальных систем отсчета, что сделало невозможным детектирование привилегированного состояния покоя через наблюдение за тем, как движутся тела. Но идея покоя как чего-то естественного все еще тихо пряталась в умах физиков, давая место эфиру в ожидании, когда теоретикам понадобится среда для распространения света. Только Эйнштейн имел проницательность, необходимую, чтобы все это вместе уничтожить. И, тем не менее, кажется, что у нас есть основания вернуться к идее привилегированного глобального понятия времени. Факт, что это противоречит триумфу Эйнштейна над эфиром, является психологическим барьером для принятия аргументов в пользу реальности времени всерьез — или, по меньшей мере, так было в моем случае.

Перед тем, как обсуждать, как теория может разрешить указанное противоречие, посмотрим на то, что должен сказать эксперимент. Привилегированное глобальное понятие времени предполагает привилегированного наблюдателя, часы которого измеряют это привилегированное время. Это противоречит относительности инерциальных систем отсчета, в соответствии с которой нет экспериментального или наблюдательного способа выделить наблюдателя, предположительно покоящегося, от других, движущихся с постоянной, но произвольной скоростью.

Первая вещь, на которую надо обратить внимание, это что вселенная устроена таким образом, что действительно выделяет привилегированное состояние покоя. Мы это знаем, потому что когда мы смотрим вокруг через наши телескопы, мы видим великое множество галактик, двигающихся прочь от нас примерно с той же скоростью в любом направлении. Но это может быть только правдой одного наблюдателя, поскольку кто-то, быстро удаляющийся от нас в пространство, будет видеть те галактики перед ним, с которыми он связан, двигающимися медленнее, чем галактики позади него. Более того, у нас есть хорошее свидетельство, что галактики однородно распределены в пространстве, по меньшей мере, когда их положение усреднено на достаточно большом масштабе, — то есть, вселенная кажется одинаковой, когда мы смотрим в любом направлении. Из этих фактов мы можем вывести, что в каждой точке в пространстве будет выделенный специальный наблюдатель, который видит галактики, удаляющиеся от него с той же скоростью в каждом направлении[127]. Так что движения галактик выделяют привилегированного наблюдателя и, следовательно, привилегированное состояние покоя в каждой точке пространства.

Другим способом выделить привилегированное семейство наблюдателей является использование космического микроволнового фона. Эти привилегированные наблюдатели видят КМФ, приходящий к ним с одинаковой температурой со всех направлений в небе[128].

К счастью, два семейства привилегированных наблюдателей совпадают. Галактики оказываются, в среднем, покоящимися в той же системе отсчета, в которой КМФ приходит к нам с той же температурой со всех направлений. Так что вселенная организована таким образом, что выделяет привилегированное состояние покоя. Но этот факт не обязательно противоречит принципу относительности движения. Теория может иметь симметрию, которая не соблюдается ее решениями. Иначе: Решения теорий часто нарушают симметрии теорий. Факт, что не имеется фундаментально привилегированного направления в пространстве, не предотвращает ветра, дующего сегодня с севера. Наша вселенная представляет собой только одно решение уравнений ОТО. Это одно решение может быть асимметричным — то есть, оно может включать привилегированное состояние покоя — без противоречия с тем принципом, что теория имеет симметрию. Вселенная могла стартовать путем, который нарушает симметрию.