Юрий Артамонов - Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной

к оглавлению

Несмотря на это, мы хотим расширить физику до космологической науки. Наше первое побуждение взять теории, которые так хорошо работают в применении к малым частям вселенной, и увеличить их масштаб для описания вселенной как целого. Как я покажу в Главах 8и 9, это не может работать. Ньютоновская система не зависящих от времени законов, действующих на частицы с не зависящими от времени свойствами, неприменима для задачи описания целой вселенной.

На самом деле, как я подробно покажу, именно особенности, которые делают эти виды теорий столь успешными в применении к малым частям вселенной, приводят к их краху, когда мы пытаемся применить их ко вселенной как целому.

Я осознаю, что это утверждение идет в разрез с практикой и надеждами многих коллег, но я только прошу, чтобы читатель уделил все внимание предлагаемому в Части IIобоснованию этого. Там я покажу в общем случае и проиллюстрирую частными примерами, что когда мы пытаемся увеличить масштаб применения наших стандартных теорий до космологической теории, мы получаем в награду дилеммы, парадоксы и вопросы, на которые нет ответа. Среди них крах любой стандартной теории при попытке применить ее к оценке выборов, сделанных в ранней вселенной, - выбора начальных условий и выбора самих законов природы

Некоторая литература по современной космологии содержит попытки очень умных людей побороться этими дилеммами, парадоксами и вопросами без ответа. Идея о том, что наша вселенная является частью гигантской или бесконечной мультивселенной, популярна - и это понятно, поскольку она базируется на методологической ошибке, в которую легко попасть. Наши текущие теории могут работать на уровне вселенной, только если вселенная является подсистемой большей системы. Так что мы изобретаем фиктивное внешнее окружение и заполняем его другими вселенными. Это не может привести ни к какому реальному научному прогрессу, поскольку мы не можем подтвердить или опровергнуть любые гипотезы о вселенных, причинно не связанных с нашей собственной [2].

Цель этой книги - подсказать, что есть другой путь. Нам нужно порвать с прошлым и приступить к поиску нового вида теории, которая может быть применена к целой вселенной, - теории, которая избегает путаницы и парадоксов, отвечает на вопросы, на которые трудно ответить,

к оглавлению

генерирует настоящие физические предсказания для космологических наблюдений.

У меня нет такой теории, но я могу предложить набор принципов, которыми можно руководствоваться при ее поиске. Они представлены в Главе 10. В следующей за ней главея иллюстрирую, как принципы могут стимулировать новые гипотезы и модели вселенной, что укажет путь к правильной космологической теории. Центральный принцип заключается в том, что время должно быть реальным и физические законы должны эволюционировать в этом реальном времени.

Идея эволюционирующих законов не нова, также не нова идея, что космологическая наука их потребует [3]. Американский философ Чарльз Сандерс Пирс записал в 1891 году: "Допускать, что универсальные законы природы поддаются постижению умом, и все еще не иметь обоснования для их особых форм, просто констатируя необъяснимость и иррациональность, едва ли является позволительной позицией. Единообразие есть в точности тот сорт фактов, которые должны быть вычисленными. ... Закон поистине есть вещь, которая ожидает обоснования.

Теперь единственно возможный путь вычисления для законов природы и для единообразия в целом - предположить их результатом эволюции" [4]. Современный философ Роберто Мангабейра Унгер совсем недавно заявил: "Вы можете отследить свойства существующей вселенной назад к свойствам, которые она должна была иметь при своем начале. Но вы не можете показать, что эти свойства являются единственными свойствами, которые могла иметь любая вселенная. ... Раньше или позже вселенные могли иметь совершенно отличающиеся законы. ... Установить законы природы не означает описать или объяснить все возможные истории всех возможных вселенных. Существует только относительное отличие между объяснением как бы на основе закона и перечислением одномоментных исторических последовательностей" [5]. Поль Дирак, который ранжируется вместе с Эйнштейном и Нильсом Бором как один из самых важных физиков 20-го столетия, размышлял: 'В начале времени законы Природы, вероятно, сильно отличались от того, что они представляют из себя сейчас. Таким образом, мы должны рассматривать законы Природы как постоянно изменяющиеся вместе с эпохой, вместо того, чтобы поддерживаться неизменными

к оглавлению

по всему пространству-времени' [6]. Джон Арчибальд Уилер, один из великих американских физиков, также воображал, что законы эволюционируют. Он предположил, что Большой Взрыв был одним из серии событий, при которых законы физики перерабатывались. Он также писал: 'Нет законов, исключая того закона, что законов нет' [7]. Даже Ричард Фейнман, другой великий американский физик и студент Уилера, однажды погрузился в размышления в интервью: 'Единственная область, которая не признает никаких эволюционных вопросов, это физика. Мы говорим, здесь есть законы, ... но как они добрались по этому пути во времени? ... Так что может оказаться, что они [законы] не те же самые во все времена и что тут имеется исторический, эволюционный вопрос [8]'.

В моей книге 1997 года Жизнь Космоса я предложил механизм эволюции законов, который я смоделировал на основе биологической эволюции [9]. Я представил себе, что вселенные могли бы воспроизводится путем формирования дочерних вселенных внутри черных дыр, и постулировал, что всякий раз, когда это происходит, законы физики слегка меняются. В этой теории законы играют роль генов в биологии; вселенная выглядит как выражение выбора законов, сделанного при ее формировании, точно так же как организм является выражением его генов. Подобно генам законы могли бы случайно мутировать от поколения к поколению. Вдохновленный недавними тогда результатами теории струн, я допустил, что поиск фундаментальной единой теории мог бы привести не к единственной Теории Всего, а к бескрайнему пространству возможных законов. Я назвал это ландшафтом теорий, воспользовавшись языком популяционной генетики, практики которой работают с ландшафтами приспособленности. Я больше не буду говорить об этом здесь, так как это тема Главы 11, за исключением замечания, что эта теория, космологический естественный отбор, делает некоторые предсказания и, что удивительно, имеет поддержку, несмотря на то, что за прошедшие годы было несколько возможностей опровергнуть ее.

В течение последних десяти лет многие струнные теоретики приняли концепцию ландшафта теорий. В итоге вопрос о том, как вселенная выбирает, какому закону следовать, становится особенно срочным. Как я буду утверждать, это один из вопросов, на которые можно ответить только в рамках новой космологической схемы, в которой время реально и законы эволюционируют.