Наконец, величина энтропии Вселенной как функция времени — это интерес-
ная проблема для космологии, но предполагать, что от нее зависят законы
физики, — совершеннейшая бессмыслица. Утверждение Кэрролла о том, что
второе начало термодинамики обязано своим существованием космологии, —
одно из глупейших [sic] заявлений, что мне доводилось слышать на физических
семинарах, за исключением заявления [фамилия вырезана] о сознании в кван-
товой механике. Я удивлен тем, что присутствовавшие физики любезно вы-
Пролог
17
слушали подобный вздор. Позже у меня состоялся ужин с несколькими аспиран-
тами, которые с готовностью поддержали мои возражения, но Кэрролл
остался непоколебим.
Надеюсь, он прочитает эту книгу . Здесь содержится много громких заявле-
ний, но я проявлю осмотрительность, подразделив их на три типа: 1) приме-
чательные результаты современной физики, звучащие удивительно, но тем не
менее являющиеся общепризнанными фактами; 2) масштабные заявления,
с которыми согласны не все работающие физики, но которые тем не менее
должны быть приняты, так как их истинность не вызывает никаких вопросов;
3) умозрительные идеи за пределами зоны комфорта современного положения
дел в науке . Определенно, мы не будем чураться отвлеченных и спекулятивных
рассуждений, но они всегда будут ясно обозначены как таковые . В конечном
счете вы будете вооружены всеми необходимыми знаниями для того, чтобы
самостоятельно решать, какие части истории имеют смысл, а какие нет .
Тема времени включает огромное количество идей — от бытовых до шо-
кирующих . Мы заглянем в термодинамику, квантовую механику, специальную
и общую теории относительности, теорию информации, космологию, физику
элементарных частиц и квантовую гравитацию . Первую часть книги можно
рассматривать в качестве обзорной экскурсии, рассказывающей об энтропии
и стреле времени, эволюции Вселенной и разнообразных концепциях самой
идеи «времени» . После этого мы постараемся подойти к вопросу более систе-
матизированно: во второй части мы глубоко задумаемся о пространстве—вре-
мени и относительности, включая возможность путешествий назад во времени .
В третьей части мы серьезно рассмотрим понятие энтропии, изучив ее роль во
множестве контекстов — от эволюции жизни до загадок квантовой механики .
В четвертой части мы соберем все вместе, для того чтобы смело посмотреть
в глаза загадкам, которые энтропия ставит перед современными космологами:
как должна выглядеть Вселенная и насколько это похоже на то, как Вселенная
на самом деле выглядит? Я продемонстрирую, что Вселенная выглядит совер-
шенно не так, как «должна» (разумеется, объяснив, что я имею в виду, употреб-
ляя это слово), — по крайней мере, так дела обстоят для Вселенной, которую
мы видим вокруг нас . Если наша Вселенная зародилась в Большом взрыве, то
ее существование отягощается тонко подстроенным граничным условием, для
которого мы не можем найти достойного объяснения . Однако если наблюдае-
мая Вселенная является частью более крупного ансамбля — Мультиленной, то,
возможно, у нас есть шанс объяснить, почему в крохотной части этого ансамбля
энтропия на одном конце времени так разительно отличается от энтропии
на другом .
18
Пролог
Все это, конечно, непростительное теоретизирование, однако к этим из-
мышлениям стоит отнестись серьезно . Ставки велики — время, пространство,
Вселенная, так что ошибки, которые мы непременно будем делать по пути, без
сомнений, также будут отличаться масштабностью . Иногда полезно отпустить
свое воображение в свободное плавание, даже если наша конечная цель —
вернуться на Землю и объяснить, что происходит на кухне .
Примечания
1
2
Авторы статей в Wikipedia (2009) . Настоящий фрагмент представляет собой перевод
приведенного автором отрывка из англоязычной статьи на русский язык и может не со-
ответствовать содержимому русскоязычного варианта статьи, существовавшему на тот
момент времени . — Примеч. пер .
