Текст книги "Срок времени"

Но тогда разница между прошлым и будущим в конечном счете зависит лишь от нашего расфокусированного взора… Если бы можно было взять в расчет все имеющиеся детали, точное, микроскопическое состояние мира, то, получается, исчезло бы все, приводящее к появлению потока времени?

Да. Если я наблюдаю за микроскопическим состоянием дел, разница между прошлым и будущим исчезает. Будущее мира определяется, например, его настоящим в ничуть не меньшей и не большей степени, чем его прошлое[26]26
  То есть связь между ними детерминирована, если пренебречь квантово-механическим описанием, и носит вероятностный характер, если квантовую механику принять во внимание. В обоих случаях это относится и к прошлому, и к будущему.


[Закрыть]. Мы часто говорим, что причины предшествуют следствиям, но в элементарной грамматике вещей нет разницы между “причинами” и “следствиями”[27]27
  Некоторые детали к этому будут добавлены в главе 11.


[Закрыть]. Есть некая регулярность, зависящая от того, что мы называем “законами физики”, которая определяет связь событий, относящихся к различным моментам времени, но эта регулярность симметрична по отношению к замене прошлого и будущего… В микроскопическом описании нет способа отличить прошлое от будущего[28]28
  Дело здесь не в том, что происходящее с холодной ложечкой в горячем чае зависит от того, насколько расфокусирован мой взгляд. То, что происходит с ложечкой и ее молекулами, очевидно, не зависит от того, как я на нее смотрю. Что-то происходит – и ладно. Дело в том, что описание происходящего в терминах температуры, теплоты, передачи тепла от чая ложечке – следствие расфокусированности взгляда, отчего и возникает разница между прошлым и будущим.


[Закрыть].

Такой обескураживающий вывод следует из работ Больцмана: различие прошлого и будущего – это следствие нашего расфокусированного взгляда на мир. Вывод ужасающий: может ли быть, чтобы мое такое живое, экзистенциальное, все определяющее ощущение бытия – и течения времени – объяснялось тем, что я не могу рассмотреть мир во всех его мельчайших деталях? Это просто какая-то ошибка из-за моей близорукости? Неужели, если бы я ясно видел танец миллиардов молекул, будущее оказалось бы “таким же”, как и прошлое? Я был бы в равной мере осведомлен – или не осведомлен – о прошлом, как и о будущем? Я согласен, что наше интуитивное восприятие мира часто бывает ошибочно. Но может ли мир быть настолько фундаментально отличен от наших интуитивных представлений?

Все это подрывает основания нашего привычного понимания времени. Провоцирует полное недоверие, как в случае движения Земли. Но, как и в случае движения Земли, доводы неумолимы: все явления, характеризующие течение времени, сводятся к “особому” состоянию мира в прошлом, “особость” которого заключается в расфокусированности нашего зрения.

Ниже я вернусь к попыткам разобраться в тайне этой размытости и обращусь к вопросу, как она может быть связана со странной начальной невероятностью нашей Вселенной. Здесь же я остановлюсь на удивительном факте, что энтропия – Больцман понял и это – не что иное, как число микроскопических состояний, которые наш расфокусированный взгляд на мир не в состоянии различить.

Формула, содержащая именно это утверждение[29]29
  S = klnW, где S – это энтропия; W – число микросостояний или соответствующий объем фазового пространства; k – это всего лишь константа, сегодня она носит имя Больцмана и приводит в соответствие (произвольные) размерности справа и слева от знака равенства.


[Закрыть], выбита на мраморной плите на могиле Больцмана в Вене, прямо над мраморным бюстом ученого, изображающим его суровым и мрачным – таким, каким он, я уверен, никогда не был. Не только молодые студенты-физики приходят сюда навестить могилу и постоять перед ней в задумчивости. Иногда сюда приходят и пожилые профессора.

Время потеряло еще один из своих ключевых элементов: внутреннее различие прошлого и будущего. Больцман понял, что в сути вещей нет ничего, что определяло бы поток времени. Есть только какое-то смутное отражение таинственной невероятности Вселенной в некий момент в прошлом.

Только оно дает источник “вечному потоку” в элегиях Рильке.

Ставший полным профессором уже в 25 лет, принятый при императорском дворе в момент своего наивысшего успеха, безжалостно раскритикованный большей частью академического мира, в котором не понимали его идей, вечно балансирующий между воодушевлением и подавленностью, “милый добрый толстяк” Людвиг Больцман закончит свою жизнь, повесившись.

В Дуино, недалеко от Триеста. Пока его жена и дочь будут купаться в Адриатическом море.

Это то самое Дуино, где примерно через год напишет свои элегии Рильке.

Глава 3
В конце настоящего

 
Разбились
под этим нежным ветром весны
сладчайшей
оковы холода, замкнутые зимою,
возвращаются в море лодки…
Пора наступила плести нам венки
для чела украшенья
 

(I 4)

Скорость тоже замедляет время

За десять лет до того, как он понял, что время замедляется массой[30]30
  Об общей теории относительности см.: Einstein A. Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie (см. выше).


