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 .