Geum.ru

Ткань космоса: Пространство, время и структура реальности

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   ...   47   48   49   50   51   52   53   54   ...   66


Теперь имеется головоломная проблема. Кто должен был подсказать переворачивающую основы статью моей матери? Определенно не я. Я изучил результаты, прочитав их в ее статье. Однако, как моя мать могла получить результат, когда она написала только то, что я ей сказал? Конечно, проблема здесь на самом деле не только в подсказке, – проблема в том, откуда взялось новое знание, новое прозрение и новое понимание, представленное в статье моей матери. На кого я могу указать и сказать: "Этот человек или этот компьютер явился источником новых результатов"? У меня озарения не было, не было его и у моей матери, это не касалось никого другого, и мы не использовали компьютер. Тем не менее, как-то все эти замечательные результаты оказались в ее статье. Очевидно, в мире, который позволяет путешествие как в будущее, так и в прошлое, знания могут материализоваться из разреженного воздуха. Хотя это не совсем уж так парадоксально, как предотвращение вашего собственного рождения, это безусловно странно.


Что мы можем сделать с таким парадоксом и странностью? Должны ли мы заключить, что раз уж путешествия во времени в будущее допускаются законами физики, любая попытка вернуться в прошлое должна провалиться? Некоторые определенно думают так. Но, как мы сейчас увидим, имеются пути в обход сложной проблемы, на которую мы натолкнулись. Это не означает, что путешествия в прошлое возможны, – это отдельная проблема, которую мы коротко рассмотрим, – но это показывает, что путешествия назад во времени не могут быть просто исключены обращением к загадке, которую мы только что обсудили.


Пересмотр загадки


Повторим, что в Главе 5 мы обсуждали течение времени с точки зрения классической физики и натолкнулись на образ, который существенно отличается от нашей интуитивной картины. Аккуратные размышления привели нас к представлению о пространстве-времени как о блоке льда, в котором каждый момент навсегда заморожен на месте, в противоположность привычному образу времени как реки, несущей нас вперед от одного момента к следующему. Эти замороженные моменты группируются в разные виды настоящего – в события, которые происходят в одно и то же время, – разным образом у наблюдателей, находящихся в разных состояниях движения. И чтобы обобщить эту гибкость разрезания блока пространства-времени на различные понятия "сейчас", мы также использовали эквивалентную аналогию, в которой пространство-время выглядит как батон хлеба, который может быть разрезан под разными углами.


Но, независимо от аналогии, урок Главы 5 в том, что моменты – события, составляющие пространственно-временной батон, – просто есть. Они вечные. Каждый момент – каждое событие или происшествие – существует, точно так же, как каждая точка в пространстве существует. Моменты не приходят на мгновение к жизни, когда освещаются "пятном света" от присутствия наблюдателя; этот образ хорошо согласуется с нашей интуицией, но не выдерживает логического анализа. Вместо разового освещения моменты освещаются всегда. Моменты не изменяются. Моменты есть. Быть освещенным является просто одним из многих неизменных свойств, которые составляют момент. Это особенно очевидно из показательной, хотя и воображаемой точки зрения Рис. 5.1, на котором показаны все события, составляющие историю вселенной; они все здесь, статические и неизменные. Различные наблюдатели не согласятся с тем, какие события происходя одновременно, – они делают временной разрез пространственно-временного батона под разными углами, – но полный батон и его составляющие события буквально универсальны.


Квантовая механика предлагает определенные модификации к такому классическому взгляду на время. Например, мы видели в Главе 12, что на экстремально коротких расстояниях пространство и пространство-время становятся неизбежно волнистыми и ухабистыми. Но (Глава 7) полная оценка квантовой механики и времени требует разрешения проблемы квантовомеханического измерения. Одно из предложений, как это сделать, многомировая интерпретация, особенно уместна для переписывания парадоксов, возникающих от путешествий во времени, и мы обсудим ее в следующей секции. Но в этой секции давайте останемся на классической почве и подведем описание пространства-времени в виде блока льда/батона хлеба к рассмотрению этой загадки.