[Закрыть], Эйнштейн понял, что время замедляется скоростью[31]31
  О специальной теории относительности см.: Einstein A. Zur Elektrodynamik bewegter Körper // Annalen der Physik. 17, 1905, pp. 891–921. (См. рус. пер.: К электродинамике движущихся сред // Сочинения (см. выше). Т. 1. С. 7–36. – Прим. перев.)


[Закрыть]. Следствие этого открытия оказалось наиболее разрушительным для наших интуитивных представлений о времени.

Факт сам по себе прост: вместо того чтобы отправлять одного из двух друзей в горы, а другого в долину, попросим одного стоять на месте, а другого ходить туда-сюда. У того, который ходит, время будет идти медленнее.

Как и прежде, длительности, проживаемые друзьями, различны: тот, что ходит, стареет медленнее, его часы показывают меньшее время, у него меньше времени на раздумья, цветок, который он носит с собой, позже распустится и так далее. Для всего того, что движется, время проходит медленнее.

Чтобы этот небольшой эффект сделать заметным, надо двигаться быстро. Впервые его смогли измерить в 1970-е годы с помощью часов, установленных на реактивном самолете[32]32
  См.: Hafele J. C., Keating R. E. Around-the-World Atomic Clocks: Observed Relativistic Time Gains // Science. 177, 1972, pp. 168–70.


[Закрыть]. Часы во время полета отставали от таких же часов на земле. Сегодня замедление времени в зависимости от скорости непосредственно наблюдается во многих физических экспериментах.

И опять Эйнштейн сделал вывод о том, что время должно замедляться, до того, как само это явление стало возможно наблюдать. Ему тогда было 25 лет, и он изучал электромагнетизм. Но в его выводе все же не было ничего очень сложного: электричество и магнетизм хорошо описываются уравнениями Максвелла. В эти уравнения входит обычная переменная времени t, но есть одна любопытная особенность: если ты двигаешься с определенной скоростью, для тебя уравнения Максвелла перестают быть справедливыми (то есть они описывают не то, что ты можешь измерить), если только ты не назовешь временем какую-то другую переменную t´[33]33
  Эта переменная зависит от t, а также от положения и скорости наблюдателя.


[Закрыть]. Об этой странности уравнений Максвелла математики знали[34]34
  Речь о Пуанкаре. Лоренц пытался дать физическое объяснение новой величине t´, но оно получилось чрезмерно запутанным.


[Закрыть], но никто не понимал, что она может значить. Эйнштейн это понял: t – время, которое проходит для меня, стоящего неподвижно, ритм, в котором разворачиваются события в неподвижности около меня; а t´ – “твое время”, ритм, в котором разворачиваются события, движущиеся вместе с тобой. t – это время, которое измеряют мои неподвижные часы, t´ – время, которое измеряют твои часы, находящиеся в движении. Никто не мог помыслить, что время может оказаться разным для неподвижных часов и для часов, находящихся в движении. Эйнштейн прочитал это между строк в уравнениях Максвелла – он принял их всерьез[35]35
  Эйнштейн часто подчеркивал, что эксперименты Майкельсона и Морли не имели большого значения для него при создании специальной теории относительности. Я думаю, что это действительно так, и в этом отражается одно важное для философии науки обстоятельство. Не всегда для того, чтобы сделать какие-то шаги к лучшему пониманию мира, необходимы новые экспериментальные данные. У Коперника было не больше наблюдательных данных, чем у Птолемея, но он смог прочитать гелиоцентризм в данных Птолемея, так же и Эйнштейн поступил с данными Максвелла.


[Закрыть].

Для движущегося предмета проходит меньше времени, чем для неподвижного: часы отсчитывают меньше секунд, растение меньше увеличивается в размерах, малыш видит меньше снов. Для движущегося предмета[36]36
  Движущегося относительно чего? Как определить, какой из двух предметов движется, если движение всегда лишь относительно? Этот вопрос многих сбивает с толку. Правильный ответ (даваемый редко) таков: речь о движении в той единственной системе отсчета, в которой пространственные координаты точки, где часы разлучаются, и точки, где они встречаются вновь, совпадают. Есть только одна прямая линия, проходящая через две мировые точки пространства-времени, соответствующие событиям А и В: именно измеренное вдоль нее время будет максимальным, и именно скорость по отношению к ней будет замедлять время в некотором смысле. Это означает следующее: если двое часов разлучатся и больше никогда не встретятся, нет смысла спрашивать, какие из них спешат, а какие отстают. Если же они встретятся, их показания можно сравнить, и скорость каких-то одних станет вполне определенной величиной.


[Закрыть] время сокращается. Не только нет общего времени для разных мест, но нет единого времени даже в одном и том же месте. Определенную продолжительность можно связать только с определенным движением чего-либо, с определенной траекторией. “Собственное время” зависит не только от места, не только от того, велика ли расположенная поблизости масса, но и от скорости, с которой мы движемся.

Факт и сам по себе странный. Но следствие из него вообще экстраординарно. Держитесь крепче, сейчас начнется!

