Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

Мы обсудили специфическую модель, к которой я питаю особое расположение: Вселенную, большая часть которой представляет собой высокоэнтропийное пространство де Ситтера, но которая порождает автономные новорожденные Вселенные, не только позволяя энтропии увеличиваться до бесконечности, но и попутно создавая участки пространства – времени, аналогичные тому, что мы видим вокруг себя. Детали этой модели пока что по большей части относятся к области гипотез и базируются на предположениях, далеко выходящих за пределы того, что текущий уровень прогресса позволяет надежно описать (мягко говоря). И все же, по моему мнению, намного более важную роль играет общая парадигма, согласно которой энтропия увеличивается просто потому, что она способна увеличиваться вечно; для Вселенной не предусмотрено состояния равновесия. Такая схема естественным образом приводит к градиенту энтропии; кроме того, она демонстрирует естественную симметрию времени относительно какого-то момента минимальной (хотя вовсе не обязательно «маленькой») энтропии. Было бы интересно исследовать, существуют ли другие способы реализовать эту общую программу.

Где-то на дальних подступах маячит один подход, который мы время от времени упоминали, но которому никогда не уделяли безраздельного внимания: идея о том, что «время» само по себе – это всего лишь приближение, периодически оказывающееся полезным (в том числе в нашей локальной Вселенной), но не несущее никакой фундаментальной значимости. Тем не менее такой вариант вполне допустим. Уроки, которые преподал нам голографический принцип, а также глобальное ощущение того, что базовые ингредиенты квантово-механической теории могут проявляться совсем иначе, не так, как мы привыкли видеть в классическом режиме, заставляют всерьез рассматривать возможность того, что время может быть стихийным явлением, а не неотъемлемой частью нашего окончательного описания мира.

Одна из причин, почему мы не рассматривали подробно в этой книге альтернативу «время – это всего лишь приближение», заключается в том, что мы мало что можем о ней сказать, по крайней мере в пределах имеющихся у нас знаний. Даже оставаясь в рамках наших невзыскательных стандартов, трудно представить, каким образом время могло появиться из более фундаментального описания. Однако есть и другая, более очевидная причина: даже если время – это всего лишь приближение, данное приближение кажется чрезвычайно качественным в той части Вселенной, которую мы способны наблюдать; к тому же именно оно содержит истоки проблемы стрелы времени. Определенно, можно вообразить, что классическое пространство – время как успешная концепция полностью теряет свою жизнеспособность в окрестности Большого взрыва. Тем не менее само по себе это ничего не говорит нам о том, почему в пределах нашего наблюдаемого объема условия на одном конце времени (который мы называем «прошлым») должны так радикально отличаться от условий на другом (в «будущем»). Если мы заявляем: «Время – это всего лишь приблизительное понятие, и, следовательно, энтропия должна вести себя именно таким вот образом в конфигурации, в которой правомерно говорить о времени», эта альтернатива создает впечатление скорее маневра уклонения, а не жизнеспособной стратегии. Но это, конечно же, свидетельствует больше о нашей неосведомленности, чем о чем-либо другом; есть все шансы на то, что окончательный ответ кроется где-то в этом направлении.

Эмпирический круг

Пионеры термодинамики – Карно, Клаузиус и другие – руководствовались в своих исследованиях практическими целями: помимо прочего, они стремились построить лучшие паровые двигатели. От их догадок мы перескочили прямехонько к грандиозным гипотезам о Вселенных, лежащих за пределами нашей собственной. Ключевой вопрос теперь: как нам вернуться обратно? Хорошо, пусть наша Вселенная обладает стрелой времени, потому что принадлежит Мультиленной с неограниченной энтропией, но нам-то как об этом узнать?

Ученые невероятно гордятся эмпирической природой того, чем они занимаются. Научные теории получают всеобщее признание не потому, что они логичны или красивы или позволяют достичь какой-то философской цели, нежно почитаемой тем или иным ученым мужем. Это неплохие причины для того, чтобы предложить теорию, но для того, чтобы быть одобренной, она должна соответствовать гораздо более высоким стандартам. В конце концов, научные теории обязаны соответствовать экспериментальным данным. Насколько бы неотразимой по своей природе ни была теория, если она не соответствует данным, это любопытная диковинка, а не достижение.

Однако критерий «соответствия экспериментальным данным» не так-то прост. Как минимум, данным могут отвечать множество различных теорий; к тому же очень многообещающая теория может не полностью соответствовать данным в своем текущем состоянии, несмотря на то что суть ее верна. Если копнуть еще глубже, то одни теории могут казаться идеально соответствующими данным, но все же заводить в концептуальный тупик или же вести к внутреннему противоречию, тогда как другие, несмотря на некоторые расхождения с данными, могут выглядеть весьма многообещающими в перспективе и в будущем превращаться в нечто гораздо более приемлемое. В конечном счете как бы много данных мы ни собрали, это всегда будет лишь крохотная доля всех возможных экспериментов. Так имеем ли мы право выбирать?

Реальность научной работы слишком сложна, чтобы ее можно было облечь в форму пары нехитрых девизов. Проблема, как отличать «науку» от «не науки», настолько каверзна, что для нее придумали отдельное название: «проблема демаркации». Научные философы вовсю веселятся, ведя бесконечные споры о том, как разрешить ее наилучшим образом.

Несмотря на то что цель научной теории – достичь соответствия с экспериментальными данными, худшей из возможных научных теорий будет та, которая соответствует всем возможным данным. Причина в том, что истинная цель все же – не просто обеспечить соответствие с тем, что мы видим во Вселенной, а объяснить, что мы видим. А сделать это можно, только если вы понимаете, почему вещи находятся в том конкретном порядке, в каком они находятся, а не в каком-то ином. Другими словами, ваша теория должна утверждать, что определенные вещи вообще никогда происходить не могут, – в противном случае она ничего особенного не говорит.

Эту идею особенно рьяно защищал Карл Поппер, утверждавший, что для научной теории важнее быть не «верифицируемой», а «фальсифицируемой». [305]Однако это не означает существования данных, противоречащих теории, – только то, что теория ясно делает предсказания, которые могли бы, в принципе, быть опровергнуты с помощью каких-то экспериментов. Теория должна быть объектом для нападок, иначе ее нельзя называть научной. Поппер имел в виду историческую теорию Карла Маркса и теорию психоанализа Зигмунда Фрейда. Эти влиятельные интеллектуальные построения, по его мнению, абсолютно не дотягивали до научного статуса, о котором с таким удовольствием вещали их сторонники. Поппер полагал, что все, что когда-либо происходило в мире, и любое поведение, демонстрируемое человеком, может быть «объяснено» с помощью теорий Маркса и Фрейда, – но вы никогда не сможете ткнуть пальцем в какое-нибудь наблюдаемое событие и сказать: «Ага! А вот это точно невозможно согласовать с этими теориями!». Как противопоставление он приводил теорию относительности Эйнштейна, которая для случайного человека с улицы звучит не менее заумно и непостижимо, но делает весьма определенные предсказания, которые (если бы эксперименты привели к другим результатам) вполне способны опровергнуть саму теорию. Мультиленная – это не теория