Немногие идеи в современной науке изменили наше понимание реальности так же глубоко, как концепция пространства-времени — переплетённой ткани пространства и времени, лежащей в основе теории относительности Альберта Эйнштейна.
Пространство-время часто описывают как «ткань реальности». В некоторых трактовках эту ткань называют неподвижной четырёхмерной «блочной вселенной» — полной картой всех событий: прошлого, настоящего и будущего.
В других — это динамическое поле, которое изгибается и искривляется под действием гравитации. Но что на самом деле означает утверждение, что пространство-время существует? Что это такое — структура, субстанция или метафора?
Содержание
В сердце современной физики
Эти вопросы не просто философские. Они лежат в основе того, как мы интерпретируем современную физику, и незаметно формируют всё — от нашего понимания общей теории относительности до представлений о путешествиях во времени, мультивселенных и нашем происхождении.
Эти вопросы затрагивают саму природу возникновения пространства-времени и радикальные новые гипотезы, рассматривающие его как память Вселенной. И всё же язык, который мы используем для описания пространства-времени, часто расплывчат, метафоричен и крайне непоследователен.
Австрийско-британский философ Людвиг Витгенштейн однажды предупредил, что «язык уходит в отпуск». Оказывается, физика может быть тому ярким примером.
За последнее столетие привычные слова, такие как «время», «существовать» и «вневременной», стали использоваться по-новому в техническом контексте без анализа того, какой багаж они несут из повседневной речи.
Это привело к повсеместному непониманию того, что эти термины на самом деле означают.
Проблема с языком
В философии физики, особенно в концепции, известной как этернализм, слово «вневременной» используется буквально. Этернализм — это идея о том, что время не течёт и не проходит, а все события во все времена в равной степени реальны в рамках четырёхмерной структуры, известной как «блочная вселенная».
Согласно этой точке зрения, вся история Вселенной уже предначертана, вневременно, в структуре пространства-времени. В этом контексте «вневременной» означает, что сама Вселенная не длится и не разворачивается в каком-либо реальном смысле. Нет никакого становления. Нет никаких изменений. Есть только блок, и вся вечность существует в нём атемпорально.
Но это ведёт к более глубокой проблеме. Если всё, что когда-либо происходит в вечности, в равной степени реально, и все события уже существуют, что на самом деле означает утверждение, что пространство-время существует?
Слон в комнате
Существует структурное различие между существованием и событием. Одно — это способ бытия, другое — способ происходить.
Представьте, что рядом с вами стоит слон. Вы, скорее всего, скажете: «Этот слон существует». Вы можете описать его как трёхмерный объект, но, что важно, это «трёхмерный объект, который существует».
А теперь представьте чисто трёхмерного слона, который появляется в комнате на одно мгновение: моментальный срез из жизни существующего слона, появляющийся и исчезающий, как призрак. Такой слон на самом деле не существует в обычном смысле. Он происходит. Он является событием.
Существующий слон длится во времени, а пространство-время каталогизирует каждый момент его существования в виде четырёхмерной мировой линии — пути объекта в пространстве и времени на протяжении всего его существования. Воображаемый «слон-событие» — это лишь один пространственно-подобный срез этой «трубки», один трёхмерный момент.
Теперь применим это различие к самому пространству-времени. Что значит для четырёхмерного пространства-времени существовать в том же смысле, в каком существует слон? Длится ли пространство-время так же? Есть ли у пространства-времени свой набор моментов «сейчас»? Или же пространство-время — многообразие всех событий, происходящих в вечности, — это просто нечто, что происходит? Является ли пространство-время лишь описательной системой для связи этих событий?
Этернализм размывает это различие. Он рассматривает всю вечность — то есть всё пространство-время — как существующую структуру, а течение времени считает иллюзией. Но эта иллюзия невозможна, если всё пространство-время происходит в одно мгновение.
Чтобы восстановить иллюзию течения времени в рамках этой концепции, четырёхмерное пространство-время должно существовать скорее так, как существует трёхмерный слон, чьё бытие описывается четырёхмерным пространством-временем.
Каждое событие
Сделаем ещё один шаг в этом рассуждении.
Если мы представим, что каждое событие на протяжении всей истории Вселенной действительно «существует» в блочной вселенной, то мы можем спросить: а когда существует сам этот блок? Если он не разворачивается и не меняется, существует ли он вневременно? Если да, то мы накладываем ещё одно измерение времени на то, что должно было быть вневременным в буквальном смысле.
Чтобы это осмыслить, мы могли бы построить пятимерную систему, используя три пространственных и два временных измерения. Вторая ось времени позволила бы нам сказать, что четырёхмерное пространство-время существует точно так же, как мы обычно представляем себе существование слона в комнате в трёх измерениях пространства, события в которых мы каталогизируем как четырёхмерное пространство-время.
В этот момент мы выходим за рамки устоявшейся физики, которая описывает пространство-время только через четыре измерения. Но это вскрывает глубокую проблему: у нас нет последовательного способа говорить о том, что значит «существовать» для пространства-времени, не протаскивая при этом контрабандой обратно время через дополнительное измерение, которого нет в физической теории.
Это как пытаться описать песню, которая существует вся целиком и сразу, но при этом не исполняется, не звучит и не разворачивается во времени.
От физики к вымыслу
Эта путаница влияет на то, как мы представляем себе время в художественной литературе и научно-популярных произведениях.
В фильме Джеймса Кэмерона «Терминатор» (1984) все события рассматриваются как предопределённые. Путешествия во времени возможны, но временную линию изменить нельзя. Всё уже существует в фиксированном, вневременном состоянии.
В четвёртом фильме франшизы «Мстители», «Мстители: Финал» (2019), путешествия во времени позволяют персонажам изменять события прошлого и перекраивать временную линию, что предполагает наличие блочной вселенной, которая одновременно и существует, и изменяется.
Такое изменение может произойти только в том случае, если четырёхмерная временная линия существует так же, как наш трёхмерный мир.
Но независимо от того, возможно ли такое изменение, оба сценария предполагают, что прошлое и будущее уже существуют и готовы для путешествий. Однако ни один из них не затрагивает вопрос о том, какой тип существования это подразумевает и чем пространство-время отличается от карты событий.
Понимая реальность
Когда физики говорят, что пространство-время «существует», они часто работают в рамках концепции, которая незаметно размыла грань между существованием и событием. Результатом является метафизическая модель, которая в лучшем случае лишена ясности, а в худшем — искажает саму природу реальности.
Ничто из этого не угрожает математической теории относительности или эмпирической науке, которая её подтверждает. Уравнения Эйнштейна по-прежнему работают. Но то, как мы интерпретируем эти уравнения, имеет значение, особенно когда это формирует наши рассуждения о реальности и наш подход к более глубоким проблемам физики.
К таким проблемам относятся попытки примирить общую теорию относительности с квантовой теорией — задача, которая исследуется как в философии, так и в научно-популярных дискуссиях.
Определение пространства-времени — это больше, чем технический спор. Речь идёт о том, в каком мире, по нашему мнению, мы живём.
Читайте также: Как темная материя и темная энергия различаются по своему влиянию на пространство-время?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.