Возьмем парадоксальный пример вашего возвращения назад во времени и предотвращения встречи ваших родителей. Интуитивно мы все знаем, что это должно означать. Перед вашим путешествием во времени в прошлое ваши родители встретились, – скажем, когда пробила полночь 31 декабря 1965*, на новогодней вечеринке, – и в свое время ваша мать родила вас. Затем много лет спустя вы решили отправиться в прошлое, – назад в 31 декабря 1965, – и оказавшись там, вы изменяете вещи; в особенности, вы удерживаете ваших родителей на расстоянии друг от друга, предотвращая ваше собственное зачатие и рождение. Но теперь столкнем это интуитивное описание с более полным рассмотрением описания времени в виде пространственно-временного батона.


(*)"Конечно, я на самом деле должен сказать 1 января 1966, но не будем об этом беспокоиться."


По своей сути, интуитивное описание теряет смысл, поскольку оно предполагает, что моменты могут быть изменены. Интуитивная картина воображает бой часов в полночь 31 декабря 1965 (используя стандартную земную шкалу времени), как "изначально" бывший момент встречи ваших родителей, но воображает дальше, что ваше вмешательство "впоследствии" изменяет вещи так, что с боем часов в полночь 31 декабря 1965 между вашими родителями оказались мили, если не континенты. Проблема с этим изложением событий, однако, в том, что моменты не изменяются; как мы видели, они просто есть. Пространственно-временной батон существует фиксированно и неизменно. Не имеет смысла для моментов быть "изначально" в одной ситуации, а "впоследствии" быть в другой ситуации.


Если вы переместились во времени в декабрь 1965, тогда вы были там, вы всегда были там, вы всегда будете там, вы никогда не будете в другом месте. 31 декабря 1965 не происходило дважды с вашим отсутствием в дебюте, но с присутствием "на бис". С точки зрения вечности на Рис. 5.1 вы существуете – статично и неизменно – в разных местах пространственно-временного батона. Если сегодня вы запустили вашу машину времени, чтобы она послала вас в 11:50 вечера 31 декабря 1965, тогда этот последний момент будет среди положений в пространственно-временном батоне, в которых вы можете быть найдены. Но ваше присутствие на праздновании Нового 1965 года будет вечным и не подлежащим изменению свойством пространства-времени.


Это рассмотрение все еще приводит нас к странным заключениям, но оно позволяет избежать парадокса. Например, вы появились в пространственно-временном батоне в 11:50 вечера 31 декабря 1965, но перед этим моментом там не было записи о вашем существовании. Это странно, но не парадоксально. Если некий парень увидел ваше появление в 11:50 вечера и спросил вас с испугом в глазах, откуда вы взялись, вы можете невозмутимо ответить: "Из будущего". В этом сценарии, по крайней мере, до настоящего времени, мы не попадали в логический тупик. Конечно, вещи получатся более интересными, если вы затем попытаетесь выполнить вашу миссию и удержать ваших родителей от встречи. Что произойдет? Ну, тщательно придерживаясь точки зрения "пространственно-временного" блока, мы неизбежно придем к заключению, что вы не сможете добиться успеха. Не важно, что вы сделаете на этом зловещем новогоднем празднике, вы потерпите неудачу. Удержать ваших родителей на расстоянии друг от друга, – в то время как это кажется находящимся в пределах достижимых для вас вещей, – на самом деле означает логическую белиберду. Ваши родители встретились с боем часов в полночь. Вы были там. И вы "всегда" были там. Каждый момент просто есть; он не изменяется. Применение концепции изменения к моменту имеет почти такой же смысл, как применение психоанализа к камню. Ваши родители встретились с боем часов в полночь 31 декабря 1965 и ничто не может изменить этого, поскольку их встреча является непреложным, неизменным событием, вечно занимающим свое пятнышко в пространстве-времени.


Фактически, теперь, когда вы думаете об этом, вы вспоминаете, что однажды в вашем детстве, когда вы спросили своего отца, на что было похоже предложение вашей матери, он сказал вам, что он никогда не планировал предложить ей руку. Он просто встретил вашу мать перед тем, как задать главный вопрос. Но примерно за десять минут до полуночи на новогодней вечеринке он был так напуган, увидев возникновение человека из ничего, – человека, который заявил, что он из будущего, – что когда он встретился с вашей матерью, он решил сделать ей предложение прямо на месте.


