Откуда берется время?

У Пола Дейвиса многое на уме — вернее сказать, в уме. Будучи физиком в Университете штата Аризоны, он проводит исследования в самых разных областях — от абстрактных просторов теоретической физики и космологии до более вещественных вопросов астробиологии, изучения жизни за пределами Земли. Nautilus поговорила с Дейвисом, и разговор естественным образом перешел к теме времени, давно занимавшей его исследовательский интерес. Ниже приводится отрывок из этого интервью, незначительно отредактированный и сокращенный ради большей ясности.

Реален ли поток времени, или это лишь иллюзия?

Поток времени — иллюзия, и, признаться, я знаю немного ученых и философов, готовых это оспорить. Причина этого становится понятна, стоит спросить у себя, что подразумевается под течением времени. Когда мы говорим, что нечто вроде реки течет, это означает, что в некоторый миг ее частица оказалась в ином месте, чем то, в котором она располагалась мигом ранее. Иными словами, она движется относительно времени. Однако время не может двигаться относительно времени — оно и есть время. Многие допускают ошибку, считая, что утверждение об отсутствии временного потока означает отсутствие времени самого по себе. Это глупость. Разумеется, время существует. Мы измеряем его при помощи часов. Часы измеряют не потоки времени, а отрезки времени. Само собой, между событиями пролегают отрезки времени — именно их и измеряют часы.

Так откуда же берется ощущение потока?

Приведу пример. Предположим, я встану, несколько раз повернусь вокруг своей оси и замру. В таком случае у меня возникнет убедительное чувство, что вокруг вращается весь мир. Я чувствую его вращение — хотя, разумеется, знаю, что вращаюсь я сам. Схожим образом я чувствую поток времени, хоть и знаю, что это не так. Вероятно, объяснение этой иллюзии связано с чем-то у нас в голове и отношением с памятью — наслоением воспоминаний и прочим в этом духе. Таким образом, это лишь особенность нашего восприятия, а не свойство времени самого по себе.

Еще кое-что, что ставит людей в тупик: они полагают, что отрицание потока времени означает отрицание причинно-следственных связей. Разумеется события следуют в направленной последовательности. Если уронить яйцо, оно разбивается. Яйца не собираются обратно. Здания рушатся от землятресений, а не вырастают из груды щебня. В повседневной жизни есть множество примеров временной ассиметрии — она составляет одно из свойств бытия. Она не является свойством времени самого по себе, и объяснение ее природы лежит в самых ранних этапах зарождения вселенной и ее первоначальных условий. Это совершенно иной и вполне достойный изучения вопрос.

Является ли время первичной составляющей вселенной?

Пространство и время устанавливают границы, в которых мы формулируем все свои теории об устройстве вселенной, однако некоторые задаются вопросом о вероятности того, что эти свойства бытия могут быть вторичными или производными. Возможно, первоначальные законы вселенной складываются в неком пред-пространстве и времени, и пространство-время порождено чем-то более первичным.

Само собой, в повседневной жизни мы воспринимаем трехмерный мир и одно временное измерение. Однако при Большом взрыве — мы не понимаем по-настоящему, как Большой взрыв породил вселенную, однако считаем, что это могло быть связано с квантовой физикой — возможно, что явления, которое мы называем пространством-временем в привычном смысле, в котором все кажется четко выраженным, возможно его не было. Таким образом, продуктом ранних этапов существования вселенной могут быть не только энергия и материя, но даже само по себе пространство-время. Мы этого не знаем. Это исследуется.

Так время может быть производным?

Идея того, что двойственность пространства-времени является вторичным качеством, производным от чего-то более простого, чего-то, лежащего в самой основе нашего представления о бытие, витала в воздухе еще до начала моей карьеры. Так считал Джон Уиллер, писавший об этом в 1950-х — что могла быть некая пре-геометрия, давшая начало геометрии также, как атомы порождают континуум упругих тел — и люди продолжают об этом размышлять.

