Ли Смолин. Возрожденное время: От кризиса в физике к будущему вселенной - Юрий Артамонов

к оглавлению

по всему пространству-времени' [6]. Джон Арчибальд Уилер, один из великих американских физиков, также воображал, что законы эволюционируют. Он предположил, что Большой Взрыв был одним из серии событий, при которых законы физики перерабатывались. Он также писал: 'Нет законов, исключая того закона, что законов нет' [7]. Даже Ричард Фейнман, другой великий американский физик и студент Уилера, однажды погрузился в размышления в интервью: 'Единственная область, которая не признает никаких эволюционных вопросов, это физика. Мы говорим, здесь есть законы, ... но как они добрались по этому пути во времени? ... Так что может оказаться, что они [законы] не те же самые во все времена и что тут имеется исторический, эволюционный вопрос [8]'.

    В моей книге 1997 года Жизнь Космоса я предложил механизм эволюции законов, который я смоделировал на основе биологической эволюции [9]. Я представил себе, что вселенные могли бы воспроизводится путем формирования дочерних вселенных внутри черных дыр, и постулировал, что всякий раз, когда это происходит, законы физики слегка меняются. В этой теории законы играют роль генов в биологии; вселенная выглядит как выражение выбора законов, сделанного при ее формировании, точно так же как организм является выражением его генов. Подобно генам законы могли бы случайно мутировать от поколения к поколению. Вдохновленный недавними тогда результатами теории струн, я допустил, что поиск фундаментальной единой теории мог бы привести не к единственной Теории Всего, а к бескрайнему пространству возможных законов. Я назвал это ландшафтом теорий, воспользовавшись языком популяционной генетики, практики которой работают с ландшафтами приспособленности. Я больше не буду говорить об этом здесь, так как это тема Главы 11, за исключением замечания, что эта теория, космологический естественный отбор, делает некоторые предсказания и, что удивительно, имеет поддержку, несмотря на то, что за прошедшие годы было несколько возможностей опровергнуть ее.

    В течение последних десяти лет многие струнные теоретики приняли концепцию ландшафта теорий. В итоге вопрос о том, как вселенная выбирает, какому закону следовать, становится особенно срочным. Как я буду утверждать, это один из вопросов, на которые можно ответить только в рамках новой космологической схемы, в которой время реально и законы эволюционируют.

    Итак, законы не привнесены во вселенную извне. Нет внешней сущности, божественной или математической, заранее устанавливающей,

к оглавлению

какими быть законам природы. Так же законы природы не ждут молчаливо вне времени, пока не начнется вселенная. Вместо этого законы природы возникают изнутри вселенной и развиваются во времени вместе со вселенной, которую они описывают. Возможно даже, что, совсем как в биологии, новые законы физики могут возникать как регулярные свойства новых явлений, которые образуются в течение истории вселенной.

    Кто-то может рассмотреть отречение от вечных законов как отступление от целей науки. Но я рассматриваю это как аварийное сбрасывание чрезмерного метафизического балласта, который утягивает вниз наши поиски истины. В следующих главах я приведу примеры, иллюстрирующие, как идея развивающихся во времени законов приводит к более обоснованной космологии, - под которой я понимаю космологию, в большей степени генерирующую предсказания, подверженные экспериментальной проверке.

*

    Насколько мне известно, первый ученый со времен начала Научной Революции, который по-настоящему серьезно думал, как создать теорию целой вселенной, был Готфрид Вильгельм Лейбниц, который, помимо прочих вещей, был соперником Ньютона в известном вопросе о том, кто из них первый изобрел дифференциальное исчисление. Он также предвосхитил современную логику, разработав систему бинарных чисел и многое другое. Его называли умнейшей личностью, которая когда-либо жила. Лейбниц сформулировал принцип построения космологической теории, именуемый принципом достаточного обоснования, который устанавливает, что должна быть рациональная причина для каждого очевидного выбора, сделанного при конструировании вселенной. Каждый вопрос вида 'Почему вселенная похожа на X, а не на Y?' должен иметь ответ. Так если Бог создал мир, Он не мог бы иметь другого выбора в проекте. Принцип Лейбница до настоящего времени имел сильное влияние на развитие физики, и, как мы увидим, он продолжает быть надежным руководством в наших попытках сформулировать космологическую теорию.

