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

Самыми громкими сигналами, переносимыми гравитационными волнами, являются изображения столкновений между гигантскими черными дырами, которые когда-то скрывались в центрах давно ушедших галактик. Они струятся наружу, создавая огромные круги в небе. Они путешествуют вечно и выдерживают переход к новой вселенной. Следовательно, предсказывает Пенроуз, эти огромные круги должны быть видимыми в космическом микроволновом фоне, чья структура была

к оглавлениюзафиксирована в ранние времена нашей вселенной. Это тени событий в предшествующей вселенной.

Более того, Пенроуз предсказывает, что там должно быть очень много концентрических кругов. Они приходят от скоплений галактик, в которых со временем сталкиваются более чем одна пара галактических черных дыр. Это поразительное предсказание, полностью отличающееся от видов узоров, предсказываемых большинством космологических сценариев для КМФ. Если что-нибудь из этого неожиданно подтвердится, это будет расцениваться как доказательство сценария, который произвел указанное предсказание.

Как раз когда это писалось, происходила полемика по поводу того, могут ли концентрические круги Пенроуза быть видны в КМФ [8]. Однако, это свидетельствует, как мы еще раз видим, что космологические сценарии, в которых наша вселенная эволюционирует из вселенной до Большого Взрыва, делают предсказания, которые могут быть верифицированы или фальсифицированы наблюдениями. Это отличается от сценариев, в которых вселенная является одним из одновременно существующего множества миров - сценариев, которые не делают, а, вероятно, и не могут делать никаких реальных предсказаний.

В Главе 10я утверждал, что рациональное объяснение тому, почему в нашей вселенной получились особые законы и начальные условия, требует выбора, который бы происходил более одного раза, поскольку в ином случае мы не могли бы знать, почему выбор был сделан так, как сделан - тогда как, если те же самые начальные условия и законы возникают много раз, то появляются основания для этого. Я рассматривал два пути, по которым могли бы быть упорядочены Большие Взрывы - одновременно и последовательно - и я утверждал, что только в последнем случае мы могли бы ожидать разработки космологии, которая смогла бы ответить на вопрос Почему такие законы? , в то же время оставаясь научной в том смысле, что она дает фальсифицируемые предсказания. В настоящей главе я возвратился к сравнению двух альтернатив, и мы детально увидели, что только в случае последовательных вселенных имеются реальные предсказания для выполнимых экспериментов.

Итак, мы видим, что космология становится более научной, а наши идеи стновятся более уязвимыми для проверки, когда мы работаем в схеме, в которой время реально и фундаментально, а история вселенной является необходимой частью понимания ее сегодняшнего состояния. Те, кто отягощен метафизическими допущениями, что целью науки является открытие вневременных

к оглавлениюистин, представленных вневременными математическими объектами, могут думать, что уничтожение времени, и, тем самым, представление вселенной похожей на математический объект, есть путь к научной космологии. Но все оказывается наоборот. Как Чарльз Сандерс Пирс понял более ста лет назад, законы должны эволюционировать, чтобы быть объяснимыми .

к оглавлению

19

Будущее времени

В Части IIмы совершили обратное восхождение от безвременья к восстановлению времени в его законном положении в центре нашей концепции мира. Аргументы, представленные в Части Iв пользу нереальности времени, казались сильными, но все они зависят от расширения Ньютоновской парадигмы на полную теорию вселенной как целого. Как мы видели, единственная особенность, которая делает указанную парадигму успешным методом для описания физики малых частей вселенной, подрывает ее применение ко вселенной как целому. Чтобы обеспечить дальнейший прогресс в космологии (а также в фундаментальной физике), нам нужна новая концепция закона природы, применимая на космологическом масштабе, которая избегает ошибок, дилемм и парадоксов и отвечает на вопросы, к которым старая система взглядов не может обратиться. Более того, это должна быть научная теория - то есть, она должна делать фальсифицируемые предсказания для новых, но выполнимых экспериментов.

В Главе 10, я начал поиск такой новой системы взглядов, выдвинув на первый план базовые принципы руководства нашим поиском. Главный среди них есть Лейбницевский принцип достаточного обоснования, который заставляет нас искать рациональную причину для каждого выбора, который вселенная делает одним

к оглавлениюобразом вместо того, чтобы сделать другим. Это подразумевает дальнейшие принципы: идентичности неразличимого, объяснительной замкнутости и отсутствия действия без взаимности. Эти принципы вырабатывают бескомпромиссный реляционистский подход ко всем свойствам вещей в природе.

Я утверждал, что единственный способ реализовать указанные принципы и открыть работоспособную космологическую теорию это предположить, что законы природы эволюционируют во времени. Это требует, чтобы время было реальным и глобальным. Одной из перспективных разработок является динамика формы, которая, как описывалось в Главе 14, вызывает привилегированное глобальное понятие времени изнутри ОТО.

Понятие глобального времени, в рамках которого эволюционируют законы природы, вместе с нашими принципами дает нам основу для новой космологической теории. Разработки, описанные в Части IIв Главах с 11 по 18, еще не являются фактом и еще не составляют согласованной теории. Скорее они представляют собой в и дение того, как мы можем переосмыслить вместе вселенную и задачу космологии. Каждая из этих разработок умозрительна, но некоторые делают по-настоящему проверяемые предсказания для осуществимых экспериментов. Будет любая из них подтверждена экспериментом или нет, они, по меньшей мере, демонстрируют, что гипотеза реальности времени приводит к более научной космологии.

Понятие реальности и глобальности времени также полезно в решении других нерешенных проблем физики. Например, нам нужно выйти за пределы статистического предсказания квантовой механики, чтобы описать и объяснить, что происходит в индивидуальных событиях. В Главах 12и 13я описывал два новых подхода к более глубокой теории квантовых явлений, оба из которых требуют, чтобы время было фундаментальным. Эти подходы отличаются от квантовой механики в достаточной степени, чтобы они могли быть отличены от нее экспериментально.

Другой ареной, на которой действует реальное время, является описание поведения в макромире, где возникает термодинамика вместе с такими концепциями, как температура, давление, плотность и энтропия. На этом неквантовом уровне время оказывается строго направленным, и мы можем выделить несколько стрел времени, которые строго отличают прошлое от будущего. В теории, где время несущественно или эмерджентно, этот факт временн о й асимметрии вселенной является непостижимым. Это заставляет нас приписывать очевидные и несомненные свойства мира