Структура реальности
Шрифт:
Вот как все должно произойти, если концепция времени свободна от присутствия перекрывающих рамок времени, которое является внешним по отношению к физической реальности. Временная печать снимка — это показания некоторых естественных часов, существующих в пределах этой вселенной. На некоторых снимках — на тех, которые содержат человеческую цивилизацию, например, — существуют действительные часы. На других — существуют физические переменные — такие, как химический состав Солнца или всей материи в пространстве, — которые можно рассматривать как часы, потому что они принимают определенные, отличные значения на разных снимках, по крайней мере, в пределах определенной области пространства-времени. Мы можем стандартизировать и градуировать их, чтобы согласовать друг с другом в местах их совпадения.
Мы можем восстановить пространство-время, используя внутренний порядок, определяемый законами физики. Мы начинаем с любого из снимков. Затем мы вычисляем, как должны выглядеть предыдущий и последующий снимки, находим эти снимки в оставшемся наборе и приклеиваем их к обоим сторонам исходного снимка. Повторение этих действий воссоздает все пространство-время. Такие вычисления слишком сложны, чтобы их можно было выполнить в реальной жизни, но они приемлемы в мысленном эксперименте, в котором мы представляем себя
Предсказуемость одного события из другого не означает, что эти события являются причиной и следствием. Например, электродинамическая теория гласит, что все электроны переносят один и тот же заряд. Следовательно, используя эту теорию, мы можем предсказать — и часто предсказываем — результат измерения одного электрона, исходя из результата измерения другого. Но ни один результат не был причиной другого. В действительности, насколько нам известно, величина заряда электрона не была вызвана никаким физическим процессом. Возможно, ее «вызывают» сами законы физики (хотя законы физики, насколько они нам сейчас известны, не предсказывают заряд электрона; они просто говорят, что все электроны имеют один и тот же заряд). Но, в любом случае, это пример событий (результатов измерений электронов), одно из которых можно предсказать, исходя из другого, но которые не делают случайного вклада друг в друга.
Вот еще один пример. Если мы наблюдаем, где находится один элемент полностью собранной мозаики, и знаем формы всех элементов и то, что они правильно собраны, мы можем предсказать, где находятся все оставшиеся элементы. Но это не значит, что элемент, местоположение которого мы наблюдаем, является причиной того, что все оставшиеся элементы находятся там, где они находятся. Существует ли такое причинно-следственное отношение зависит от того, как собирали всю мозаику. Если наблюдаемый нами элемент положили первым, то он действительно является одной из причин нахождения других элементов там, где они находятся. Если первым положили другой элемент, то положение наблюдаемого нами элемента было следствием этого, а не причиной. Но если бы мозаику создали единственным проходом лезвия, имеющего форму этой мозаики, и никогда не разбирали, то ни одно из положений элементов не было бы ни причиной, ни следствием Других положений. Их не собирали бы в любом порядке, а создали бы одновременно, в таком положении, что правила мозаики уже были бы соблюдены, что сделало бы эти положения взаимно предсказуемыми. Тем не менее, ни одно из них не стало бы причиной других.
Детерминизм физических законов о событиях в пространстве-времени подобен предсказуемости правильно собранной мозаики. Законы физики определяют, что происходит в один момент, исходя из того, что происходит в другой, точно так же, как правила мозаики определяют положения некоторых элементов, исходя из положения других. Но как и в случае с мозаикой, то, являются ли события в различные моменты причиной друг друга или нет, зависит от того, как сложились моменты. Глядя на мозаику, мы не можем сказать, была ли она собрана по кусочкам. Но в случае с пространством-временем нам известно, что бессмысленно «класть» один момент за другим, поскольку это было бы потоком времени. Следовательно, мы знаем, что даже несмотря на то, что некоторые события можно предсказать, исходя из других событий, ни одно событие в пространстве-времени не являлось причиной другого. Мне хотелось бы еще раз подчеркнуть, что все это соотносится с доквантовой физикой, в которой все, что происходит, происходит в пространстве-времени. Однако мы видим, что пространство-время несовместимо с существованием причинно-следственного отношения. Дело не в том, что люди ошибаются, когда говорят, что определенные физические события являются причиной и следствием друг друга, дело в том, что интуиция несовместима с законами физики пространства-времени. Однако это нормально, поскольку физика пространства-времени ложна.
