Карло Ровелли - Срок времени

Джон и Брайс были для меня духовными отцами. Мучимый жаждой познания, я находил в их идеях утоляющую ее воду, чистую, новую, освежающую. Спасибо, Джон, спасибо, Брайс. Мы, человеческие существа, живем эмоциями и мыслью. Мы обмениваемся ими, когда оказываемся в одном месте и в одно время, разговаривая, глядя друг другу в глаза, соприкасаясь. Сеть таких контактов и встреч питает нас, да мы сами и есть эта сеть контактов и встреч. Но в действительности нам нет нужды оказываться для этого в одном месте в одно время. Мысли и чувства, которые нас связывают, легко переносятся через моря, проникают сквозь десятилетия, а иногда и века. Они ложатся на тонкие листы бумаги или танцуют между микрочипами компьютеров. Мы образуем часть сети, простирающейся далеко за пределы немногих дней наших жизней, немногих квадратных метров, что мы покрываем своими шагами. Даже эта книга – одна из ее нитей…

Но я отвлекся. Воспоминания о Джоне и Брайсе направили мою мысль в сторону. Все, что я хотел сказать в этой главе, – это то, что они нашли простейшую форму для уравнения, описывающего динамику мира. Динамику мира можно представить уравнением, устанавливающим, какие отношения связывают все описывающие его переменные. Все на равных. Оно описывает все, что может произойти, все возможные корреляции между переменными. Ничего больше.

Это элементарная форма мировой динамики, и нет необходимости говорить о “времени”. Мир без переменной времени – это не сложный мир.

Это сеть связанных друг с другом событий, где все задействованные переменные соблюдают вероятностные законы, большую часть которых, как это ни поразительно, мы можем выписать. Это прозрачный, продуваемый ветрами мир, полный красоты горной цепи или пересохших, потрескавшихся губ подростка.

Уравнения петлевой квантовой гравитации [91], над которой я работаю, – это современная версия теории Уилера – Девитта. В эти уравнения не входит переменная времени.

Переменные теории описывают поля, из которых складывается обычная материя – фотоны, электроны, другие компоненты атомов, – и гравитационные поля – на равных правах со всеми прочими. Петлевая теория – это не одна из теорий, объединяющих все. И она вовсе не претендует на то, чтобы стать “окончательной”. Эта теория состоит из нескольких частей, хотя и связанных, но различных; она претендует “всего лишь” на то, чтобы непротиворечиво описать мир, каким мы его к настоящему времени смогли узнать и понять.

Поля обнаруживают свою зернистость в виде элементарных частиц, фотонов и квантов гравитации, или “квантов пространства”. Эти элементарные зерна не погружены в пространство – они сами его образуют. Или лучше так: пространственность мира – это сеть их взаимодействий. Они не существуют и во времени: они непрерывно взаимодействуют друг с другом, более того – существуют не иначе, как конечные точки некоторого непрекращающегося взаимодействия. И это взаимодействие представляет собой элементарное мировое происшествие – и в нем заключается элементарная минимальная форма времени, она не ориентирована, не упорядочена по срокам ни в линейную, ни даже в какую-то гладкую криволинейную геометрию, вроде той, что была описана Эйнштейном. Есть лишь действие и противодействие, в которых кванты актуализируются в самом акте взаимодействия лишь в отношении его участников.

Динамика всех этих взаимодействий обладает вероятностным характером. Вероятность, что нечто произойдет – при условии, что происходит что-то другое, – в принципе вычисляема с помощью уравнений теории.

Мы не можем рассчитать полной карты, полной геометрии всего происходящего в мире, а из этих происшествий – всего прохождения времени, так как они привязаны только к одному взаимодействию и в отношении одной физической системы, вовлеченной в это взаимодействие. Мир подобен множеству точек зрения одних по отношению к другим; “мир, наблюдаемый со стороны”, – это чушь: нет никакого “со стороны”, если мы говорим о мире.

Элементарные кванты гравитационного поля живут на планковском масштабе. Это элементарные зерна, вплетающиеся в подвижную ткань, которой Эйнштейн заменил абсолютные пространство и время Ньютона. Это они – и взаимодействия между ними – ответственны за то, что возникает пространственная протяженность и временнáя длительность.

Интуитивное представление элементарных пространственных зерен (или спиновая сеть)

Отношения пространственной смежности связывают пространственные зерна в сети. Их называют спиновой сетью. Слово “спин” своим происхождением обязано математике, описывающей пространственные зерна, или, что то же, симметрию пространства [92]. Единичное кольцо из спинов называется “петлей” ( anello по-итальянски или loop по-английски), что и дает название всей теории (по-английски loop theory ). Сети, в свою очередь, трансформируются одна в другую дискретными скачками, которые в теории описываются структурами, получившими название “спиновая пена” [93].

Череда таких скачков порождает ткань, проявляющуюся на больших масштабах как гладкая пространственно-временная структура. На малых масштабах теория описывает “квантовое пространство-время”, флуктуирующее, вероятностное и дискретное. На этом масштабе есть только яростно кишащие кванты, то появляющиеся, то исчезающие.

Интуитивное представление спиновой пены ( spinfoam )

Это мир, с которым я пытаюсь ежедневно посчитаться – в обоих смыслах слова. Это необыкновенный мир, но не бессмысленный.

В моей исследовательской группе в Марселе, например, мы пытаемся посчитать, какое время необходимо для взрыва черной дыры, когда она проходит через квантовую фазу.

В этой фазе внутри черной дыры и в непосредственной близости от нее нет единого и определенного пространства-времени. А есть квантовая суперпозиция спиновых сетей. Подобно тому как электрон между моментом эмиссии и моментом поглощения его экраном может быть представлен в виде вероятностного облака, из-за чего ему нельзя приписать какую-то определенную траекторию, так же и квантовый распад черной дыры проходит фазу безудержных флуктуаций времени, то есть квантовой суперпозиции различных времен, и возвращается к определенности позже, уже после взрыва.