Карло Ровелли - Нереальная реальность. Путешествие по квантовой петле

То, что между временем и температурой есть связь, – древняя и неоднократно высказывавшаяся идея. Если вы задумаетесь над ней, то поймете, что все явления, в которых мы обнаруживаем ход времени, связаны также и с температурой. Самое заметное свойство времени состоит в том, что оно движется вперед, но не назад, То есть существуют необратимые явления . Механические явления – пока в них не участвует тепло – обратимы. Если снять их на камеру, а затем прокрутить фильм в обратном направлении, мы увидим нечто реалистичное. Если мы заснимем качающийся маятник или камень, подброшенный вверх и затем падающий, и прокрутим пленку назад, то увидим правдоподобное качание маятника или полет камня, поднимающегося, а затем падающего на землю.

Вы можете возразить, что когда камень достигает земли, он останавливается, и если смотреть фильм в обратном направлении, то камень будет сам подпрыгивать с земли, а это неправдоподобно. Но когда камень достигает земли и останавливается, куда уходит его энергия? В нагрев земли! В тот самый момент, когда порождается тепло, процесс является необратимым: прошлое отличается от будущего. И так во всем: тепло и только тепло позволяет различать прошлое и будущее.

Это универсальная идея. Горящая свеча превращается в дым, а дым не может превратиться в свечу – свеча порождает тепло. Чашка горячего чая остывает, а не нагревается – она рассеивает тепло. Мы живем и стареем, производя тепло. Наш старый велосипед изнашивается со временем, производя тепло трением. Обратимся к Солнечной системе. В первом приближении она крутится, как вечный механизм, всегда равный самому себе. Она не производит тепла, и действительно, если вы обратите ее движение вспять, то не заметите ничего странного. Но если присмотреться внимательнее, необратимые явления все же имеют место: Солнце сжигает водород и в конце концов исчерпает его и погаснет. Солнце тоже стареет и, соответственно, производит тепло. Луна, казалось бы, выглядит неизменно обращающейся вокруг Земли и всегда равной самой себе, однако в действительности она медленно удаляется. Это происходит, потому что она вызывает приливы, а приливы немного разогревают моря, вызывая тем самым обмен энергией с Луной. Всякий раз, когда вы наблюдаете явления, демонстрирующие течение времени, оказывается, что они связаны с производством тепла. Без тепла у времени нет предпочтительного направления.

Однако тепло – это наш способ называть усредненные значения по множеству переменных.

Идея теплового времени меняет эту логику на обратную. То есть вместо того чтобы спрашивать, каким образом время вызывает рассеяние тепла, мы спрашиваем, как тепло порождает время.

Благодаря Больцману мы знаем, что понятие тепла вытекает из того факта, что мы взаимодействуем с усредненными величинами. Идея теплового времени состоит в том, что понятие времени тоже возникает из-за того, что мы взаимодействуем только со средними значениями множества переменных [125].

Если у нас есть полное описание системы, то все переменные этой системы находятся в равном положении, ни одна из них не является в переменной времени. То есть ни одна не коррелирована с необратимыми явлениями. Но как только мы начинаем описывать систему средними значениями для многих переменных, у нас появляется привилегированная переменная, работающая как общее время. Время, в направление которого рассеивается тепло. Время нашего повседневного опыта.

Таким образом, время не является фундаментальной составляющей мира, но появляется в силу того, что мир огромен, и мы – лишь крошечная система внутри него, взаимодействующая только с макроскопическими переменными, которые усредняют значения бесчисленных микроскопических переменных. В нашей повседневной жизни мы никогда не видим отдельных элементарных частиц или отдельных квантов пространства. Мы видим камни, горы, лица наших друзей – и каждая из этих видимых нам вещей состоит из мириад элементарных компонентов. Мы всегда коррелированы со средними значениями. А средние значения и ведут себя как средние – они рассеивают тепло и по самой своей природе порождают время.

Трудность понимания этой идеи связана с тем фактом, что нам тяжело думать о мире без времени и о времени, которое возникает как аппроксимация. Мы слишком привыкли думать о реальности как существующей во времени. Мы существа, живущие во времени, мы погружены во время и вскормлены им. Мы – проявление темпоральности и порождены средними значениями микроскопических переменных. Но ограничения нашей интуиции не должны сбивать нас с толку. Понимание мира очень часто вынуждает нас идти против интуиции. Если бы не это, понимание было простым делом.

Время – это эффект, связанный с тем, что мы не видим физических микросостояний вещей. Время – это информация, которой у нас нет.

Время – это наше неведение.

Почему информация играет во всем этом такую важную роль? Возможно, потому, что не следует путать то, что мы знаем о системе, с абсолютным состоянием той же системы. То, что мы знаем, – это нечто, касающееся отношений между системой и нами. Знание реляционно по своей природе; оно в равной мере зависит от своего объекта и от своего субъекта. Понятие «состояния» системы отсылает, явно или неявно, к другой системе. Классическая механика ошибочно заставляет нас думать, будто мы способны действовать, не принимая в расчет эту простую истину, будто у нас есть доступ, по крайней мере теоретически, к картине реальности, совершенно независимой от наблюдателя. Но развитие физики показало, что в конечном счете это невозможно.

Будьте внимательны: когда я говорю, что мы «имеем информацию» о температуре чашки чая или «не имеем информации» о скорости каждой отдельной его молекулы, я не имею в виду никаких ментальных состояний или абстрактных идей. Я лишь говорю, что законы физики определяют корреляции между нами и температурой (например, когда мы смотрим на термометр), но не между нами и скоростями отдельных молекул. Это то же самое понятие информации, с которого я начал данную главу: белый шар в вашей руке «имеет информацию» о том факте, что в моей руке находится черный шар. Мы имеем дело с физическими факторами, а не с ментальными понятиями. Шар в данном случае обладает информацией, даже если у него нет ментальных состояний, также как флеш-карта содержит информацию (указанная на карте емкость в гигабайтах говорит нам, сколько информации она может содержать), несмотря на то, что флешка не может думать. Информация в этом смысле – как корреляция между состояниями систем – повсеместно встречается во Вселенной.