“Сейчас” ничего не значит

Что сейчас происходит где-то там, далеко от нас? Представим, например, что моя сестра отправилась на Проксиму b, недавно открытую экзопланету, которая обращается вокруг ближайшей к нам звезды на расстоянии четырех световых лет. Вопрос: что сейчас делает моя сестра на Проксиме b?

Правильный ответ: этот вопрос не имеет смысла. Это как спросить, находясь в Венеции: “А что находится в этом же самом месте в Пекине?” Смысла задавать такой вопрос нет, потому что про “это самое место” мы можем говорить, только подразумевая Венецию, а никак не Пекин.

Обычно, если меня интересует, чем одновременно со мной занимается моя сестра, я поступаю просто – смотрю на нее. А если она где-то далеко, то звоню и спрашиваю. Но – внимание! – если я смотрю на сестру, отраженные от нее световые лучи должны достичь моих глаз. Свету для этого нужно некоторое время – допустим, несколько наносекунд (миллиардных долей секунды), и поэтому я вижу не то, что она делает сейчас, а то, что делала несколько наносекунд назад. Если она в Нью-Йорке и я звоню ей по телефону, ее голос будет бежать по проводам несколько миллисекунд, прежде чем достигнет моего уха, и тогда я смогу узнать, что делала моя сестра несколько миллисекунд назад. Разница, в общем-то, пустячная.

Но если сестра на Проксиме b, свету, чтобы добраться оттуда сюда, понадобится уже четыре года. Если я тут смотрю на нее в телескоп или получаю от нее радиосообщение, то я узнаю, что она делала четыре года назад, а не то, что она делает одновременно со мной. Совершенно определенно “сейчас на Проксиме b” – это совсем не то, что я вижу в телескоп или узнаю из радиосообщения.

Могу я сказать, что она делает сейчас то, что делала ровно четыре года спустя после того, как я ее увидел в телескоп? Нет, так тоже не получится: четырех лет с того момента, когда я ее увидел в телескоп, в том месте, где она находилась, вполне могло хватить для того, чтобы вернуться на Землю десять лет спустя по земному времени. Вот уж точно – это совсем не то сейчас!

И все-таки, если десять лет назад моя сестра взяла с Земли календарь, чтобы вести счет времени, я могу полагать, что сейчас для нее наступит именно тогда, когда она отсчитает ровно десять лет? Нет, и так не получится: десяти ее лет после того, как она покинула Землю, ей вполне могло хватить, чтобы снова вернуться сюда двадцать лет спустя. Так когда же наступает сейчас на Проксиме b?

По правде говоря, нам приходится сдаться[37]37
  Если я вижу в телескоп, как моя сестра празднует свое 20-летие, и посылаю ей радиограмму с поздравлениями, которые она получит к 28-летию, то я могу сказать, что сейчас ей 24 года – то есть она в середине временного интервала, разделяющего момент, когда световой луч отправился от нее (в 20 лет) ко мне, и момент, когда он к ней вернулся (в 28 лет). Хорошая идея (не моя: так определял одновременность Эйнштейн). Но недостаточная, чтобы определить общее время. Если Проксима b удаляется и моя сестра пользуется той же логикой для вычисления момента, одновременного с ее 24-летием, ее результат будет совсем иным. Иными словами, определяя одновременность таким образом, я могу установить, что момент А ее жизни одновременен моменту В моей, но обратное будет неверно: для нее моменты А и В не будут одновременны. Наши скорости различны, и поэтому различными будут поверхности одновременности. Также нам не удастся прийти к согласию относительно общего представления о “настоящем”.


[Закрыть]: нет такого специального момента на Проксиме b, который бы соответствовал нашему настоящему “здесь и сейчас”.

Дорогой читатель, остановись на мгновение, позволь этой мысли отложиться в сознании. По мне, так она самая потрясающая во всей современной физике!

Спрашивать, какой момент в жизни моей сестры, находящейся на Проксиме b, соответствует моему сейчас, не имеет смысла. Это как спрашивать, какая футбольная команда выиграет чемпионат по баскетболу, сколько зарабатывает ласточка или сколько весит музыкальная нота. Все это бессмысленные вопросы, потому что футбольные команды играют в футбол, а не в баскетбол, ласточки не заботятся о заработках, а музыкальные звуки не имеют веса. Чемпионаты по баскетболу – это про баскетбольные команды, а не про футбольные. Денежные заработки – это про людей и наше общество, а не про ласточек. Настоящее – это про то, что близко, а не про то, что далеко.

Наше настоящее не простирается на всю Вселенную, оно подобно окружающему нас пузырю.

Насколько велик этот пузырь? Зависит от точности, с которой определяется время. Если это наносекунды, настоящее ограничивается несколькими метрами, если это миллисекунды, настоящее ограничивается километрами. Мы, люди, едва способны различать десятые доли секунды, так что спокойно можем считать всю нашу Землю единым пузырем, внутри которого есть одно общее для всех настоящее. Но не далее.

