Карло Ровелли - Срок времени

Второе открытие квантовой механики – неопределенность. Невозможно предвидеть с полной точностью, где окажется завтра, например, какой-нибудь электрон. Между одним своим появлением где-то и следующим электрон не находится в каком-то точно определенном месте [68], он как будто рассеян в вероятностном облаке. Как говорится на жаргоне физиков, он находится в “суперпозиции” положений.

Пространство-время – такой же физический объект, как и электрон. И оно тоже флуктуирует. И тоже может находиться в суперпозиции различных конфигураций. Рисунок, на котором растягивалось время, например, мы должны изобразить – принимая во внимание квантовую механику – как размытую суперпозицию различных экземпляров пространства-времени, примерно так, как показано здесь:

Подобным образом будут флуктуировать и световые конусы, разделяющие в каждой точке прошлое, настоящее и будущее. Как-то так:

И различие между прошлым, настоящим и будущим тоже становится флуктуирующим, неопределенным. Как элементарная частица, которая может быть рассеяна в пространстве, так и разница между прошлым и будущим может флуктуировать, и некое событие может и предшествовать какому-то другому, и вместе с тем отставать от него.

“Флуктуация” не означает, что происходящее никогда не детерминировано, она означает, что происходящее детерминировано только в некоторые моменты и непредсказуемым образом. Неопределенность разрешается, когда какая-то величина взаимодействует с какой-то другой [69]. При взаимодействии электрон материализуется в конкретной точке. Например, он сталкивается с экраном, или попадает в детектор элементарных частиц, или рассеивается на фотоне – во всех этих случаях он оказывается в определенном положении.

Но в таком его появлении есть кое-что странное: электрон оказывается в конкретном месте только по отношению к тому объекту, с которым взаимодействует. По отношению же ко всем прочим взаимодействие только способствует распространению заразы неопределенности. Эта конкретизация случается лишь в отношении данной физической системы, и в этом, как мне кажется, самое радикальное открытие квантовой механики [70].

Когда электрон врезается в люминесцентную поверхность электронно-лучевой трубки старого телевизора, вероятностное облако, как мы считаем, разрушается – и электрон возникает в конкретной точке экрана, отчего там образуется световое пятно – часть телевизионного изображения. Но это происходит только в отношении экрана телевизора. По отношению к любому другому объекту электрон просто передает свою неопределенность экрану, так что теперь электрон и экран вместе в одной суперпозиции конфигураций, и только в момент нового взаимодействия с каким-то следующим объектом их общее вероятностное облако распадается, позволяя им возникнуть в какой-то определенной конфигурации. И так далее.

Непросто смириться с мыслью, что электрон может вести себя так странно. Но еще сложнее смириться с мыслью, что подобным образом могут вести себя пространство и время. И все-таки, по всей видимости, таков мир квантовых явлений – мир, в котором мы живем.

У физического субстрата, определяющего протяженности и длительности, – гравитационного поля – не только динамика зависит от масс, оно само представляет собой квантовую сущность, у которой нет определенных численных характеристик, кроме как при условии ее взаимодействия с чем-то еще. Когда взаимодействие есть, у протяженностей и длительностей обнаруживается зернистость, и они определены лишь в отношении этого “чего-то еще”, для всей остальной Вселенной они остаются по-прежнему неопределенными.

Сеть временных отношений распускается – она больше не формирует плотного холста. Флуктуирующие образы пространства-времен (во множественном числе) налагаются один на другой в суперпозиции, какие-то конкретные характеристики которых могут проявляться лишь в отношении отдельных объектов, – и картина получается довольно туманной, но это лучшее из того, что нам остается от мелко помолотого мира. Перед нами мир квантовой гравитации.

Позвольте мне подвести предварительный итог этого затянувшегося погружения, представленного первой частью книги. Время не едино: для каждой траектории есть своя длительность, оно проходит в собственном ритме, зависящем и от места, и от скорости. У него нет направления: различие между прошлым и будущим никак не присутствует в базовых уравнениях, описывающих мир; оно появляется как случайный эффект, когда мы смотрим на вещи, не обращая внимания на детали; в этом общем сгустившемся тумане прошлое Вселенной проявляется с удивительной ясностью. Понятие настоящего пропадает: в огромной Вселенной нет ничего такого, что можно было бы с разумным основанием назвать “настоящим”. Субстрат, определяющий протяженности временны́х интервалов, не представляет собой самостоятельной сущности – это один из аспектов динамического поля. А поле флуктуирует, скачкообразно меняется, принимает конкретные значения только при взаимодействии и теряет определенность при прохождении некоторого предела. Что же остается от времени?

Мы входим в мир без времени.

Когда Робеспьер освобождал Францию от монархии, вся Европа Старого режима со страхом ожидала конца цивилизации. Когда молодые люди хотят освободиться от старого порядка вещей, старики боятся, что все на свете идет ко дну. Но Европа смогла чудесно прожить и без короля Франции. И мир может прекрасно прожить без короля Времени.

Но все же есть один аспект времени, переживший его изгнание из физики XIX и XX веков. Лишившись мишуры, в которую его обрядила ньютоновская теория и к которой мы все так привыкли, оно сияет теперь еще ослепительнее: мир – это само изменение.

Ничто из утраченного (единственность, направление, независимость, настоящее, непрерывность…) не ставит под сомнение, что мир – это сеть событий. Одно дело – время, как его ни определяй, но совсем другое – вещи, которые не “есть”, а становятся.