Биоцентризм. Как жизнь создает Вселенную - Боб Берман

В популярной литературе время часто именуется «четвертым измерением». Обычно такая формулировка приводит человека в замешательство, поскольку в повседневной жизни время ничуть не напоминает три пространственных измерения. Вспомним школьный курс геометрии и опишем три этих измерения.

Линии считаются одномерными сущностями в любых контекстах, кроме теории струн. В теории струн допускается существование и многомерных линий. Согласно теории струн, нити, состоящие из энергии и частиц, настолько тонкие, что напоминают сильно вытянутые точки, несоотносимые с конкретными координатами. Толщина струн настолько ничтожна, что соотносится по размеру с диаметром атомного ядра примерно так же, как величина протона и мегаполиса.

Плоскость, примером которой является тень на ровной стене, имеет два измерения – длину и ширину.

У твердых тел, которые бывают, в частности, шарообразными и кубическими, уже три измерения. Иногда говорят, что реальный шар или куб состоит из четырех измерений и именно четвертое измерение геометрического тела позволяет ему стабильно существовать. Поскольку тело может не только долго существовать, но и изменяться, мы полагаем, что у него есть еще какая-то составляющая, не сводимая к трем измерениям. Эту составляющую мы именуем временем. Но что же такое время – идея или реальный феномен?

С научной точки зрения кажется, что без времени не обойтись практически в любой дисциплине. Так, второй закон термодинамики кажется бессмысленным, если в нем не учитывать время. Второй закон термодинамики описывает энтропию (процесс распада сложноструктурированных систем на слабоструктурированные). Бытовой пример энтропии – беспорядок, который постепенно возникает на дне платяного шкафа. Энтропия может накапливаться только с течением времени и без времени не имеет смысла.

Представьте себе стакан с газировкой, в котором лежат кубики льда. Сначала эта смесь является хорошо структурированной. Существуют четкие границы между льдом, жидкостью и пузырьками газа. При этом температура льда и жидкости различается. Но если мы взглянем на этот стакан позже, то лед растает, газ исчезнет (газировка выдохнется), а содержимое стакана станет однородным, без следов той структуры, которая еще недавно наблюдалась в сосуде. Далее жидкость будет лишь испаряться, никаких других изменений с ней не случится.

Такие изменения, связанные с распадом сложных структур и приводящие к однородности, случайности и инертности, – это и есть энтропия. Процессы энтропии протекают во всей Вселенной. Практически все физики сходятся во мнении, что в долгосрочной перспективе энтропия будет определяющим космологическим фактором. Сегодня во Вселенной можно наблюдать отдельные жаркие точки – это звезды, подобные нашему Солнцу. Звезда испускает тепло и потоки элементарных частиц в окружающее ее холодное пространство. Существующие в настоящее время космические структуры постепенно распадаются в ходе энтропии. Этот процесс однонаправленный и связан с общим упрощением организации окружающего мира.

В классической науке энтропия имеет смысл только с учетом хода времени, так как этот процесс развивается во времени и является необратимым. На самом же деле энтропия определяет стрелу времени. Без энтропии время лишено всякого смысла.

Но многие физики оспаривают это «общепринятое убеждение», связанное с энтропией. Ее суть может не только заключаться в постепенном разрушении сложных структур и дезорганизации (считается, что такие процессы направлены из прошлого в будущее), но и быть проявлением совершенно случайных действий. Тела движутся. Молекулы движутся. Это происходит здесь и сейчас. Их перемещения спонтанны. Рано или поздно наблюдатель заметит распад структур, которые ранее были более упорядоченными. Причем же тут линейность, стрела времени? Не следует ли считать такую случайную энтропию доказательством несущественности и нереальности времени, а не наоборот?

Допустим, у нас есть комната, наполненная чистым кислородом, а за дверью – другая комната, наполненная чистым азотом. Мы открываем дверь и возвращаемся через неделю. В обеих комнатах будет равномерная смесь из двух газов. Как мы опишем произошедшие изменения? С точки зрения «энтропии» следовало бы сказать, что исходная «аккуратная» организация была утрачена, теперь перед нами беспорядочная смесь двух газов и произошедший процесс смешивания необратим. На этом примере демонстрируется «однонаправленная» природа времени. Но, с другой стороны, здесь просто переместились молекулы. Движение – это не время. Смешивание – естественный результат такого смешивания. Все просто. Прочее – это лишь человеческое восприятие происходящего в соответствии с нашими представлениями о порядке.