Далее лежит наше прошлое (события, произошедшие раньше таких, какие мы могли бы увидеть сейчас). И наше будущее (события, которые произойдут после таких, какие мы еще можем увидеть сейчас). Но между ними лежит интервал, который мы не можем считать ни прошлым, ни будущим, и его продолжительность различна: это 15 минут на Марсе, 8 лет на Проксиме b, миллионы лет в Туманности Андромеды. Это протяженное настоящее[38]38
  Совокупность событий, отделенных от нас пространственноподобным интервалом.


[Закрыть]. Возможно, самое великое и самое странное из открытий Эйнштейна.

Идея, что “сейчас” вполне определенно для всей Вселенной, оказывается, таким образом, иллюзией, нелегитимной экстраполяцией нашего опыта[39]39
  Среди первых из тех, кто это понял, был и Курт Гёдель (см.: An Example of a New Type of Cosmological Solutions of Einstein’s Field Equations of Gravitation // Reviews of Modern Physics. 21, 1949, pp. 447–50). Вот его слова: “Понятие “сейчас” – не более чем определенное отношение между определенным наблюдателем и всей остальной Вселенной”.


[Закрыть]. Как то место, где радуга касается верхушек деревьев: нам кажется, что мы хорошо его видим, но стоит попытаться к нему приблизиться – и его уже нет.

Если в межпланетном пространстве я спрошу: “На одной ли высоте эти два камня?” – то правильным ответом будет: “Этот вопрос лишен смысла, потому что во Вселенной нет единого представления о высоте”. Если я спрошу: “Одновременны ли эти два события, одно из которых на Земле, а другое на Проксиме b?” – правильным ответом будет: “Этот вопрос лишен смысла, потому что невозможно определить один и тот же “этот самый момент” для всей Вселенной”.

“Настоящее во Вселенной” не означает ничего.

Временнáя структура, лишенная настоящего

Горго спасла Грецию благодаря тому, что смогла догадаться: под слоем воска на вощеной табличке, полученной из Персии, спрятано секретное сообщение – сообщение, предупреждающее греков об атаке персов. У Горго был сын по имени Плистарх от ее супруга Леонида I, царя Спарты и героя сражения при Фермопилах, который одновременно приходился ей дядей: он был братом ее отца Клеомена I. Кого можно было бы назвать человеком “одного поколения” с Леонидом: Горго, мать его сына Плистарха, или Клеомена, сына того же родителя? Ниже приводится схема для тех, кто, как я, плохо ориентируется в родственных связях.

Очевидна аналогия между отношениями поколений и временнóй структурой мира, какой она является в свете теории относительности: нет смысла спрашивать, кто именно – Клеомен или Горго – относится к одному поколению с Леонидом, поскольку невозможно дать универсального[40]40
  То есть обладающего свойством транзитивности.


[Закрыть] определения понятию “единого поколения”. Если мы скажем, что Леонид и его брат относятся к одному поколению, поскольку у них общий отец, с одной стороны, и что Леонид и его жена относятся к одному поколению, поскольку у них общий сын, с другой стороны, то нам придется также сказать, что это же поколение должно объединять Горго и ее отца. Связи между родителями и детьми позволяют установить отношения порядка между человеческими существами (Леонид, Горго и Клеомен – все они следуют за Анаксандридом II и предшествуют Плистарху), но не между всеми, а только между некоторыми: никто в паре Леонид – Горго никому не предшествует и ни за кем не следует.

Отношения наподобие “родитель – ребенок” математики называют отношениями частичного порядка. Частичный порядок предполагает отношения предшествования или следования между некоторыми элементами множества, но не между всеми. Отношения “родитель – ребенок” превращают множество человеческих сущностей в “частично упорядоченное”, но не “вполне” (или “линейно”) упорядоченное. Связи между детьми и родителями вводят порядок (“дети” предшествуют появлению своих детей, но следуют за своими “родителями”), но не между всеми. Чтобы представить себе, как осуществляется этот порядок, достаточно нарисовать генеалогическое древо Горго:

У него есть конус “прошлого”, включающий ее предков, и конус “будущего”, включающий ее потомков. За пределами этих двух конусов остаются те, кто не приходится ей ни предком, ни потомком.

У всякого человеческого существа свои два конуса: “прошлого”, объединяющего предков, и “будущего”, объединяющего потомков. Ниже показаны конусы прошлого и будущего для Леонида, а также их расположение по отношению к конусам прошлого и будущего Горго.

Временнáя структура Вселенной очень похожа. Она тоже делится на конусы. Временнóе предшествование в соответствии с принадлежностью тому или иному конусу вводит отношение частичного порядка[41]41
  Но даже отношение частичного порядка может оказаться чрезмерным и не соответствующим реальности, если существуют замкнутые мировые линии. См.: LachiÈze-Rey M. Voyager dans le temps. La physique moderne et la temporalité. Paris: Éditions du Seuil, 2013.


[Закрыть]. Специальная теория относительности – это открытие, что временнáя структура Вселенной подобна отношениям “родитель – ребенок”: она вводит порядок между мировыми событиями, но это частичный порядок, а не полный. Протяженное настоящее – это события, не относящиеся ни к прошлому, ни к будущему, вроде тех человеческих существ, которые не приходятся нам ни предками, ни потомками.