В главе 8 я сказал, что для того, чтобы какой-либо объект стал причиной своей собственной репликации, должны быть выполнены два условия: во-первых, этот объект действительно должен реплицироваться; и во-вторых, большая часть его вариантов в этой же самой ситуации не должна реплицироваться. Это определение реализует идею о том, что причина — это нечто важное для ее следствий, а также работающее для причинно-следственного отношения в целом. Чтобы X стало причиной Y, должны выполняться два условия: во-первых, что как X, так и Y, происходят, и во-вторых, что Y не произошел бы, если бы X был другим. Например, причиной жизни на Земле был солнечный свет, потому что как солнечный свет, так и жизнь произошли на Земле и потому что жизнь не появилась бы, не будь солнечного света.
Таким образом, рассуждение о причинах и следствиях неизбежно касается и вариантов причин и следствий. Один из таких вариантов всегда говорит, что произошло бы, если бы, при прочих равных условиях, такое-то событие было другим. Историк мог бы высказать следующее суждение, что «если бы Фарадей умер в 1830 году, то развитие техники задержалось бы на двадцать лет». Смысл этого суждения кажется совершенно ясным и, поскольку в действительности Фарадей не умер в 1830 году, а открыл электромагнитную индукцию в 1831, довольно убедительным. Это все равно, что сказать, что открытие Фарадея, а следовательно, и то, что он не умер, частично стало причиной произошедшего технического прогресса. Но что значит, в контексте физики пространства-времени, рассуждать о будущем несуществующих событий? Если в пространстве-времени не было такого события, как смерть Фарадея в 1830 году, то там нет и последствий этого события. Конечно, мы можем представить пространство-время, содержащее такое событие; но тогда, поскольку мы всего лишь представляем его, мы также можем представить, что оно содержит любые, желаемые нами последствия. Мы можем представить, например, что за смертью Фарадея последовало ускорение технического прогресса. Мы можем попытаться обойти эту двусмысленность, представляя только такие пространства-времена, в которых, несмотря на отличие рассматриваемого события от того, которое имело место в действительном пространстве-времени, действуют те же самые законы физики. Неясно, что оправдывает подобное ограничение нашего воображения, но, в любом случае, если действуют те же самые законы физики, то рассматриваемое событие не могло бы быть другим, потому что законы недвусмысленно определяют его, исходя из предшествующей истории. Таким образом, пришлось бы представить и другую предшествующую историю. Насколько другую? Историческое следствие нашего придуманного изменения критически зависит от того, что мы будем подразумевать под «прочими равными условиями». А это имеет двойной смысл, от которого невозможно избавиться, поскольку существует бесконечно много способов представить такое положение вещей до 1830 года, которое привело бы к смерти Фарадея в этом году. Некоторые из этих вещей несомненно привели бы к ускорению технического Прогресса, а другие — к замедлению. К каким из них мы обращаемся в своем высказывании «если… то…»? Что считается «прочими равными условиями»? Как бы мы ни старались, мы не преуспеем в устранении этой двусмысленности в рамках физики пространства-времени. Невозможно избежать того факта, что в пространстве-времени в точности одно событие имеет место в реальности, а все остальное — фантазии.
