Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

Вернуться

76

В целях этой главы мы будем считать истинной классическую общую теорию относительности. В то же время мы прекрасно понимаем, что для объяснения сингулярностей ее необходимо заменить новой, более общей теорией. Подробнее об этом говорится в книгах Hawking, S. W. A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes. – New York: Bantam, 1988; Thorne, K. S. Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy. – New York: W. W. Norton, 1994.

Вернуться

77

Совсем недавно, уже после публикации этой книги на английском языке, некоторые ученые неожиданно изменили свое мнение – см., например, работу Almheiri A., Marolf D., Polchinski J., Sully J. Black Holes: Complementarity or Firewalls? JHEP 1302 (2013) 062. Информационный парадокс, связанный с физикой черных дыр, заставил их предположить, что старые (существующие уже некоторое время) черные дыры покрыты огненными стенами – пучками высокоэнергичных частиц, движущихся вдоль горизонта. Если это предположение верно, то наблюдатель, падающий в черную дыру, сгорит в момент пересечения горизонта. – Примеч. науч. ред .

Вернуться

78

Какую мораль из этого извлечь – решать вам.

Вернуться

79

Как вы догадались, мы намекаем на машины времени из снятого в 1960 году Джорджем Палом по роману Герберта Уэллса фильма «Машина времени», из фильма Роберта Земекиса «Назад в будущее» (1985 год) и из давнишнего сериала BBC «Доктор Кто» соответственно.

Вернуться

80

В интересах нашей истории мы относимся к тахионам не совсем беспристрастно. Допущение о существовании объектов, путешествующих быстрее света, открывает двери для парадоксов – но мы не обязаны проходить сквозь них. Мы можем в своем воображении строить модели, включающие в том числе и тахионы, но только если они не будут содержать противоречий. Некоторые подробности вы найдете в работах: Feinberg, G . Possibility of Faster-Than-Light Particles // Physical Review , 1967, 159, p. 1089–1105; Nahin, P. J. Time Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction. New York: Springer-Verlag, 1999. Чтобы еще больше запутать ситуацию, в квантовой теории поля термин «тахион» часто используют для описания мгновенной нестабильной конфигурации поля, в которой в действительности ничего не движется со скоростью, превышающей скорость света.

Вернуться

81

Gödel, K . An Example of a New Type of Cosmological Solution of Einstein’s Field Equations of Gravitation // Reviews of Modern Physics , 1949, 21, p. 447–450. Проводя исследования в ходе подготовки к написанию своего грандиозного учебного пособия «Гравитация» (1973), Чарльз Мизнер, Кип Торн и Джон Уилер посетили Гёделя с намерением побеседовать об общей теории относительности. Однако Гёделя в первую очередь интересовало, позволили ли современные астрономические наблюдения обнаружить какие-либо доказательства вращения Вселенной. Ему все так же хотелось знать, насколько его решение применимо к реальному миру.

Вернуться

82

Kerr, R. P. Gravitational Field of a Spinning Mass as an Example of Algebraically Special Metrics // Physical Review Letters , 1963, 11, p. 237–238. Решение Керра на техническом уровне разбирается во всех современных учебниках по общей теории относительности, а популярную интерпретацию можно найти в книге Thorne, K. S. Black Holes and Time Warps: Einstein’s Outrageous Legacy. New York: W. W. Norton, 1994. Торн рассказывает о том, чем закончилось представление Керром своего решения на первом Техасском симпозиуме по релятивистской астрофизике: присутствующие астрофизики полностью (и можно даже сказать весьма грубо) его проигнорировали, чрезмерно увлекшись спорами о квазарах. Справедливости ради заметим, что в то время сам Керр не понимал, что это решение описывает черную дыру, хотя у него не вызывало сомнений, что это вращающееся решение уравнения Эйнштейна. Позднее астрофизики поняли, что квазары питаются энергией вращающихся черных дыр, описываемых пространством – временем Керра.

Вернуться

83

Tipler, F. J. Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality Violation // Physical Review , 1974, D 9, p. 2203–2206. Решение для кривизны пространства – времени вокруг бесконечного цилиндра в действительности было найдено в 1937 году Виллемом Якобом ван Стокумом, нидерландским физиком (и пилотом бомбардировщика). Однако ван Стокум не заметил, что его решение содержит замкнутые времениподобные кривые. Превосходный разбор обоих исследований, возможности существования машины времени в общей теории относительности, а также образа путешествий во времени в художественной литературе можно найти в книге Nahin, P. J. Time Machines: Time Travel in Physics, Metaphysics, and Science Fiction. New York: Springer-Verlag, 1999.

Вернуться

84

Эрвин Шрёдингер, один из пионеров квантовой механики, предложил знаменитый мысленный эксперимент, иллюстрирующий экстравагантную природу квантового принципа суперпозиции. Вообразите, что кота поместили в герметичную камеру, содержащую радиоактивное вещество, которое с вероятностью 50 % через какой-то фиксированный интервал может распасться и активировать источник, выпускающий в камеру ядовитый газ. Согласно традиционным представлениям квантовой механики, полученная в результате система представляет собой равную суперпозицию «живого кота» и «мертвого кота», по крайней мере до тех пор, пока кто-то не откроет камеру и не проверит состояние животного. Подробнее об этом говорится в главе 11.

Вернуться

85

Кип Торн заметил, что «парадокс дедушки» кажется чрезмерно изощренным – с этим дополнительным поколением и прочими сложностями, не говоря уже о том, что он совершенно точно патриархален. Торн предложил вместо этого рассматривать парадокс «матереубийства».

Вернуться

86

Это правило иногда повышают до статуса принципа; см. обсуждение в книгах: Новиков И. Д. Эволюция вселенной. – М.: Наука, 1983. или Horwich, P . Asymmetries in Time: Problems in the Philosophy of Science. Cambridge, MA: MIT Press, 1987. Такие философы, как Ганс Рейхенбах («Философия пространства и времени». Либроком, 2009) и Хилари Патнэм ( Putnam, H . It Ain’t Necessarily So // Journal of Philosophy 59, no. 22 (1962): 658–71), также подчеркивали, что замкнутые времениподобные кривые не обязательно провоцируют возникновение парадоксов, – при условии, что события в пространстве – времени согласованы между собой. Действительно, это всего лишь здравый смысл. Совершенно очевидно, что в реальном мире парадоксов не бывает; вопрос лишь в том, как Природе удается их избегать.

Вернуться

87

В главе 11, когда мы будем обсуждать квантовую механику, мы немного отойдем от этого утверждения. Квантовая механика предполагает, что в реальном мире может быть несколько классических историй, а не одна-единственная. Дэвид Дойч («Структура реальности» / Пер. с англ. М.; Ижевск, 2001) предложил использовать существование множества историй в своих интересах, выбрав одну, в которой мы прошли через Ледниковый период, и другую, в которой мы в него не попадали (а также бесконечное число иных).