Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной - Юрий Артамонов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
к оглавлению экстремально маловероятному выбору начальных условий. Эту трудность можно избежать, признав, что время реально и что фундаментальная теория столь же асимметрична во времени, сколь асимметричной оказывается сама вселенная.
Однако, одно дело сказать, что время реально, но другое дело сказать, что это придает смысл разговору о том, что происходит 'прямо сейчас' по всей вселенной - то есть, одновременно с нашим переживанием течения времени. Идея глобального времени означает, что наше ощущение прохождения времени используется во всей вселенной, но, конечно, это прямо противоречит относительности одновременности СТО и ОТО. Этот конфликт необходимо решать, поскольку относительность одновременности вместе с идеей, что реальность есть общее понятие, приводит, как мы видели в Главе 6, к картине монолитной вселенной, в рамках которой самый основной аспект нашего опыта - течение времени - является нереальным.
Можно также попробовать представить себе смысл, в котором время реально, что не противоречит относительности одновременности - но это потребует или солипсистского или зависимого от наблюдателя понятия реальности, в котором различие между реальным настоящим и будущим, которое еще-будет-реальным, не является объективным свойством, разделяемым всеми наблюдателями. И, как я подчеркивал, гипотеза глобального времени сильно помогает в выходе за пределы квантовой теории и в понимании пространства как эмерджентного. Важно также отметить, что гипотеза глобального времени не нуждается в конфликте с экспериментальными подтверждениями СТО, что, как мы видели, верно в динамике формы. Наконец, гипотеза, что в природе имеется привилегированное глобальное время, подлежит разрешению экспериментом, по каковой причине я поддерживал гипотезы, которые могут привести к новым предсказаниям, с помощью которых они могут быть проверены.
*
Идея, что законы эволюционируют, обещает сделать фундаментальную физику более предсказательной. Но она приносит с собой некоторую конечную дилемму. Естественно спросить, есть ли закон, который управляет тем, как эволюционируют законы. Мы можем назвать такой закон, который действует на законы, а не непосредственно на элементарные частицы, мета-законом. Наблюдать действие этого мета-закона может быть тяжело, так как он может действовать только во время столь бурных эпизодов, как
к оглавлению Большой Взрыв. Однако, если мы хотим дополнить объяснение нашей вселенной, не должен ли такой мета-закон полностью выполнять требования принципа достаточного обоснования?
Но допустим, имеется мета-закон. Не должны ли мы захотеть узнать, почему этот мета-закон, а не какой-то другой управляет эволюцией законов в нашей вселенной? И если мета-закон может действовать на прошлые законы, чтобы произвести законы в будущем, часть объяснения того, что за законы имеются сегодня, будет зависеть от того, что за законы имелись в прошлом, так что мы не можем избежать вопроса: Почему такие начальные условия? Гипотеза мета-закона могла бы приводить к бесконечной регрессии (На вопрос Почему этот мета закон? может быть ответ через мета-мета-законы и так далее). Это одна сторона дилеммы. Другая заключается в возможности, что нет никакого мета-закона. Тогда в эволюции законов будет элемент случайности, результат опять будет такой, что ничто не объяснимо, и принцип достаточного обоснования попирается в самих основах науки. Роберто Мангабейра Унгер и я называем это дилеммой мета-законов.
На первый взгляд она может выглядеть как тупик, но, прожив с ней несколько лет, я пришел к уверенности, что, напротив, это представляет собой великую научную возможность, побуждение к изобретению нового вида теории, которая разрешит дилемму. Я убежден, что дилемма мета-законов разрешима и то, как она будет разрешена, станет ключом к прорывам, которые дадут возможность прогресса космологии и фундаментальной физики в этом столетии.