Беда в том, что мы не можем этого наблюдать. Сколько бы вы ни придумали подходящих математических моделей, их проверка кажется безнадежной. Большинство людей считает, что если в подоплеке пространства и времени есть что-то эдакое, что-то, отличающиеся от нашего представления о последовательном пространстве и времени, это что-то проявляется лишь в так называемом планковском масштабе, на двадцать порядков уступающем размеру атомного ядра, тогда как самые точные наши инструменты наблюдения способны наблюдать лишь на много порядков большие величины. Очень трудно представить, как мы можем изучить что-то в планковском масштабе в сколько-то контролируемых условиях.

Если существует множество вселенных, следуют ли они одним часам?

Сравнительное отношение времени между различными наблюдателями в различных местах — сложное явление даже в пределах одной вселенной. Скорость часов, скажем, у поверхности черной дыры будет заметно отличаться от скорости часов здесь, на Земле. Так что даже в нашей вселенной нет общего времени.

Однако теперь у нас есть множество вселенных, к каждой из которых прилагается в некотором смысле собственное время — сравнивать их можно, только если существует способ отправить между ними сообщение. Все зависит от выбранной вами модели мультивселенной. Их много, однако в той, о которой чаще всего говорят космологи — множестве пузырей, появляющихся в разрастающейся сверхструктуре — нет способа непосредственно сравнить скорость часов в разных пузырях.

Что из недавних изменений в понимании времени вы считаете самым любопытным?

Меня особенно интересуют лабораторные исследования восприятия времени, поскольку, на мой взгляд, в ближайшие годы именно здесь может произойти стремительный прогресс. К примеру, существуют известные эксперименты, в которых в определенный миг люди якобы сделали некий свободный выбор, однако обнаружилось, что на деле этот выбор был сделан несколько раньше, но их собственное восприятие времени и их действия в пределах отрывка времени изменились после этого события. Когда мы наблюдаем мир, нам кажется, что мы видим последовательное и цельное повествование, однако на деле на наш мозг сыплется чувственная информация от различных органов восприятия, которую он сшивает воедино. Он выстраивает ее и представляет в качестве последовательного повествования, создавая ощущение самосознания. Таким образом, нам кажется, что мы владеем собой, и все идет ровно и гладко. Однако на деле, большая часть воспринимаемого нами — повествование, воссозданное уже после случившихся событий.

Особенно заметно это в ситуациях, когда люди реагируют куда быстрее скорости мысли. Стоит лишь вспомнить игроков на фортепьяно или теннисистов, чтобы понять, что они не могут принимать сознательного решения: «Этот мяч движется сюда; мне следует двинуться туда и отбить его». За это время сигнал не успеет достичь мозга, а затем двигательной системы. Однако у них сохраняется это убедительное ощущение, что они воспринимают мир в реальном времени и владеют собой. Я нахожу все это весьма захватывающим.

Были ли какие-то прорывы в изучении времени в области фундаментальной физики? Думаю, нет. Появились новые идеи. Никуда не делись фундаментальные вопросы; мы уже затронули один из них: является ли время первичным или производным свойством? До сих пор несколько спорно происхождение временной оси, представляющей собой ассиметрию времени. Мы знаем, что ее следует отслеживать вплоть до Большого взрыва, однако с ней все еще связан ряд различных вопросов, на которые мы не нашли окончательного ответа. Однако все это скорее призрачные философские и теоретические проблемы, чем что-то, проливающее свет на измерение времени или его природу.

Кроме того, мы наблюдаем за нашими коллегами, занимающимися экспериментальной физикой, и их работой над совершенствованием измерения времени. На каком-то этапе оно станет настолько точным, что наверняка выявит любопытные результаты. Все еще стоит фундаментальная проблема — хотя большинство законов физики симметричны относительно времени, есть ряд связанных со слабым ядерным взаимодействием процессов, в которых предположительно происходит фундаментальное нарушение этой симметрии. По всей видимости, это играет ключевую роль в общей картине бытия. Думаю, здесь есть потенциал для исследований. Так что в физике частиц еще можно провести эксперименты, которые дадут нам новые знания об этой временной ассиметрии при слабом взаимодействии и месте рядом с временной осью.