Мы вынуждены сделать вывод, что в физике пространства-времени условные высказывания с ложными посылками («если бы Фарадей умер в 1830 году…») не имеют смысла. Логики называют такие высказывания условными высказываниями, противоречащими фактам, и определяют их как традиционно парадоксальные. Все мы знаем, что значат такие высказывания, однако как только мы пытаемся точно изложить их смысл, кажется, что он тут же улетучивается. Источник этого парадокса не в логике и не в лингвистике, а в физике — в ложной физике пространства-времени. Физическая реальность — это не пространство-время. Это гораздо большая и более многообразная категория, мультиверс. В первом приближении мультиверс подобен огромному количеству сосуществующих и мало взаимодействующих пространств-времен. Если пространство-время подобно пачке снимков, причем каждый снимок является всем пространством в один момент, то мультиверс подобен огромной коллекции этих пачек. Даже это (как мы увидим) немного неправильное изображение мультиверса уже способно согласовать причины и следствия. Поскольку в мультиверсе почти определенно есть несколько вселенных, в которых Фарадей умер в 1830 году, то отстал ли технический прогресс в этих вселенных от нашего технического прогресса — вопрос факта (который является объективным, хотя его и невозможно увидеть). В том, к каким вариантам нашей вселенной относится противоречащее фактам «если бы Фарадей умер в 1830 году…», нет ничего произвольного: оно относится к тем вариантам, которые действительно имеют место где-то в мультиверсе. Именно это устраняет двойственность. Обращение к воображаемым вселенным не работает, потому что мы можем представить любые желаемые нами вселенные в любых желаемых нами соотношениях. Но в мультиверсе вселенные присутствуют в определенных соотношениях, так что имеет смысл говорить, что некоторые типы событий «очень редки» или «очень часты» в мультиверсе и что некоторые события следуют за другими «в большинстве случаев». Большая часть логически возможных вселенных не присутствует совсем — например, не существует вселенных, в которых заряд электрона отличался бы от заряда электрона в нашей вселенной или в которых не работали бы законы квантовой физики. Законы физики, к которым неявно обращается противоречащее фактам высказывание, — это законы, которые действительно работают в других вселенных, а именно, законы квантовой теории. Следовательно, высказывание «если… то…» можно определенно принять как означающее, что «в большинстве вселенных, в которых Фарадей умер в 1830 году, технический прогресс отстал от нашего». В общем, мы можем сказать, что событие X является причиной события Y в нашей вселенной, если как X, так и Y происходят в нашей вселенной, но в большинстве вариантов нашей вселенной, в которых X не происходит, Y также не происходит.
Рис. 11.6. Если бы мультиверс был коллекцией взаимодействующих пространств-времен, то время по прежнему было бы последовательностью моментов
Если бы мультиверс буквально был коллекцией пространств-времен, квантовая концепция времени ничем не отличалась бы от классической. Как показано на рисунке 11.6, время по-прежнему было бы последовательностью моментов. Единственная разница заключалась бы в том, что в конкретный момент в мультиверсе вместо одной вселенной существовало бы множество. Физическая реальность в определенный момент была бы, в действительности, «супер-снимком», состоящим из снимков многих различных вариантов всего пространства. Вся реальность все время была бы пачкой всех супер-снимков, так же, как классически она была пачкой снимков пространства. Из-за квантовой интерференции каждый снимок уже не определялся бы полностью предыдущими снимками того же самого пространства-времени (хотя приблизительно определялся бы, потому что классическая физика часто является хорошим приближением квантовой физики). Однако супер-снимки, начиная с определенного момента, полностью и точно определялись бы предыдущими супер-снимками. Абсолютный детерминизм не породил бы абсолютную предсказуемость, даже в принципе, потому что для предсказания необходимо знание того, что произошло во всех вселенных, а каждая наша копия может напрямую воспринимать только одну вселенную. Тем не менее, что касается концепции времени, рисунок почти ничем не отличался бы от пространства-времени с последовательностью моментов, связанных детерминистическими законами, только в каждый момент происходило бы больше событий, но большинство их было бы скрыто от любой копии любого наблюдателя.
Однако мультиверс устроен не совсем так. Реальная квантовая теория времени — которая также была бы квантовой теорией гравитации — была мучительной и недостигнутой целью теоретической физики в течение нескольких десятилетий. Но мы уже достаточно знаем о ней, чтобы понимать, что несмотря на совершенно детерминистический характер законов квантовой физики на уровне мультиверса, эти законы не разделяют мультиверс, как это показано на рисунке 11.6, на отдельные пространства-времена или на супер-снимки, каждый из которых полностью определяет все остальные. Таким образом, мы знаем, что классическая концепция времени как последовательности моментов не может быть истинной, хотя она и обеспечивает хорошее приближение при многих обстоятельствах — то есть, во многих областях вселенной.