Дилемму мета-законов временно удалось перехитрить через космологический естественный отбор (см. Главу 11), когда была выдвинута гипотеза об ограниченном и статистическом мета-законе. Когда я постулировал, что параметры Стандартной Модели меняются на малые случайные величины при каждом отскоке, я описывал вид мета-закона, который частично обманывает дилемму. Определенно, мы хотим знать больше о том, как это происходит, и быть в состоянии описать механизм генерирования случайных изменений параметров. Большее проникновение в эту тему может обеспечить квантовая теория гравитации, такая как петлевая квантовая гравитация или теория струн (причем в последнем контексте эта идея была впервые понята). Но даже без дальнейшего понимания гипотеза космологического естественного отбора не только дает объяснения, но и является фальсифицируемой.
Другим подходом к мета-закону является принцип прецедента.
к оглавлению Будучи частично статистическим, он также обманывает - или, как минимум, откладывает - дилемму мета-законов. Даже откладывание дилеммы может быть плодотворным, открывая пространство для гипотез, которые могут быть исследованы экспериментально и, в свою очередь, могут подсказать новые вопросы и подходы. Но чтобы окончательно решить дилемму мета-законов, динамика, по которой эволюционируют законы, должна достаточно отличаться от законов, к которым мы привыкли, так что вопросы Почему такой мета-закон? и Почему такие начальные условия? не возникают.
Имеется один подход, который разрешает дилемму неожиданным образом: Допустим, что любые два предложения для мета-закона будут эквивалентными друг другу - то есть, будут иметь идентичное влияние на то, как эволюционируют законы [1]. Может существовать принцип универсальности мета-закона, точно так же, как имеется универсальность в вычислениях. В этой области 'универсальность' означает, что любая функция, которая может быть вычислена одним компьютером, может быть вычислена и любым другим компьютером, причем не важно, какую он использует операционную систему. Идея универсальности мета-закона аналогична и заключается том, что не имеет значения, какой мета-закон действует, поскольку все экспериментальные предсказания, невзирая ни на что, будут теми же самыми.
Однако, для союза закона и конфигурации можно представить другой подход к космологической науке, который выходит за пределы Ньютоновской парадигмы. Это будет не две вещи для изучения - закон и состояние - а только одна, которая унифицирует их в мета-конфигурацию, содержащую информацию об обеих. Эта идея согласуется с гипотезой о том, что все, что реально, реально в настоящий момент. В той степени, в которой закон действует, его детализация является частью настоящего момента. Детализации закона и конфигурации не могут быть слишком отличающимися, так что мы унифицируем их в единой мета-конфигурации. Точно так же, как Галилей унифицировал небесную и земную сферы, может быть, пора унифицировать их тень, то есть различие между вневременным законом и ограниченной во времени конфигурацией.
Эволюция мета-конфигурации будет определяться настолько простым правилом, что оно объясняется принципом универсальности. Выбор начальной конфигурации будет устанавливать как начальный закон, так и начальные условия. Будут аспекты конфигурации, которые эволюционируют
к оглавлению быстро, и аспекты, которые эволюционируют намного медленнее. Первые аспекты будут оцениваться как конфигурация, которая будет эволюционировать посредством того, что мы можем назвать законами, установленными медленно движущимися аспектами. Но на больших временных масштабах различие между законами и конфигурациями будет распадаться. Я разработал простую модель этой идеи, которая на настоящий момент не очень реалистична [2].
Эти две идеи вместе с принципом прецедента и космологическим естественным отбором уже дают нам четыре способа обратиться к дилемме мета-законов. И это, предположительно, первые шаги. Не будет преувеличением сказать, что направление космологии 21-го столетия будет определяться тем, как будет разрешена дилемма мета-законов.
*
В первой главе я поднял некоторые вопросы по поводу роли, которую математика играет в науке. Прежде чем мы закончим, я хочу коротко вернуться к этой теме, поскольку должно быть ясно, что реальность времени имеет важные следствия для роли математики в физике.
В рамках Ньютоновской парадигмы вневременное конфигурационное пространство может быть описано как математический объект. Законы также могут быть представлены математическими объектами, как и их решения, которые являются возможными историями системы. Математика соответствует не реальным физическим процессам, а только однажды выполненным их записям - которые, по определению, вневременные. Однако, мир всегда остается связкой эволюционирующих во времени процессов, и только малая ее часть представима вневременными математическими объектами.