    Лейбниц имел взгляд на мир, в котором все жило не в пространстве, а было погружено в сеть взаимосвязей. Эти взаимосвязи определяли пространство, но не наоборот. Сегодня идея вселенной связанных сущностей с сетевой структурой пронизывает современную физику, а также биологию и компьютерную науку.

к оглавлению

    В реляционном мире (мире отношений; мы называем так мир, где взаимосвязи предшествуют пространству), нет пространства в отсутствие вещей. Ньютоновская концепция пространства противоположна, он представлял пространство абсолютным. Это означает, что атомы определяются тем, где они расположены в пространстве, но движение атомов никаким образом не влияет на пространство. В реляционном мире нет такой асимметрии. Вещи определяются их взаимоотношениями. Индивидуальности существуют и могут быть частично автономны, но их возможности определены сетью взаимосвязей. Индивидуальности встречаются и воспринимают друг друга через связи, которые соединяют их в сеть, а сети являются динамическими и постоянно эволюционирующими.

    Как я буду объяснять в Главе 3, из великого принципа Лейбница следует, что не может существовать абсолютного времени, которое тикает без оглядки на то, что происходит в мире. Время должно быть следствием изменений; без перемен в мире не может быть времени. Философы говорят, что время реляционно, - оно суть аспект отношений, таких как причинность, которые управляют изменениями. Аналогичным образом пространство должно быть реляционным; в самом деле, каждое свойство объекта природы должно быть отражением динамических [9] связей между ним и другими вещами мира.

    Принципы Лейбница противоречили основным идеям Ньютоновской физики, так что потребовалось определенное время, чтобы они были полностью оценены действующими учеными. Это был Эйнштейн, который принял наследие Лейбница и использовал его принципы как главную мотивацию для своего ниспровержения Ньютоновской физики и ее замены общей теорией относительности, теорией пространства, времени и гравитации, которая далеко ушла в конкретизации реляционистских взглядов Лейбница на пространство и время. Принципы Лейбница были также реализованы иным образом в параллельной квантовой революции. Я называю революцию в физике 20-го столетия реляционной революцией.

    Проблема унификации физики и, особенно, сведение в единую структуру квантовой теории и общей теории относительности долгое время является задачей завершения реляционной революции в физике. Главное послание этой книги заключается в том, что это требует принятия идей реальности время и эволюции законов.

    Реляционная революция уже идет полным ходом в остальной науке. Дарвиновская революция в биологии это один из фронтов, проявляющийся двояко в

к оглавлению

представлении о существовании видов, определяемом их отношением со всеми другими организмами в их среде обитания, и в общем представлении, что действие генов определяется только в контексте сети генов, регулирующих их действие. Как мы быстро поняли, биология это наука об информации, и тут нет более реляционистской идеи, чем информация, основанная на взаимосвязи между передатчиком и приемником на каждом конце коммуникационного канала.

    В социальной сфере либеральная концепция мира самостоятельных индивидуумов (постигнутая философом Джоном Локком аналогично физике его друга Исаака Ньютона) подвергается сомнению со стороны взгляда на общество как составленного из взаимозависимых и только частично самостоятельных индивидуальностей, чьи жизни осмысленны только в клубке взаимосвязей. Новое информационное окружение, в котором мы совсем недавно запутались, выражает реляционистскую идею через метафору сети. Как социальные существа, мы рассматриваем себя в качестве узлов сети, соединения которой нас определяют. Сегодня идея социальной системы, составленной из связанных, образующих сеть сущностей, все больше обнаруживается в социальных теориях, формулируемых кем угодно от политического философа феминистического толка до гуру менеджмента. Много ли пользователей Фейсбука осведомлены, что их социальные жизни теперь организованы мощной научной идеей?