Куда течет река времени

Новиков Игорь Дмитриевич

В этой точке, вообще говоря, может быть какая-то особенность на поверхности, например, острый пик — горка, но поверхность может быть и совершенно ровная, ничем не отличаться от других точек на глобусе. С. Хоукинг предположил, что в случае нашей Вселенной именно такая гладкость и имеет место. Иными словами он предположил, что Южный полюс — сингулярность нашей Вселенной, изображенный с использованием мнимого времени, ничем в пространстве-времени не выделяется от соседних мест.

< image l:href="#" />

Тогда начальное состояние Вселенной должно быть максимально гладким — упорядоченным. Хотя в этом состоянии пространственные размеры Вселенной (длины параллелей) равны нулю,

но тем не менее эта точка ничуть не более особенна, чем Южный полюс на нашей планете. Мы эту сингулярность можем мысленно «проходить» на картинке с мнимым временам, никак не отличая ее от других точек, точно так же, как можем пересекать в путешествии Южный полюс Земли, ничего особенного не испытывая.

Но теперь давайте обратим внимание на следующее. Если мы находимся в нашей картинке в стороне от Южного полюса, то легко различаем, в каком направлении лежит сингулярность — полюс. Это направление к югу. В этом направлении «на юг» находится прошлое — начало расширения Вселенной. В направлении «на север» находится будущее — дальнейшее увеличение размеров Вселенной. Но давайте теперь станем на самый Южный полюс — сингулярность. Эта точка ничем не выделяется, здесь такая же гладкая поверхность, как и рядом, но отсюда расходятся меридианы. Из Южного полюса нельзя двигаться «на юг» — в прошлое. Все пути ведут только на север — в будущее.

Вопрос о том, что было раньше сингулярности в этой картинке, становится бессмысленным. Ибо понятия «раньше» в этой точке — полюсе — не существует. Это все равно, что спросить, что находится южнее Южного полюса. Подобный вопрос явно бессмыслен. Этот пример демонстрирует ситуацию, когда время конечно и никакого бесконечно далекого прошлого нет, но нет и начала времени, нет какого-то его «края».

Давайте теперь вернемся к вопросу о направлении стрелы времени в нашей Вселенной вдали от сингулярности.

Согласно гипотезе С. Хоукинга и гипотезам других авторов начальная сингулярность должна быть гладкой. Но это начальное состояние не может быть совершенно упорядоченным, так как тогда оно противоречило бы соотношению неопределенностей квантовой механики (мы говорили об этом соотношении в главе «Путешествие в необычные глубины»). Следовательно, должны быть хотя бы небольшие отклонения от совершенного порядка, небольшие флуктуации, обусловленные соотношением неопределенностей. В начале жизни Вселенной неоднородности эти малые, но через миллиарды лет они развиваются в галактики, формируя крупномасштабную структуру. А почти полный порядок переходит во все больший и больший беспорядок, что и определяет «термодинамическую стрелу времени».

После появления разумных существ, по истечении миллиардов лет, «психологическая стрела времени», как мы знаем, совпадает с «термодинамической стрелой».

Ну а как быть с третьей стрелой времени — «космологической», определяемой направлением расширения Вселенной, увеличением ее размеров?

В наше время направление этой стрелы совпадает с направлением двух упомянутых. Но возможно, что так будет не всегда. Если плотность материи во Вселенной превышает критическое значение, то в будущем наступит момент, когда расширение сменится сжатием. В этот момент сменит свое направление и «космологическая стрела времени», а две остальные по-прежнему будут указывать то же направление. И между тремя стрелами времени возникнет рассогласование.

С. Хоукинг первоначально предполагал, что в момент поворота «космологической стрелы времени» также поменяет ориентацию и две другие стрелы, так что согласование остается. Но в конце концов ему пришлось изменить свое мнение и признать, что никакого изменения «термодинамической» и «психологической» стрел времени происходить не будет.

«Как следует поступить, если вы сделали ошибку, подобную этой?» — спрашивал он и отвечал:

«Некоторые люди никогда не допускают, что они ошиблись, и продолжают находить новые, часто взаимно несогласующиеся, аргументы в поддержку своего мнения — так делал Эддингтон, выступая против теории черных дыр. Другие прежде всего провозглашают, что они никогда в действительности не поддерживали ошибочную точку зрения, или же если и поступали так, то это делалось только для того, чтобы показать, что такая точка зрения противоречива. Мне кажется, что гораздо лучше и менее унизительно для себя будет, если вы печатно признаете, что были не правы. Хороший пример этого дал Эйнштейн, когда назвал космологическую константу, которую он ввел, пытаясь построить эстетическую модель Вселенной, крупнейшей ошибкой своей жизни».

К этому можно добавить еще следующее. Когда Эйнштейн понял, что его возражения против теории Фридмана ошибочны, он специально опубликовал статью, в которой без всяких оговорок признал, что ошибался, что Фридман прав и работа Фридмана открывает новые горизонты в науке.

Но есть и другая сторона обнаружения допущенной ошибки. Ведь если ты сам или кто-то другой разобрался в физическом процессе и обнаружил допущенный тобой промах, то это тоже творческий процесс, вскрывающий стороны явления, которые по крайней мере тебе не были известны или были неясны. Этому настоящие ученые радуются, а не высказывают досаду (хотя, конечно, абсолютно однозначных, так сказать, «чистых» чувств не бывает и радость может сплетаться со следами досады на себя и с другими ощущениями, но в любой реакции есть главный лейтмотив). Советский физик В. Гинзбург рассказывал, что, разбирая процессы так называемого переходного излучения, он решил, будто открыл возможность создания специального счетчика частиц. Однако затем понял, что ошибся, и так написал об этом: «Допущенная ошибка оказалась довольно интересной, и ее понимание доставило почти такое же (впрочем, весьма скромное) удовольствие, как и «изобретение» самого счетчика».

Вернемся снова к направлениям стрел времени. Спрашивается, почему мы живем все же в такую эпоху, когда все они согласованно смотрят в одном направлении, если в будущем возможна эпоха, когда наступит рассогласование?

Ответ может оказаться связанным с антропным принципом. Дело в том, что разумная жизнь в нашей Вселенной могла зародиться не во все эпохи ее эволюции. Она не могла возникнуть в далеком прошлом, когда не было ни планет, ни звезд, а температура была крайне высока. По-видимому, известные нам формы жизни не могут зарождаться и в далеком будущем, когда погаснут звезды или вообще распадется все вещество. Вселенная в будущем, когда начнет сжиматься, будет совсем не похожа на сегодняшнюю. По-видимому, в тех условиях, если какие-то формы разумной жизни и будут возможны (а я в это верю), то они будут очень сильно развитые и изменившиеся, совсем непохожие на сегодняшнюю. Следует учесть, что наша цивилизация очень молода и жизнь в известной нам форме могла зародиться только на планете, согреваемой звездой типа нашего Солнца. Необходимо еще учесть, что существование таких звезд и планет возможно только на стадии расширения Вселенной, когда есть запас ядерной энергии в веществе, из которого формируются звезды. Теперь ясен становится ответ.

Мы, как молодая цивилизация, можем существовать только на стадии расширения Вселенной, когда все три стрелы времени совпадают.

* *

*

Приведенные в этой главе соображения в значительной степени представляют «смесь», в которую входят и надежно установленные факты, и гипотезы, требующие проверки, и смутные догадки.

Еще раз повторим, что завеса над природой времени и его удивительными свойствами только начинает приоткрываться.

ПРОТИВ ТЕЧЕНИЯ