В таком случае результирующая энтропия и утрата структуры обусловлены лишь тем, что наш мозг рано или поздно перестает улавливать паттерны и порядок в рассматриваемой системе. Вот почему наша наука так нуждается в концепции времени как некоторой реальной сущности.

Разумеется, спор о существовании или несуществовании времени очень древний. Ответ на вопрос этого спора может быть непостижимо сложным, в том числе и потому, что мы выделяем в реальности множество аспектов. Некоторые из них, не менее субъективные, чем наше восприятие времени, лишь кажутся реальными на некоторых уровнях действительности (например, в биологии). На других же уровнях эти аспекты могут быть несущественными или даже несуществующими (скажем, в квантовой механике элементарных частиц). Впрочем, важнее всего именно их иллюзорность.

Здесь стоит сделать одно интересное отступление. В течение последних 20–30 лет физики пришли к следующему выводу. Аналогично тому, как у всех тел должна быть форма, у времени должно быть подобное свойство, а именно – направление. Далее возникли споры о том, можно ли изменить направление стрелы времени. Даже Стивен Хокинг предположил, что, когда расширение Вселенной сменится сжатием, время также пойдет в обратном направлении. Правда, позже он изменил свое мнение. В любом случае идея времени, идущего вспять (которую так и не удалось развить), оказалась не столь немыслимой, как могло показаться.

Подобные гипотезы вызывают в нас протест, ведь здравый смысл подсказывает, что в таком случае следствие будет предшествовать причине, чего просто не может быть. Например, серьезная автомобильная авария превратится в жуткий спектакль: мы увидим, как искалеченные люди мгновенно исцеляются без всяких шрамов, искореженные машины отпрыгивают друг от друга, одновременно разглаживаясь на месте удара и ремонтируясь. Всем известная рекомендация о том, что за рулем не следует разговаривать по мобильному телефону, в данном случае не только смешна, но и лишена всякого смысла.

Однако существует контраргумент, согласно которому происходящее не казалось бы нам нонсенсом. Ведь наши мыслительные процессы также шли бы в обратном направлении, и мы не заметили бы никаких причинно-следственных противоречий.

Правда, такие неразрешимые вопросы и явно абсурдные построения исчерпываются, если правильно расценивать природу времени. Как было указано выше, время – это биоцентрический конструкт, явление биологическое, а не абсолютное. Время требуется лишь для упрощения повседневной деятельности и регулирует мысленные последовательности у некоторых живых организмов. Итак, время – это механизм для функционального облегчения жизнедеятельности.

Чтобы все это осмыслить, предположим, что вы смотрите фильм о турнире лучников, держа в уме зеноновский парадокс «стрела». Стрелок отпускает тетиву, стрела летит. Оператор снимает путь стрелы от лука до мишени. Вдруг проектор останавливается, и вы видите застывшую стрелу в отдельном кадре. То есть вы рассматриваете стрелу, остановившуюся в процессе полета, чего в реальности никак не могли бы сделать. Пауза в фильме позволяет вам определить положение стрелы с очень большой точностью. Стрела только что миновала трибуну и находится на высоте около шести метров. Но вы уже потеряли всю информацию о ее движении. В кадре стрела никуда не летит, ее скорость равна нулю. Путь стрелы, то есть ее траектория, также неизвестен. Он неопределенный.

Чтобы точно определить положение стрелы в конкретный момент, необходимо заключить ее в статичном кадре, как говорится, поставить кино «на паузу».

Напротив, если вы следите за динамикой стрелы, то не можете вычленить из ее полета такой кадр, поскольку движение – это сумма множества кадров. Нельзя одновременно и с равной точностью определить и положение, и динамику стрелы. Точное знание одного из этих параметров означает сильную приблизительность информации о другом. Налицо неопределенность: либо для динамики, либо для положения.