Смысл в том, что полный и неизменный набор событий в пространстве-времени с необходимостью подгоняет их друг к другу в гармоничное самосогласованное целое. Вселенная создает смысл. Если вы путешествуете назад во времени в 31 декабря 1965, вы на самом деле выполняете ваше собственное предназначение. В пространственно-временном батоне там имелся некто, присутствующий в 11:50 вечера 31 декабря 1965, кто не был там в более раннее время. С воображаемой внешней точки зрения на Рис. 5.1, вы были бы в состоянии увидеть это непосредственно; вы также смогли бы неопровержимо увидеть, что эта персона есть вы в вашем текущем возрасте. Для этих событий, произошедших десятилетия назад, чтобы сохранить смысл, вы должны отправиться назад во времени в 1965. Более того, с нашей сторонней точки зрения мы можем увидеть вашего отца, задающего вам вопрос точно после 11:50 вечера 31 декабря 1965, выглядящего испуганным, убегающего и встречающего вашу мать в полночь; немногим далее вдоль батона вы можете увидеть бракосочетание ваших родителей, ваше рождение, ваше дальнейшее детство и, еще позже, ваше вступление в машину времени. Если путешествия во времени были бы возможны, мы уже не смогли бы объяснять события в одно время исключительно в терминах событий в более ранние времена (с любой заданной точки зрения); но полная совокупность событий с необходимостью составляла бы осмысленную, логически последовательную, непротиворечивую историю.


Как подчеркивалось в последней секции, это не означает при любом напряжении воображения, что путешествия во времени в прошлое возможны. Но это строго показывает, что обозначенные парадоксы, такие как предотвращение вашего собственного рождения, сами возникли из логических ошибок. Если вы путешествуете во времени в прошлое, вы можете изменить его не более, чем вы можете изменить число π. Если вы путешествуете в прошлое, вы есть, были и всегда будете частью прошлого, той самой частью, которая привела вас к путешествию туда.


С внешней точки зрения на Рис. 5.1 это объяснение как убедительно, так и логически последовательно. Обследуя всю полноту событий в пространственно-временном батоне, мы видим, что она сцеплена с жесткой структурой космического кроссворда. Однако, с вашей точки зрения на 31 декабря 1965, вещи все еще загадочны. Я утверждал выше, что даже если вы могли бы попытаться удержать ваших родителей от встречи, в классическом подходе вы не добились бы успеха в этой задаче. Вы можете видеть, как они встречаются. Вы можете даже помочь их встрече, возможно, нечаянно, как я коротко изложил. Вы могли бы отправляться назад во времени неоднократно, так что там присутствовало бы много вас, каждый с намерением предотвратить союз ваших родителей. Но, чтобы успешно предотвратить встречу ваших родителей, должно было бы измениться нечто, в отношении чего концепция изменения бессмысленна.


Но даже после осмысления этих абстрактных наблюдений, мы можем попытаться спросить: Что остановит вас от достижения цели? Если вы стоите на вечеринке в 11:50 вечера и видите вашу юную мать, что остановит вас от того, чтобы увезти ее? Или, если вы видите вашего юного отца, что остановит вас от того, чтобы – о, ужасно даже просто сказать это, – застрелить его? Разве вы не имеете свободы воли? Это именно то место, где с некоторыми допущениями может вступить в игру квантовая механика.


Свобода воли, многомирье и путешествие во времени


Свобода воли коварная проблема даже в отсутствие усложняющего фактора путешествия во времени. Законы классической физики детерминистичны. Как мы говорили ранее, если вы знаете точно, каковы вещи сейчас (положения и скорости каждой частицы во вселенной), законы классической физики скажут вам точно, каковы вещи были или будут в любой выбранный вами момент. Уравнения не зависят от предполагаемой свободы человеческой воли. Некоторые понимают, что это означает, что в классической вселенной свобода воли должна быть иллюзией. Вы сделаны из собрания частиц, так что, если законы классической физики должны были определять все относительно ваших частиц в любой момент, – где они были, как они двигались и так далее, – ваша сознательная способность определять ваши собственные действия оказывается полностью подорванной. Это рассуждение убеждает меня, но те, кто верит, что мы являемся чем-то большим, чем сумма наших частиц, могут не согласиться.