Если мы хотим представить себе все события во Вселенной и их временны́е соотношения, то мы больше не можем этого делать, единым и универсальным образом проведя грань между прошлым, настоящим и будущим, то есть так, как показано ниже.

Вместо этого нам придется поместить сверху и снизу от каждого события свой конус прошлого и свой конус будущего:

(У физиков есть обычай, уж не знаю, откуда взявшийся, изображать будущее сверху, а прошлое снизу – то есть в точности наоборот в сравнении с теми, кто рисует генеалогические древа.) У каждого события свое прошлое, свое будущее и своя часть, не являющаяся ни прошлым, ни будущим, как это бывает у всякой человеческой сущности со своими предками, своими потомками и всеми прочими, не приходящимися ей ни предками, ни потомками.

Свет распространяется вдоль наклонных прямых, которые образуют конусы, так и называющиеся “световыми”. Эти прямые принято изображать под углом в 45°, как на рисунке выше, хотя было бы более реалистично изображать их почти горизонтальными:

Ведь в нашей привычной шкале протяженное настоящее, отделяющее наше прошлое от нашего будущего, очень коротко – наносекунды – и практически незаметно, так как втиснуто в узенькую горизонтальную щелку, которую мы обычно и называем просто “настоящим”, без всяких дополнительных эпитетов.

Короче говоря, никакого общего прошлого не существует. Пространственно-временной континуум нельзя нарезать слоями по линиям времени, как показано ниже:

Временнýю структуру определяют не слои, а скорее световые конусы:

Именно такую структуру открыл Эйнштейн в возрасте 25 лет.

Десятью годами позже он понял, что скорость, с которой бежит время, изменяется от точки к точке. Из этого следует, что в действительности пространство-время надо изображать упорядоченным не так, как показано выше, а несколько деформированным. То есть каким-то таким:

Когда проходит гравитационная волна, световые конусы начинают колебаться, как колосья на ветру. И даже могут развернуться таким образом, что движущийся все время в будущее попадет в ту точку пространства-времени, где уже однажды был (см. рисунок ниже), и постоянное движение в будущее приведет к событию, с которого это движение началось[42]42
  Замкнутые мировые линии, приводящие из будущего обратно в прошлое, пугают тех, кто думает, что таким образом родившийся ребенок может, оказавшись в прошлом, убить собственную мать еще до своего рождения. Но в замкнутых мировых линиях и путешествиях в прошлое нет никакого логического противоречия; мы сами запутываем все дело своими необоснованными фантазиями о свободе в будущем.


[Закрыть][43]43
  Отсутствие каких-либо логических противоречий в путешествии в прошлое со всей ясностью показано в замечательной статье одного из самых выдающихся философов прошлого века: Lewis D. The Paradoxes of Time Travel // American Philosophical Quarterly. 13, 1976, pp. 145–52. Она была перепечатана в его книге: The Philosophy of Time, Oxford University Press, Oxford, 1993.


[Закрыть]. Первым, кто обратил на это внимание, был Курт Гёдель, великий логик двадцатого века и близкий друг Эйнштейна – на склоне лет они часто вместе прогуливались по тропинкам Принстона.

Вблизи черной дыры световые конусы сильно наклоняются в ее сторону, как показано здесь[44]44
  Это представление причинной структуры метрики Шварцшильда в координатах Финкельштейна.


[Закрыть]:

Происходит это, поскольку масса черной дыры замедляет свет до такой степени, что на ее границе (так называемом горизонте событий) время и вовсе останавливается. Если вы посмотрите на рисунок внимательно, то заметите, что поверхность черной дыры параллельна образующей конуса. Поэтому, чтобы покинуть черную дыру, надо двигаться в сторону настоящего (как показано черной стрелкой на следующем рисунке), а не в сторону будущего!

Это невозможно. Все объекты двигаются в сторону будущего, как показано светлыми линиями на том же рисунке. Такова черная дыра: световой конус для любой точки ее горизонта наклонен внутрь нее – и вся пространственная область, доступная для такой точки в будущем, ограничивается внутренностью черной дыры. Ничего иного. Такова странная локальная структура настоящего, которая и определяет черную дыру.

