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

Когда эта история описывается на языке ОТО, определение времени произвольно. Время относительно, и нет смысла в вопросе, что оно означает в удаленных локациях. Но когда история описывается на языке динамики формы, обнаруживается универсальное понятие времени. Цена, которую вы платите, заключается в том, что размер становится относительным и становится бессмысленным сравнивать размеры объектов, удаленных друг от друга.

Подобно картине волн/частиц в квантовой теории это представляет собой пример того, что физики называют дуальностью - два описания отдельного явления, каждое из которых полно, однако несовместимо с другим. Эта специфическая дуальность является одним из глубочайших открытий современной теоретической физики. Она предлагалась в другой форме [8]в 1995 Хуаном Малдасеной в контексте теории струн и стала с тех пор наиболее влиятельной идеей в этой области. На момент написания этой книги точное взаимоотношение между дуальностью динамики формы и дуальностью Малдасены неясно, но кажется похожим, что имеется аналогия [9].

В то время как в ОТО нет привилегированного времени, оно есть в дуальной теории. Мы можем использовать тот факт, что две теории взаимозаменяемы, чтобы перевести время в мире динамики формы в мир ОТО. Там оно обнаруживается как привилегированное время, скрытое в уравнениях [10].

Это глобальное понятие времени предполагает, что в каждом событии в пространстве и времени имеется привилегированный наблюдатель, часы которого измеряют прохождение события.

к оглавлению

Но не существует способа выделить этого специального наблюдателя любыми измерениями, проделанными в малой области. Выбор специального глобального времени определен тем, как материя распределена по вселенной. Это соответствует факту, что эксперименты согласуются с принципом относительности на масштабах, меньших, чем масштаб вселенной. Таким образом, динамика формы достигает согласия между экспериментальным успехом принципа относительности и необходимостью глобального времени, требуемого теориями эволюционирующих законов и объяснениями квантовых явлений через скрытые переменные.

Как отмечалось, одной из величин, которой не позволено изменяться, когда вы расширяете или сжимаете масштабы, является полный объем вселенной в каждое время. Это делает содержательными понятия полного размера вселенной и ее расширения, и это может быть принято за универсальные физические часы. Время было открыто заново.

к оглавлению

15

Возникновение пространства

Самый таинственный аспект мира находится прямо перед нами. Нет ничего более банального, чем пространство, однако, когда мы исследуем его более глубоко, нет ничего более таинственного. Я верю, что время реально и существенно для фундаментального описания природы. Но я думаю, вероятно, что пространство окажется иллюзией того же сорта, что и температура или давление, - удобным способом организации нашего восприятия вещей на большом масштабе, но только грубым и эмерджентным способом видеть мир как целое.

Теория относительности соединила пространство и время, приведя к картине монолитной вселенной, в которой как пространство, так и время понимались как субъективные способы дробления четырехмерной реальности. Гипотеза реальности времени освобождает время от ошибочных ограничений этой унификации. Мы можем разработать наши идеи о времени в понимании, что время сильно отличается от пространства. Это отделение времени от пространства освобождает пространство тоже, открывая дверь к большему пониманию их природы. Как мы увидим в этой главе, это приводит к революционному прозрению, что пространство на квантовомеханическом уровне вообще является не фундаментальным, а возникает из более глубокого порядка.

к оглавлению

Простой факт, что мир повседневных объектов организован в понятиях 'рядом' и 'далеко', является следствием двух базовых свойств реальности: существования пространства и того обстоятельства, что вещи, чтобы влиять на нас, должны находиться по соседству от нас (это свойство физики называют локальностью). Мир полон вещами, которые представляют или опасность, или удобный шанс, только в каждый момент времени вы не имеете отношения с большинством из них. Почему? Потому что они далеко от вас. Тигры в заокеанских странах съели бы вас в минуту, если бы смогли, но вам не нужно беспокоиться, поскольку их нет нигде поблизости от вас. Это подарок от пространства; почти все удалено от нас и может в настоящее время игнорироваться.

Представим себе мир, который содержит гигантское количество объектов без пространственной организации. Любая вещь может столкнуться с любой другой в любой момент. Тут не было бы никакого расстояния, чтобы поддерживать вещи разделенными.

Мы остро осознаем через наши чувства, что с нами связано. Но это не так много. То, что лишь немногие вещи могут занимать места вблизи нас, это свойство пространства. Это следствие малой размерности пространства. Подумайте, сколько соседей живет непосредственно рядом с вами на даче. Только две семьи, по одной с каждой стороны. Теперь, сколько соседей могли бы непосредственно граничить с вами? Четыре - две семьи по соседству, одна через улицу и одна сзади. Если вы живете в многоквартирном доме, число граничащих с вами соседей возрастает до шести, поскольку также имеются люди, живущие под вами, и школьники, слушающие телевизор до трех утра прямо над вами. Число ближайших к вам соседей растет пропорционально числу измерений - два в одном измерении, четыре в двух измерениях, шесть в трех измерениях. Соотношение простое: Число соседей в два раза больше числа измерений.

Так что если бы мы жили в пятидесятимерном пространстве, мы могли бы иметь сто ближайших соседей. Поскольку мы привязаны к трем измерениям, если мы хотим жить в здании вместе с сотней других семей, это должен быть большой многоквартирный дом, и большинство из указанных семей не будут нашими ближайшими соседями. В трех измерениях у нас есть соседи, которых мы никогда не встречаем.

Кстати, есть проблема в планировании научных институтов, где мы хотим максимизировать шансы связанного со счастливым случаем взаимодействия между людьми с разными идеями и интересами. Когда Институт Периметра был впервые открыт с семью учеными, этой проблемы не было;

к оглавлению

сегодня то, что у нас больше ста сотрудников, является проблемой. Как физики-теоретики, мы думали об увеличении числа измерений в здании по мере нашего роста, но мы не могли найти архитекторов, чтобы сделать это [1].

Факт в том, что мы привязаны к низкоразмерному миру. Это больше, чем что-либо другое, защищает нас от тигров, страдающих бессонницей соседей с телевизионным пультом и других чудовищ, но это также является основным препятствием, с которым мы сталкиваемся, пытаясь увеличить наши благоприятные возможности.