Pro время - [40]

Описание внутреннего времени сильно отличается от традиционного представления о времени как о величине, изоморфной прямой, идущей из далекого прошлого в нескончаемое будущее. «Настоящее» в таком представлении соответствует единственной точке, отделяющей прошлое от будущего. Настоящее возникает ниоткуда и исчезает в никуда. Стянутое в точку, оно бесконечно близко и прошлому и будущему. Пригожин пишет:

«Необратимое, ориентированное время может появиться только потому, что будущее не содержится в настоящем… Мы приходим к выводу, что нарушенная временная симметрия является существенным элементом нашего понимания природы».

При этом происходит, по выражению Пригожина, «овременивание» пространства, поскольку его характеристики связаны с характерным временем тау (τ). Характерное время – планковское время – это интервал 10^–43 секунды. Размеры Планка определяют предел, после которого пространство и время сливаются в одно единое целое. Длина Планка очень мала: 10^–33 см; она определяет масштаб, при котором геометрию пространства уже нельзя считать непрерывной. Самая маленькая возможная площадь, отличная от нуля, примерно равна квадрату длины Планка, или 10^–66 см². Наименьший возможный объем, отличный от нуля, – куб длины Планка, или 10^–99 см³. Таким образом, согласно теории, в каждом кубическом сантиметре пространства содержится приблизительно 10⁹⁹ атомов объема. Квант объема настолько мал, что в кубическом сантиметре таких квантов больше, чем кубических сантиметров в видимой Вселенной.

Квантовое время

Древнегреческие философы были очень проницательны. Например, основатели атомистики Левкипп и Демокрит обсуждали в ходе очень давнего философского диспута реальность частиц времени. Столетия спустя Рене Декарт не сомневался, что время реализует себя от мгновения – к мгновению. Он полагал, что для перехода нашего мира из мгновения в мгновение нужны силы, которые и создали Вселенную. Квантовая физика соглашается с идеей дискретности времени. В квантовом мире нельзя указать точное начало и окончание факта испускания частиц. Время, за которое происходит это излучение, выступает перед нами как цельный отрезок. У нас нет способов различить в нем отдельные ранние и поздние моменты и вообще разделить его на отдельные части. Артур Чернин в своей «Физике времени» пишет:

«Время изменяется отдельными одинаковыми толчками, как кровь в артерии. Отрезок времени возникает сразу как целое, подобно кванту света, излучаемому атомом. Внутри такого „кванта времени” не имеют смысла понятия „раньше” и „позже”».

Ли Смолин в известной книге «Атомы пространства и времени» пишет о том же, но более осторожно:

«В последние десятилетия физики и математики задаются вопросом: плавно ли происходят изменения в природе – или мир развивается крошечными скачками, действуя словно компьютер?»

Общая теория относительности фактически подталкивает к такому выводу. Если мы мысленно позволим Вселенной снова сжаться, то достигнем той области, когда она настолько маленькая и плотная, что общая теория относительности теряет силу; решения ее математических уравнений становятся бесконечно большими на масштабах Планка. На этих масштабах теория струн соединяет теорию гравитации с квантовыми эффектами ценой замены квантовых частиц обертонами суперструн – многомерных образований, в первом приближении напоминающих гитарные струны.

Альтернативой теории суперструн является теория со странным названием «петлевая квантовая гравитация». Пространство и время действительно состоят из дискретных частей – петлевых структур. Расчеты, выполненные в рамках этой концепции, описывают простую и красивую картину, которая помогает нам объяснить загадочные явления, относящиеся к черным дырам и Большому взрыву. Но главное достоинство упомянутой теории заключается в том, что уже в ближайшем будущем ее предсказания можно будет проверить экспериментально: мы обнаружим первоэлементы пространства – времени, если они действительно существуют.

Таким образом, в механике, в термодинамике и в квантовой физике мы говорим о разных аспектах проявления времени. Специальная теория относительности заменяет понятие ньютоновского времени, отделенного от пространства, единым пространственно-временным континуумом. Оно по-прежнему дано богом и вечно. Пространство – время подобно арене театра, где происходят все остальные физические явления. Общая теория относительности трактует гравитацию как следствие искривления пространства – времени, которое больше не считается застывшим – оно сложным образом изменяется во взаимодействии с материей. Искривленное пространство – время теперь не просто арена. Оно само принимает участие в игре. Специальная теория относительности утверждает: часы в самолете идут медленнее часов на земле. Таково влияние скорости на время. Но согласно общей теории относительности есть еще эффект, обусловленный гравитационным полем Земли. Часы вблизи земли идут медленнее тех, что находятся дальше… Несмотря на это, по-прежнему все события обратимы.

Термодинамика исключает обратимость: энтропия во Вселенной растет. Для согласования с классическими представлениями приходится ввести внутреннее время, которое в отличие от динамического времени в теориях Ньютона – Эйнштейна связано с внутренними процессами в той или иной организованной структуре. Внутреннее время дискретно и синхронизировано за счет петель обратного влияния.