Вот уже сто лет мы знаем, что во Вселенной не существует настоящего. И все же к этой мысли нам трудно привыкнуть, она противоречит нашей интуиции. То и дело какой-нибудь физик поднимает бунт и старается доказать, что это не так[45]45
  Среди голосов несогласных есть два, принадлежащих великим ученым, с которыми меня связывают теплые дружеские чувства, к которым я отношусь с восхищением и уважением. Это Ли Смолин (см. его книгу: Smolin L. Time Reborn. Boston: Houghton Mifflin Harcourt, 2013 (рус. пер.: Смолин Л. Возвращение времени: от античной космогонии к космологии будущего. М.: Corpus, 2014. – Прим. перев.)) и Джордж Эллис (см. его статьи: Ellis G. On the Flow of Time // FQXi Essay, 2008, https:; The Evolving Block Universe and the Meshing Together of Times // Annals of the New York Academy of Sciences. 1326, 2014, pp. 26–41; см. его книгу: Ellis G. How Can Physics Underlie the Mind? Berlin: Springer, 2016). Оба они настаивают на том, что должно существовать какое-то особое время и реальное настоящее, хотя нынешняя физика пока и не в состоянии их найти. В науке почти так же, как в любви: мы легче привязываемся к тем, с кем интереснее поговорить. Очень выразительную попытку защитить фундаментальную реальность времени предприняли Унгер и Смолин в книге: Unger R. M., Smolin L. The Singular Universe and the Reality of Time. Cambridge: Cambridge University Press, 2015. Еще один мой близкий друг, защищающий идею реального потока единого времени – это Сами Марун; мы вместе исследовали возможность описать физику теории относительности, отделяя время, которому подчиняются внутренние ритмы процессов (“метаболическое время”), от “истинного” времени Вселенной (см.: Maroun S., Rovelli C. Universal Time and Spacetime “Metabolism”, 2015, http://smc-quantum-physics.com/pdf/version3English.pdf). Что-то подобное возможно, и точка зрения Смолина, Эллиса и Маруна поддается защите. Но есть ли в этом прок? Дилемма такова: либо пытаться приспосабливать описание мира к своим представлениям, либо учиться адаптировать свои представления к новым знаниям о мире. У меня нет сомнений, что вторая стратегия значительно более плодотворна.//arxiv.org/abs/0812.0240


[Закрыть]. Философы не перестают обсуждать исчезновение настоящего. Проводится бесчисленное количество конференций на эту тему.

Если настоящего нет, то что значит “существовать” во Вселенной? То, что существует, это разве не то, что имеется “в настоящем”? Вся идея о том, что Вселенная существует сейчас в какой-то определенной конфигурации, изменяясь вся целиком с течением времени, больше не работает.

Глава 4
Утрата независимости

 
В это море
всем нам выйти придется,
всем нам, кто насыщался
земными плодами
 

(II 14)

Что происходит, когда ничего не происходит?

Достаточно нескольких микрограммов ЛСД, чтобы наше восприятие времени исказилось самым невероятным и магическим образом[46]46
  См.: Sewell R. A. et al. Acute Effects of THC on Time Perception in Frequent and Infrequent Cannabis Users // Psychopharmacology. 226, 2013, pp. 401–13. Результаты прямого опыта удивительны.


[Закрыть]. “Навсегда – это на сколько?” – спрашивает Алиса. “Иногда всего лишь на секунду”, – отвечает Белый Кролик[47]47
  Цитата из фильма “Алиса в Стране Чудес” Тима Бёртона. В книге Льюиса Кэрролла не только нет ничего похожего на такой обмен репликами, но и вообще слово “навсегда” (forever) не используется ни разу. – Прим. перев.


[Закрыть]. Мы порой видим сны, которые длятся мгновения, а нам все кажется замороженным на века[48]48
  См.: Arstila V. Time Slows Down during Accidents // Frontiers in Psychology. 3, 196, 2012.


[Закрыть]. В наших личных переживаниях время весьма растяжимо. Часы пролетают как минуты, а то вдруг минуты застывают на столетия. С одной стороны, во времени всему свой срок: Пасха следует за Великим постом, а Великий пост наступает после Рождества; Рамадан открывается Хилалом и завершается Ид аль-Фитром. С другой стороны, любой мистический опыт, вроде освящения даров, выкидывает просветленных из хода времени, дает им соприкоснуться с вечностью. Пока Эйнштейн нам не сказал, что это не так, какой дьявол вбил нам в мозги, что время всегда должно протекать с одной и той же скоростью? Конечно же, это не наш непосредственный опыт переживания длительности дал нам идею, что время всегда и везде бежит с одинаковой скоростью. Откуда же мы это взяли?

Многие века мы делим время на дни. Латинское tempus происходит от индоевропейского корня di или dai, означающего divido – “делить”. Многие века мы делим дни на часы[49]49
  В нашей культуре. Есть и другие, где чувство времени фундаментально отлично от нашего. См.: Everett D. L. Don’t Sleep, There Are Snakes. New York: Pantheon, 2008.


[Закрыть]. Но очень долго летом у нас часы были длиннее, чем зимой, потому что 12 часов покрывали все время от восхода до заката и восход приходился на шестой час независимо от времени года, как мы узнаем из Евангелия от Матфея, из притчи о виноградарях, призванных на работу в разное время дня[50]50
  Мф. 20: 1–16.


[Закрыть]. Как мы говорим сегодня, летом проходит больше времени от восхода до заката, чем зимой, поэтому в те времена летом часы были долгими, а зимой – короткими.

Солнечные, песочные и водяные часы существовали еще в Античности по обеим сторонам Средиземного моря и в Китае, но никогда не играли такой организующей роли, какую часы играют в нашей жизни сейчас. Только примерно в XIII веке жизнь в Западной Европе начала выстраиваться по показаниям механических часов. В городах и селах строили церкви, а при них – колокольни. Часы на колокольнях задавали ритм всему общественному функционированию. Начиналась эра времени, размеренного часами.

