Ли Смолин - Возвращение времени. От античной космогонии к космологии будущего

Поскольку ньютонову парадигму невозможно распространить на Вселенную, нет математического объекта, соответствующего точной истории всей Вселенной. Для Вселенной не должно существовать вневременного конфигурационного пространства вечных законов.

Джон А. Уилер любил, записывая уравнения на доске, сказать: “Теперь я хлопну в ладоши, и возникнет Вселенная”. Конечно, никакой Вселенной не возникало [185]. Стивен Хокинг в “Краткой истории времени” поставил вопрос: “Что вдыхает жизнь в уравнения и заставляет Вселенную подчиняться им?” Такие высказывания раскрывают абсурдность мнения, будто математика имеет примат над природой. На самом деле она второстепенна. У нее нет порождающей способности. Другой способ выразить ту же мысль – сказать, что в математике результат выводится логически, а в природе события генерируются последовательностью причинно-связанных процессов, действующих во времени. Это не одно и то же. Логические следствия могут моделировать причинно-связанные процессы, но они не идентичны им. Логика – не зеркало каузальности.

Логика и математика отражают природу, но не подменяют ее. Некоторые аспекты Вселенной не могут быть описаны математически, например такой: в мире всегда некий момент времени. Поэтому природу нельзя поместить в рамки логической или математической системы. Вселенная просто есть (или – еще лучше – происходит). Она уникальна, как и каждое событие. Почему так? Почему существует нечто, а не ничего? Наверное, на эти вопросы нет ответа. Возможно, существовать значит состоять в отношении к другим объектам, так что Вселенная является просто набором всех этих отношений. Вселенная не имеет отношения к чему-либо вне себя. Вопрос, почему она существует, выходит за рамки принципа достаточного основания.

Как должны быть представлены результаты открытий в космологии, если не работает ни один математический закон? От этого зависит будущее космологии.

Примеры космологического естественного отбора и правила прецедента демонстрируют, что мы можем представить проверяемые на опыте научные теории, которые выходят за рамки ньютоновой парадигмы. Необходимо заметить, что в истории науки существовало много гипотез, в математической формулировке которых не было необходимости. В отдельных случаях для представления их следствий не требовалась математика. Примером может служить теория естественного отбора. Некоторые ее аспекты описаны с помощью простых математических моделей, но ни одна не отражает разнообразие механизмов, с помощью которых происходит отбор в природе.

Стоящие перед нами задачи не стоит недооценивать. Космологическая наука в кризисе, и можно быть уверенным лишь в том, что методология, которая до сих пор нам служила, никуда не приведет. Поэтому мы должны идти вперед, в неизвестность. Решить, какой из путей верен, поможет эксперимент. Мы также ожидаем, что новая теория должна объяснять уже известные, пусть загадочные, факты. Стоит поощрять разнообразные подходы к решению сложных вопросов.

Тем не менее, выбор сложен. Чтобы это подчеркнуть, приведу список пар противоречащих друг другу утверждений. Это следствия противоположных точек зрения на природу времени.

Время иллюзорно. Истина и реальность – вне времени.

Пространство и геометрия реальны.

Законы природы вечны и необъяснимы, за исключением объяснений, основанных на антропном принципе.

Будущее предопределено законами физики и начальными условиями.

Во всех аспектах история Вселенной являет собой математический объект.

Вселенная бесконечна в пространстве. Вероятностные предсказания проблематичны, поскольку основаны на отношении двух бесконечных величин.

Время начинается в момент Большого взрыва (если оно вообще определено), природа которого необъяснима.

Наблюдаемая Вселенная – одна из бесконечной коллекции Вселенных, не наблюдаемых и существующих одновременно.

Равновесие есть естественное состояние, в которое с неизбежностью придет наша Вселенная. Наблюдаемая сложная структура Вселенной – результат маловероятной флуктуации.

Квантовая механика – окончательная и верная теория. Ее интерпретация связана с существованием бесконечного количества альтернативных событий.

В науке нет ничего определенного. Но перед лицом этой неопределенности, однако, мы можем попытаться привести разумные доводы в пользу той или иной гипотезы. Поскольку самым веским доводом является эксперимент, мы можем судить о качестве гипотез с точки зрения их возможности делать проверяемые экспериментально предсказания.

Время – наиболее реальный аспект нашего восприятия мира. Все, что истинно и реально, относится к конкретному моменту времени.

Пространство второстепенно, возникающе и приблизительно.

Законы природы эволюционируют во времени и могут быть объяснены в свете своей предыстории.

Будущее предсказуемо лишь отчасти.

Большинство регулярностей в природе может быть описано с помощью математических моделей. Но не все.

Вселенная конечна в пространстве. Вероятности – обычные отношения частот появления событий.

Большой взрыв – это по сути отскок, который находит свое объяснение в предыстории Большого взрыва. Следы предыдущих эпох наблюдаемы.

Лишь небольшие части Вселенной приходят в тепловое равновесие. Гравитационно-связанные системы превращаются со временем в гетерогенные структурированные конфигурации.

Вселенная под действием гравитационных сил – это самоорганизующаяся система, которая со временем усложняется.

Квантовая механика – это приблизительная теория, вытекающая из более глубокой космологической теории.

Более двух десятилетий существует программа исследований, основанная на квантово-механическом подходе к вневременной Вселенной и теории мультивселенной. В лучшем случае эти исследования породили спекулятивные предсказания новых явлений, таких как столкновения Вселенных-“пузырей”, отголоски, которых можно, если повезет, зарегистрировать. Основные трудности этой программы не были устранены, несмотря на долгие годы работы ученых. Трудности связаны, во-первых, с проблемой предсказаний в случае, если наша Вселенная – одна из бесконечного множества Вселенных, но ни одна из них (кроме нашей) не наблюдаема; во-вторых, с определением вероятности, когда имеется бесконечное количество копий каждого события; в-третьих, с тем, что ни теория, ни наблюдения не ограничивают изобретение сценариев о событиях, которые могут происходить за пределами возможности наших наблюдений.

Нельзя быть уверенным, что из этих исследований ничего не выйдет, но похоже, что история спишет их как заблуждения, совершенные из-за ложного подхода к основополагающему вопросу в науке. Это заблуждение возникло оттого, что метод, подходящий для изучения малых частей Вселенной, был перенесен на Вселенную в целом. Эта ошибка не может быть исправлена другим сценарием того же рода. Космологические вопросы о выборе законов и начальных условий остаются без ответа в рамках подхода, который принимает законы природы и начальные условия в качестве входных данных. Курс должен быть радикальным и предполагать не просто построение новой теории, но и новый метод, – следовательно, и теорию нового рода.