Время, ритмы и паузы

С этого момента вера в абсолютную обоснованность причинности оставалась в силе до рождения квантовой физики, когда изучение элементарных частиц заставило физиков заменить причинность концепцией математической вероятности. Теперь стало невозможным давать какие-либо предсказания в отношении поведения отдельных частиц, предсказание можно было делать только в отношении очень больших множеств частиц. Тем не менее, это отражало не просто наше незнание физической картины, о чем свидетельствует использование вероятностей страховыми компаниями. А как сказал об этом Капра[110]:

«В квантовой теории мы пришли к осознанию вероятности как фундаментального свойства атомной реальности… Субатомные частицы не существуют — так чтобы об этом можно было говорить с полной уверенностью — в объективных областях пространства, но скорее проявляют „тенденцию к существованию“, а атомные события не происходят — так чтобы об этом можно было говорить с полной уверенностью — в определенный момент времени и определенным образом, но скорее проявляют „тенденцию к свершению“».

Таким образом, существует некоторая область неопределенности[111]. Эйнштейн сначала не смог принять этого и сказал Нильсу Бору свои знаменитые слова: «Бог не играет в кости!»

Квантовая физика столкнулась с другим фактом, связанным с проблемой времени еще более непосредственно: с так называемой симметрией направления времени. Пространственно-временной график, приведенный слева, можно интерпретировать либо как столкновение электрона и протона, либо как их рассеивание (электрон изображен направленной вверх стрелкой, протон — пунктирной линией), или как рассеивание позитрона и протона (позитрон изображен направленной вниз стрелкой). «Математический формализм теории поля предполагает, что эти линии можно интерпретировать двумя способами: либо как движение позитронов вперед во времени, либо как движение электронов назад во времени»[112]. Эту особенность мира субатомных частиц можно также изобразить в виде третьей диаграммы: электрон (сплошная линия) и фотон (пунктирная линия) приближаются друг к другу. В точке А фотон образует электронно-позитронную пару, электрон продолжает двигаться направо, позитрон — налево. В точке В позитрон сталкивается с исходным электроном и они аннигилируют, образуя фотон, который движется влево. Тем не менее, «мы можем также интерпретировать этот процесс как взаимодействие двух фотонов с одним электроном, который сначала движется вперед во времени, затем назад, а потом опять вперед»[113]. Поэтому мы можем интерпретировать этот процесс как четырехмерную структуру взаимосвязанных событий, которая не обладает каким-либо определенным направлением во времени, присущим ей[114].

Несмотря на это, «стрела времени» и причинность все еще сохраняют свою состоятельность во многих областях мира материи. Один из подходов для обнаружения более общей основы для описания протонов и нейтронов (являющихся наиболее фундаментальными формами частиц) заключается в использовании так называемой S-матрицы (матрицы рассеяния), впервые предложенной Вернером Гейзенбергом[115]. Круг просто отображает площадь, на которой сложный отдельно наблюдаемый процесс может иметь место. А иВ представляют собой две частицы (любого рода), которые в этом круге сталкиваются и при этом возникают две различные частицы С и П[116]. Теория S-матрицы игнорирует проблему точного определения положения отдельных частиц.

Использование S-матрицы подразумевает наличие нескольких базовых принципов[117]. Первый заключается в том, что вероятности реакции не должны зависеть от перемещения измерительного устройства в пространстве и времени, а также не должны зависеть от состояния движения наблюдателя. Второй состоит в том, что результат какой-либо конкретной реакции можно предсказать только с использованием вероятностей. Третий принцип относится к причинности: он говорит о том, что энергия и момент «передаются на расстояния в пространстве только частицами, и это происходит таким образом, что при одной реакции частица может создаваться, а при другой разрушаться, только если последняя реакция происходит после первой»[118]. Существует и четвертый фактор (Капра включил его в третий): он касается величин, при которых становится возможным образование новых частиц (хотя и непредсказуемых). При этих величинах математическая структура S-матрицы резко изменяется: «она сталкивается с тем, что математики называют „сингулярностью“. То, что S-матрица демонстрирует сингулярности, — следствие принципа причинности, но местоположение этих сингулярностей ей не определяется». (См. стр. 38).