Мало-помалу время выскользнуло из рук ангелов, и его подхватили математики. Это хорошо видно по Страсбургскому собору, где два гномона установлены с интервалом в несколько веков: один из них поддерживает ангел (солнечные часы XIII века), а другой – математик (солнечные часы конца XV века).

Польза часов в том, что они всем показывают одно и то же время. Но эта идея гораздо более современная, чем мы могли себе представить. На протяжении веков, путешествуя верхом, пешком или в карете, путник не видел никакой надобности синхронизировать часы в разных посещаемых им местах. У него был отличный мотив никогда этого не делать: полдень – это по определению тот момент, когда солнце достигает своей высшей точки на небосводе. Солнечные часы в любом городе или деревушке давали каждому возможность определять момент наступления полудня и соразмерять свою жизнь с часами на колокольне, всем хорошо видной. Солнце отмечало момент полудня в разное время в Лечче, Венеции, Флоренции или Турине, потому что оно движется по небосклону с востока на запад. Полдень наступает сперва в Венеции и лишь заметно позже в Турине, и часы в Венеции на протяжении веков на добрых полчаса опережали часы в Турине. У всякой деревушки был свой “особенный час”. Часы парижского вокзала показывали собственное время, несколько отстающее от всего остального города, в знак уважения к путешественникам[51]51
  См.: Galison P. Einstein’s Clocks, Poincaré’s Maps. New York: Norton, 2003, p. 126.


[Закрыть].

В XIX веке появился телеграф, поезда стали двигаться значительно быстрее и превратились в самое обычное дело, отчего проблема синхронизации часов в разных городах приобрела особую важность. Трудно организовать нормальное движение поездов, если на каждой станции часы идут по-своему. Соединенные Штаты стали первой страной, предпринявшей стандартизацию времени. Поначалу решено было ввести единое универсальное время для всей страны. Сказать, например, что “12 часов” – это момент полудня в Лондоне, и тогда полдень придется на 12.00 в Лондоне и примерно на 18.00 в Нью-Йорке. Предложение не понравилось, потому что люди привыкли жить по местному времени. Компромисс нашелся в 1883 году: он состоял в том, чтобы поделить страну на “часовые пояса”, стандартизировав время только внутри каждого пояса. Таким образом, максимальное расхождение между двенадцатью часами на часах и местным полуднем не превышало тридцати минут. Мало-помалу этот метод приняли и во всем мире, оставалось только синхронизировать часы разных городов[52]52
  Историческая панорама постепенного изменения наших представлений о времени дана в книге: Frank A. About Time. New York: Free Press, 2011.


[Закрыть].

Возможно, отнюдь не напрасно молодой Эйнштейн, прежде чем стал сотрудником университета, поработал в швейцарском патентном бюро, где занимался, в частности, именно патентами изобретений, связанных с синхронизацией часов железнодорожных станций! Вероятно, именно тогда ему в голову и пришла мысль, что задача синхронизации часов может оказаться в конечном счете неразрешимой.

Другими словами, прошло всего несколько лет с того момента, когда люди согласились, что надо синхронизировать часы, до того момента, когда Эйнштейн провозгласил, что такую синхронизацию невозможно произвести точно.

До появления часов, на протяжении тысячелетий, единственной регулярной мерой времени человечеству служила смена дня и ночи. Ритму смены дня и ночи подчинены также жизни животных и растений. Суточные ритмы мы находим повсюду в мире живого. Они принципиально важны для жизни, и я подозреваю, что именно они сыграли ключевую роль в ее зарождении: чтобы привести в действие механизм, нужно какое-то колебание. В живых организмах мы находим часы самых разных типов: молекулярные, нейронные, химические, гормональные – и все они более или менее согласованы друг с другом[53]53
  См.: Golombek D. A., Bussi I. L., Agostino P. V. Minutes, days and years: molecular interactions among different scales of biological timing // Philosophical Transactions of the Royal Society. Series B: Biological Sciences. 369, 2014.


[Закрыть]. Именно химические механизмы отбивают 24-часовой ритм в элементарной биохимии каждой отдельной клетки.

В суточном ритме – элементарный источник всех наших представлений о времени: за ночью следует день, за днем следует ночь. Мы считаем удары этих гигантских часов – считаем дни. В античном человеческом сознании счет времени – это прежде всего счет дней.

Кроме дней, мы считаем также годы, зимы и лета, лунные циклы, качания маятника, считаем, сколько раз перевернули песочные часы. Это то, как мы традиционно думаем о времени: надо посчитать, как нечто изменилось.

Аристотель первым, насколько нам известно, озадачился проблемой времени и пришел к заключению: время – это мера изменения. Вещи непрерывно изменяются, и мы называем временем меру, то есть возможность исчислить эти изменения.

У Аристотеля была весьма основательная идея: время – это то, что мы подразумеваем, задавая вопрос “когда?”. “Спустя сколько времени ты вернешься?” означает “Когда ты вернешься?”. Ответ на вопрос “когда?” отсылает к чему-то происходящему в данный промежуток. “Я вернусь через три дня” подразумевает, что между отъездом и возвращением солнце совершит по небосклону ровно три полных оборота. Вот и все.

