Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

Вернуться

88

«Назад в будущее» – вероятно, один из наименее правдоподобных фильмов о путешествии во времени среди всех, когда-либо снятых. Марти Макфлай переносится из 1980-х годов обратно в 1950-е и начинает менять прошлое направо и налево. Хуже того, каждый раз, когда он вмешивается в события, которые, предположительно, уже произошли, последствия этих изменений «моментально» распространяются в будущее, отражаясь даже на семейной фотографии, которую Марти носит с собой. Трудно представить, каким разумным способом можно было бы объяснить принцип «моментальности». Не то чтобы это было невозможно, но пришлось бы положить в основу объяснения существование дополнительного измерения, обладающего многими свойствами обычного времени. Сквозь это измерение индивидуальное сознание Марти будет проходить вследствие совершения им разнообразных действий. Наверняка кто-то должен был написать докторскую диссертацию на тему «К согласованной онтологии времени и памяти в трилогии “Назад в будущее” и далее». Непонятно только, на каком факультете ее можно было бы защитить.

Вернуться

89

Более или менее окончательное слово о самосогласованных историях в присутствии замкнутых времениподобных кривых было сказано Робертом Хайнлайном в книге «Все вы зомби…» (1959). Путем нескольких прыжков во времени и одной операции по смене пола главный герой умудряется стать собственным отцом, матерью и вербовщиком временных войск. Обратите внимание, однако, на то, что история жизни героя не замкнута в цикл: по ходу изложения он стареет.

Вернуться

90

Обсуждение этого утверждения вы найдете в работе Friedman, J. et al. Cauchy Problem in Space-times with Closed Timelike Curves // Physical Review , 1990, D 42, p. 1915–1930.

Вернуться

91

На самом деле, мы и есть убежденные детерминисты. Человеческие существа состоят из частиц и полей, беспрекословно подчиняющихся законам физики, и в теории (но точно не на практике) мы могли бы забыть о своих человеческих качествах и рассматривать себя как сложные наборы элементарных частиц. Однако это не означает, что нам остается лишь сложить оружие перед лицом причудливой проблемы свободной воли в присутствии замкнутых времениподобных кривых.

Вернуться

92

Это несколько более самоуверенное заявление, чем то, что физики способны доказать в действительности. В некоторых сильно упрощенных ситуациях можно продемонстрировать, что будущее полностью определяется предшествующими событиями, – даже в присутствии замкнутых времениподобных кривых (см. Friedman, J., Higuchi, A . Topological Censorship and Chronology Protection // Annalen der Physik , 2006, 15, p. 109–128). Кажется (по крайней мере, мне) весьма вероятным, что в более реалистичных и сложных моделях такого счастья нам не будет; но все же окончательного ответа у нас пока нет

Вернуться

93

Иногда можно нарезать пространство – время на моменты постоянного времени даже в присутствии замкнутых времениподобных кривых: например, это возможно в простой Вселенной с циклическим временем. Однако это совершенно уникальный случай, а в произвольном пространстве – времени с замкнутыми времениподобными кривыми было бы невозможно найти такой вариант «нарезки», который бы обеспечил последовательное деление всей Вселенной.

Вернуться

94

Исключение, очевидно, составляет вращающаяся черная дыра. Не составляет труда вообразить создание подобной дыры в результате коллапса вращающейся звезды, однако встает другая проблема: замкнутые времениподобные кривые скрыты за горизонтом событий. Получается, что невозможно попасть на такую кривую, не покинув раз и навсегда внешний мир. Далее мы обсудим, можно ли считать это вариантом эвакуации при чрезвычайных обстоятельствах. Пожалуй, еще важнее то, что найденное Керром решение, описывающее вращающуюся черную дыру, применимо только в идеализированной ситуации, когда пространство – время не содержит вообще никакого вещества. Черной дырой должно быть все пространство – время – это не одна из тех черных дыр, которые получаются в результате коллапса звезды. Большинство экспертов по общей теории относительности полагают, что в реальном мире ни одна схлопнувшаяся звезда не способна породить замкнутые времениподобные кривые, даже за горизонтом событий.

Вернуться

95

Abbot, E. A. Flatland: A Romance of Many Dimensions. Cambridge: Perseus, 1899; также см. Randall, L. Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe’s Hidden Dimensions. New York: HarperCollins, 2005.

Вернуться

96

Название «Флатландия» образовано от английского flat – плоский. – Примеч. пер .

Вернуться

97

Первоначальное описание решения приведено в работе Gott, J. R. Closed Timelike Curves Produced by Pairs of Moving Cosmic Strings: Exact Solutions // Physical Review Letters , 1991, 66, p. 1126–1129. Также перу автора принадлежит научно-популярная книга на ту же тему: Gott, J. R. Time Travel in Einstein’s Universe: The Physical Possibilities of Travel Through Time. Boston: Houghton Mifflin, 2001. Почти во всех расчетах, с которыми вы познакомитесь в этих работах, говорится не о «массивных телах, перемещающихся во Флатландии», а об «идеально прямых параллельных космических струнах, движущихся в четырехмерном пространстве – времени». Однако суть в том, что эти ситуации абсолютно равнозначны. Космическая струна – это гипотетический реликтовый объект, зародившийся еще в ранней Вселенной, который может быть микроскопически тонким, но растянутым на космологические расстояния. Идеализированная струна может быть абсолютно прямой и бесконечной, однако в реальном мире космические струны должны извиваться и изгибаться разными сложными способами. Но если бы струна была идеально прямой, то в пространстве-времени существовало бы направление, совпадающее с направлением этой струны, вдоль которого вообще ничего бы не менялось. Говоря языком физиков, пространство – время было бы инвариантным относительно переноса и буста вдоль струны. По сути, это означает, что направление вдоль струны не играет абсолютно никакой роли, и мы можем с чистым сердцем его игнорировать. Если отбросить одно измерение, то бесконечно длинная струна в трехмерном пространстве превратится в двумерную точечную частицу. То же самое относится к набору из нескольких струн – при условии, что все они идеально прямые и на всем своем протяжении остаются параллельными друг другу. Разумеется, мысль поиграть с бесконечно длинными и идеально прямыми струнами почти так же экстравагантна, как предложение вообразить, что мы живем в трехмерном пространстве – времени. Но это нормально. Мы всего лишь делаем нереалистичные предположения, чтобы приблизить наши теории к краю постижимого и чтобы отделить то, что невозможно в принципе, от того, что пока что недостижимо вследствие технических сложностей.