В любом случае применимость таких наблюдений ограничена, поскольку наша вселенная является квантовой, а не классической. В квантовой физике, физике реального мира, имеется схожесть с такой классической точкой зрения; имеются также потенциально главнейшие различия. Как вы читали в Главе 7, если вы знаете квантовую волновую функцию прямо сейчас для каждой частицы во вселенной, уравнение Шредингера подскажет вам, какой волновая функция была или будет в любой другой выбранный вами момент времени. Эта часть квантовой физики полностью детерминистична, точно так же, как и в классической физике. Однако, акт наблюдения усложняет квантовомеханическую историю и, как мы видели, все еще подогревает дебаты вокруг проблемы квантового измерения до крайних пределов. Если физики однажды придут к заключению, что уравнение Шредингера это все, что есть в квантовой механике, тогда квантовая физика в целом будет во всех отношениях так же детерминистична, как и классическая физика. Как и с классическим детерминизмом, некоторые могут сказать, что это означает, что свобода воли есть иллюзия; другие так не скажут. Но если мы в настоящее время потеряли часть квантовой истории, – если переход от вероятностей к определенным результатам требует чего-то вне стандартной квантовомеханической схемы, – тогда, как минимум, возможно, что свобода воли может найти конкретное воплощение в физических законах. Мы можем однажды найти, что, как рассуждают некоторые физики, акт сознательного наблюдения является существенным элементом квантовой механики, будучи катализатором выделения одного результата из квантового тумана.[9] Персонально мне это кажется экстремально маловероятным, но я не знаю пути, как избежать этого.


Результат тот, что статус свободы воли и ее роль внутри фундаментальных физических законов остаются неясными. Так что рассмотрим обе возможности, когда свобода воли есть нечто иллюзорное и когда свобода воли есть нечто реальное.


Если свобода воли иллюзия, и если путешествия во времени в прошлое возможны, тогда ваша неспособность предотвратить встречу ваших родителей не является загадкой. Хотя вы чувствуете так, как если бы вы имели контроль над вашими действиями, законы физики на самом деле дергают за ниточки. Когда вы идете, чтобы похитить вашу мать или застрелить вашего отца, законы физики оказываются на пути. Машина времени высадит вас в неправильной точке города, и вы прибудете после встречи ваших родителей; или вы попытаетесь нажать курок и пистолет выдаст осечку; или вы нажмете курок, но промажете мимо цели и вместо вашего отца умрет только его соперник на руку вашей матери, освободив путь для их союза; или, возможно, когда вы остановите машину времени, вы больше не захотите предотвращать встречу ваших родителей. Безотносительно к вашим намерениям, когда вы войдете в машину времени, ваши действия, когда вы выйдете, будут частью согласованного пространственно-временного сопротивления. Законы физики побьют все попытки противоречить логике. Все, что вы делаете, приспособится к ней совершенно. Это всегда было и всегда будет. Вы не сможете изменить неизменяемое.


Если свобода воли не иллюзия, и если путешествия во времени в прошлое возможны, квантовая физика дает альтернативные предположения для того, что может случиться, и это заметно отличается от формулировок, базирующихся на классической физике. Одна особенно убедительная схема, защищаемая Дойчем, использует многомировую интерпретацию квантовой механики. Вспомним из Главы 7, что в многомировой схеме каждый потенциальный исход, содержащийся в квантовой волновой функции, – проекция спина частицы такая или этакая, другая частица здесь или там, – реализуется в своей собственной, отдельной параллельной вселенной. Вселенная, о которой мы осведомлены в каждый данный момент времени, является лишь одной из бесконечного числа других, в которых каждая возможная эволюция, допустимая квантовой физикой, отдельно реализуется. В этой схеме попытка предположить, что свобода, которую мы чувствуем, чтобы сделать тот или этот выбор, отражает нашу возможность попасть в следующий момент в ту или иную параллельную вселенную. Конечно, поскольку через параллельные вселенные рассыпано бесконечно много копий вас и меня, концепции персональной идентичности и свободы воли нуждаются в интерпретации в этом расширенном контексте.