Но тогда если ничто не меняется, ничто не движется, то и время не идет?

Аристотель думал, что это так. Если ничто не изменяется, то время не идет, потому что время – это единственный способ, позволяющий нам найти свое место по отношению к изменяющимся вокруг вещам, прежде всего – по отношению к счету дней. Время – это мера изменения[54]54
  ἀριθμόϛ κινήσεωϛ κατὰ τὸ πρότερον καὶ ὕστερον (“…Время есть не что иное, как число движения по отношению к предыдущему и к последующему”. Цит. по: Аристотель. Сочинения: В 4 т. М.: Мысль, 1976–1983. Т. 3. С. 149. – Прим. перев.). Аристотель. Физика. IV, 219 b 2; см. также 232 b 22–23.


[Закрыть]. Если ничто не меняется, то и времени нет.

А время, которое я слышу бегущим в тишине? “…И если даже темно и мы не испытываем никакого воздействия на тело, – пишет Аристотель в “Физике”, – а какое-то движение происходит в душе, нам сразу же кажется, что вместе с тем протекает и какое-то время”[55]55
  Аристотель. Физика. IV, 219 a 4–6. (Цит. по: Аристотель. Сочинения: В 4 т. Т. 3. С. 148. – Прим. перев.)


[Закрыть]. Другими словами, даже то время, которое мы ощущаем бегущим внутри себя, служит мерой какого-то движения – нашего внутреннего движения… Если ничто не движется, то нет и времени, потому что время – это след какого-то движения.

Ньютон же утверждал прямо противоположное.

В своем главном сочинении “Математические начала натуральной философии” он писал: “Я не даю определений времени, пространства, места и движения, ибо они составляют понятия общедоступные. Скажу, однако, что эти понятия обыкновенно постигаются не иначе как через их отношение к нашим чувствам. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные. […] Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. […] Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год”[56]56
  Newton I. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. libro I, def. VIII, scholium. (Цит. по: Ньютон И. Математические начала натуральной философии / Пер. с лат.: А. Н. Крылов; под ред.: Л. С. Полак. М.: Наука, 1989. С. 30. В этой цитате в итальянском оригинале книги Ровелли определения абсолютного времени и относительного времени в “Поучении” Ньютона переставлены местами. – Прим. перев.)


[Закрыть].

Иными словами, Ньютон признает, что существует то время, которое измеряется днями и движениями, время Аристотеля (относительное, кажущееся, обыденное). Но заявляет, что помимо него должно еще существовать и другое время – “истинное время”: оно течет само по себе, независимо от окружающих вещей и того, что с ними происходит. Если все эти вещи вдруг замерли бы недвижимы и даже все движения нашей души вдруг застыли, это время, как утверждает Ньютон, продолжало бы бежать, ничем не потревоженное, равное самому себе – истинное время. Отличное от описанного Аристотелем.

Истинное время, пишет Ньютон, недоступно чувствам непосредственно, мы знаем о нем только опосредованно – через вычисления. Это не то, что нам дает счет дней, “ибо естественные солнечные сутки, принимаемые при обыденном измерении времени за равные, на самом деле между собой неравны. Это неравенство и исправляется астрономами, чтобы при измерении движений небесных светил применять более правильное время”[57]57
  Ньютон И. Математические начала натуральной философии. С. 31–32. – Прим. перев.


[Закрыть].

Кто прав? Аристотель или Ньютон? Два наиболее проницательных и глубоких испытателя природы, каких только знала человеческая история, предлагают два противоположных способа думать о времени. Два гиганта тянут нас в противоположные стороны[58]58
  Введение в философию пространства и времени см. в: Fraassen B. C. van. An Introduction to the Philosophy of Time and Space. New York: Random House, 1970.


[Закрыть].

Время – это всего лишь мера, определяемая изменением вещей? Или же, напротив, мы должны думать, что есть абсолютное время, которое бежит само по себе, независимо от вещей? Правильный вопрос таков: какой из этих двух способов мыслить время лучше помогает нам понимать мир? Какая из этих двух концептуальных схем работает лучше?

На протяжении нескольких веков разум, казалось, стоял на стороне Ньютона. Ньютоновская схема, основанная на независимости времени от вещей, позволила построить всю современную физику, функционирующую как нельзя лучше. В ней предполагается существование времени как сущности, изменяющейся равномерно и не подверженной возмущениям. Ньютон написал уравнения, описывающие, как вещи меняются со временем: они содержат букву t, от латинского tempus – “время”[59]59
  Фундаментальное уравнение Ньютона: F = md²x/dt². (Стоит заметить, что в него входит не само время, а его квадрат t², и поэтому t и – t не различаются, то есть оно одинаково описывает и движение вперед, и движение назад, с чем мы уже познакомились в гл. 2.)


[Закрыть]. На что указывает эта буква? На те “косые” часы, которые летом длиннее, а зимой короче? Нет, очевидно, что она указывает на время “абсолютное, истинное математическое”, которое, согласно Ньютону, бежит независимо от того, меняется ли что-то, движется ли.