Здесь необходимо сделать акцент на направлениях, так как в них очень легко запутаться:
энтропия измеряет беспорядок, а не порядок, и она со временем увеличивается, а не
уменьшается . На бытовом уровне мы привыкли думать, что «все замедляется и постепен-
но сходит на нет», но правильно говорить, что «энтропия увеличивается» .
Часть I
Время, опыт и Вселенная
Гл а в а 1
Прошлое — это воспоминания настоящего
Что же такое время? Если никто меня об этом
не спрашивает, я знаю; если бы я захотел объ-
яснить тому, кто спрашивает, — нет, не знаю .
Св. Августин. Исповедь
В следующий раз, когда у вас возникнет необходимоcть скрасить пару часов
в баре, на борту самолета или в очереди за справкой в районном отделении
дорожной полиции, проведите время с пользой: попробуйте поспрашивать
незнакомцев, что такое, по их мнению, время . Кстати, это было частью моих
исследований во время подготовки к написанию книги, которую вы держите
в руках . Думаю, вы услышите множество интересных ответов: «Время — это
то, что движет нас вперед по жизни», «Время отделяет прошлое от будущего»,
«Время — это часть Вселенной» и прочие вариации на ту же тему . Мне боль-
ше всего понравилось такое определение: «Время — это то, благодаря чему
мы знаем, что что-то происходит» .
Все эти понятия верны лишь отчасти . И хотя облечь понятие времени в сло-
ва не так уж просто, в повседневной жизни мы, как и Святой Августин, справля-
емся с ним вполне успешно . Большинство людей умеют определять время по
часам, могут оценить, сколько времени займет поездка из дома на работу или
приготовление чашки кофе, и способны прийти на ужин с друзьями в назначен-
ный час . Даже если у нас не получается дать четкое определение тому, что такое
«время», на интуитивном уровне мы осознаем, что это и как оно работает .
20
Часть I . Время, опыт и Вселенная
Как и судья Верховного суда, столкнувшийся с вопиющим проявлением
бесстыдства, мы прекрасно понимаем, что за явление происходит перед нами,
и в большинстве случаев этого достаточно . Однако определенные аспекты
времени все же остаются загадочными и непостижимыми . Итак, действитель-
но ли мы знаем, что означает это слово?
Что мы понимаем под временем
Мир никогда не преподносит нам абстрактные понятия на блюдечке с голубой
каемочкой, чтобы мы могли спокойно разобраться в них и согласовать с дру-
гими понятиями . Все гораздо сложнее . В своей жизни мы сталкиваемся с фе-
номенами, наблюдаем и описываем их . Затем на основании полученных данных
мы формулируем понятия, которые помогают нам понимать, как замеченные
феномены соотносятся с остальными составляющими нашего существования .
Что касается трудноуловимых понятий, таких как энтропия, все более или
менее ясно . Это не какие-то штуковины, на которые можно внезапно наткнуть-
ся, прогуливаясь по улице . Мы наблюдаем разнообразные природные явления
и выделяем некую закономерность, шаблон, о котором удобнее всего мыслить
в терминах нового понятия, например, под названием энтропия . Вооружившись
этим новым полезным понятием и подмечая различные другие явления, мы
уточняем и совершенствуем исходное определение энтропии .
Если же речь идет о такой примитивной, но в то же время основополагаю-
щей идее, как время, то тот факт, что понятие времени также изобрели, а не
получили в готовом виде от щедрой Вселенной, куда менее очевиден — ведь
мы в буквальном смысле не представляем себе жизни без времени . Тем не менее
одной из важнейших задач науки (и философии) является превращение инту-
итивного понимания базовых концепций, подобных времени, в строгие научные
понятия . По пути также выясняется, что мы вовсе не однозначно понимаем
и используем термин «время» . У него несколько разных значений, каждое из
которых заслуживает подробного освещения .
Существуют три аспекта времени, и все они одинаково важны для нас .
1 . Время отмечает моменты во Вселенной .
Время — это координата, оно помогает нам находить объекты .
2 . Время измеряет продолжительность периодов между событиями .
Время — это то, что мы измеряем с помощью часов .