Поскольку есть путешествие во времени и потенциальные парадоксы, многомировая интерпретация предлагает новое решение. Когда вы перемещаетесь в 11:50 вечера в 31 декабря 1965, выхватываете ваше оружие, нацеливаете его на вашего отца и нажимаете курок, пистолет срабатывает и вы добиваетесь запланированной цели. Но поскольку это не то, что произошло во вселенной, из которой вы отправились в свою одиссею во времени, ваше путешествие должно произойти не только во времени, оно также должно произойти из одной параллельной вселенной в другую. Параллельная вселенная, в которой вы теперь находитесь, будет той, в которой ваши родители никогда не встретятся – вселенная, в которой нас убеждает многомировая интерпретация, находится не здесь (поскольку каждая возможная вселенная, совместимая с законами квантовой физики, находится не здесь). Так что в этом подходе мы не сталкиваемся с логическим парадоксом, поскольку имеются различные версии данного момента, каждый из который расположен в отдельной параллельной вселенной; в многомировой интерпретации как будто имеется бесконечно много пространственно-временных батонов, а не только один. В начальной вселенной ваши родители встретились 31 декабря 1965, вы родились, вы выросли, вы накопили неприязнь к своему отцу, вы заинтересовались путешествиями во времени, и вы отправились в такое путешествие в 31 декабря 1965. Во вселенной, в которой вы оказались, ваш отец был убит перед встречей с вашей матерью 31 декабря 1965 убийцей, утверждавшим, что он его сын из будущего. Ваш аналог никогда не рождался в этой вселенной, и это правильно, поскольку вы, который нажал на курок, имел родителей. Просто это то, что произошло в жизни в другой параллельной вселенной. Поверит ли кто-нибудь в этой вселенной в вашу историю или, вместо этого, вы будете выглядеть сумасшедшим, я не могу сказать. Но что ясно, так это то, что в каждой вселенной – в той, которую вы покинули, и в той, куда вы прибыли, – мы избегаем противоречащих самим себе обстоятельств.


Более того, даже в этом расширенном контексте ваша экспедиция во времени не изменила прошлого. Во вселенной, которую вы достигли, выше присутствие в 11:50 вечера 31 декабря 1965 не изменило этот момент: в этой вселенной вы присутствовали и всегда будете присутствовать в этот момент. Еще раз, в многомировой интерпретации каждая физически состоятельная последовательность событий происходит в одной из параллельных вселенных. Вселенная, которую вы достигли является одной из тех, в которых акты убийства, которые вы избрали, были реализованы. Ваше присутствие 31 декабря 1965 и все увечья, которые вы нанесли, являются частью не подлежащей изменению ткани реальности данной вселенной.


Многомировая интерпретация предлагает аналогичное разрешение для проблемы знаний, кажущихся материализовавшимися из ниоткуда, как в сценарии с написанной моей матерью решающей статьей по теории струн. В соответствии с многомировой интерпретацией в одной из мириадов параллельных вселенных моя мать быстро достигла уровня эксперта в теории струн и все, что я прочитал в ее статье, основано на ее собственных открытиях. Когда я предпринял мою экскурсию в будущее, моя машина времени доставила меня в такую вселенную. Результаты, которые я прочитал в статье моей матери, когда я был там, на самом деле были открыты аналогом моей матери в этом мире. Затем, когда я вернулся назад во времени, я попал в другую параллельную вселенную, одну из тех, где моя мать с трудом понимает физику. После многолетних попыток обучить ее, я сдался и, в конце концов, сказал ей, что написать в статье. Но в этом сценарии нет головоломки, связанной с тем, кто ответственен за прорыв. Открывателем является аналог моей матери во вселенной, в которой она гений в физике. Все, что произошло в результате моих различных путешествий во времени, так это то, что ее открытие было передано аналогу ее самой в другой параллельной вселенной. Предположение, что вы нашли параллельную вселенную, легче принять на веру, чем открытия без автора, – спорное утверждение, но оно обеспечивает менее непостижимое объяснение взаимосвязи знания и путешествия во времени.


Ни одно из предположений, которые мы обсуждали в этой или в предыдущих секциях, не является необходимым решением загадок и парадоксов путешествия во времени. Напротив, эти предположения нужны, чтобы показать, что загадки и парадоксы не исключают путешествия в прошлое, поскольку на нашем сегодняшнем уровне понимания физика обеспечивает возможный путь, чтобы обойти проблемы. Но неудача попытки вычеркнуть что-нибудь далеко не является доказательством его возможности. Так что мы теперь зададим главный вопрос:


Возможно ли путешествие во времени в прошлое?


Наиболее здравомыслящие физики ответят нет. Я скажу нет. Но, в отличие от определенного "нет", которое вы получите, если спросите, позволяет ли СТО массивным объектам ускориться до скорости света, а затем превзойти ее, или позволяет ли теория Максвелла частице с единичным электрическим зарядом распасться на частицы с двойным электрическим зарядом, это "нет" ограниченное.