FUTURYCON 13 ноября Моделирование демонстрирует концепцию «безграничного» космоса Стивена Хокинга. Здесь у Вселенной нет начала. (Иллюстрация: Ella Alderson/Medium.Predict)
Осваивая данные в ощущениях реальности четыре измерения, люди достаточно хорошо научились управляться с тремя из них. Сначала перемещаясь только по суше, а позже покорив поверхность морей и океанов, человек в итоге смог опуститься в их глубины, а потом подняться в небо и даже в космос. Теперь осваивая пространство во всей его полноте, мечтая о колонизации других планет, может показаться, что мы достигли максимальной степени свободы, и ничто, кроме ресурсов и технологий, не способно сдержать напор человеческого энтузиазма.
И все же, несмотря на всю эту свободу, которую мы предоставили себе, мы по-прежнему связаны одной вещью - вещью более неизбирательной, чем даже смерть.
Время
Мы можем посещать новые планеты или купаться в свете другой звезды, жить дольше и лучше общаться по мере совершенствования наших технологий. Но мы продолжаем следовать тому же неизбежному восприятию времени: один момент разворачивается за другим, хотим мы этого или нет. Очень многие, если не все, трагедии в жизни человека происходят из-за нашей неспособности повернуть время вспять. Мы можем хранить воспоминания, лелеять их или избегать их, но они никогда не станут реальностью после того, как их момент пройдет.
Но все же в поисках объединяющей теории физики у ученых порой возникают идеи о том, что можно было двигаться во времени назад или вообще существовать вне времени - в так называемом гипервремени, или что когда-то время могло вообще не существовать, если заглянуть достаточно далеко в историю нашей Вселенной.
Популярные теории, которые пытаются примирить два великих столпа физики - квантовую механику и общую теорию относительности, - предлагают идею множественных измерений. М-теория, например, утверждает, что существует на шесть измерений больше, чем обычные четыре, к которым мы привыкли. В настоящее время считается, что мы существуем как существа четырех измерений: трех пространственных и одного временного. В большинстве интерпретаций дополнительных измерений теории струн все они рассматриваются как пространственные области, которые развиваются так же, как эволюционирует квадрат: сначала от точки в одном измерении до плоской фигуры в двух измерениях, до куба в трех измерениях и так далее. Мы даже можем развлечься идеей гиперкуба, добавив еще одно пространственное измерение.
На этой компьютерной графике показано, как мы можем представить себе четырехмерный гиперкуб. (Анимация: Jason Hise)
Но вполне возможно, что эти дополнительные измерения могут относиться и ко времени, а не только к пространству.
Второе временное измерение также может помочь объяснить отсутствие аксионов - частиц, призванных помочь решить проблему сильной CP в рамках нашей стандартной модели физики элементарных частиц. Подобно нейтрино, эти частицы будут очень легкими и их трудно обнаружить. Их неуловимость делает их возможными составляющими темной материи, хотя тесты еще не предъявили доказательств существования фундаментальных аксионов. С дополнительным временным измерением проблема CP может быть решена без аксиона. Выше показано различное распределение темной материи, приводящее к различным образованиям галактик. (Изображение P. Mocz et al.)
Если мы представим наше сингулярное измерение времени линией, уходящей в одном направлении, добавление второго измерения превратит эту линию в плоскость. В этом плане можно было бы вернуться к исходной отправной точке, инициируя путешествия во времени в этой новой плоскости гипервремени. Теперь становится ясно, почему большинство ученых избегают дополнительных временных измерений: они порождают проблемы унитарности и причинности, ставя под сомнение парадоксы путешествий во времени и наш собственный психологический опыт того, как течет время. Если в одном измерении часы прошли очень быстро и мы опоздали на мероприятие, то в другом измерении часы могли идти медленно, и тогда мы раньше пришли к тому же самому событию. Парадоксы возникают, когда путешествия во времени позволяют нам делать выбор в нашем прошлом, который не может быть согласован с будущим, которое мы уже пережили.
. Тессеракт в «Интерстеллар» сродни идее вечной диаграммы. Все моменты - прошлое, настоящее и будущее - существуют в трехмерной форме. Было трудно определить точный момент внутри тессеракта, потому что все время лежало перед нами, как пейзаж, в котором мы должны были бы найти единственную травинку или единственную снежинку. (Кадр из фильма «Интерстеллар», реж. Кристофер Нолан)
Но, в 1990-х годах, несмотря на описанные выше сложности, физики-теоретики, изучающие М-теорию, обратили внимание на то, что если в математические расчеты внести дополнительное измерение пространства и дополнительное измерение времени, их результаты воспроизводят точное математическое описание нашего мира, его фундаментальных частиц и сил. Если пойти дальше и добавить эти измерения к М-теории, мы получим пространство с 13 измерениями - 11 пространственных и 2 временных. Если этот подход помогает создать более полное понимание М-теории, до сих пор имевшей сомнительные очертания, то это означает, что второе временное измерение может стать ключом к объединению общей теории относительности и квантовой механики.
Таким образом, в этом двух-временном мире можно было бы проскользнуть назад через податливые изгибы времени и прийти к более раннему моменту, возможно, встретиться с самим собой, когда вы были моложе, и исправить многие нежелательные последствия уже свершившихся событий. Новообретенная форма свободы! А что, если бы можно было не только перемещаться во времени, но и вообще существовать вне его? Это выглядело бы как, глядя на цветок в саду, вы будто видите сразу все моменты его существования от семени до расцветания и увядания. Автор Клиффорд Пиковер называет это «вечной диаграммой» (“eternitygram”), артефактом, в котором каждый момент времени заморожен. Мгновения становятся похожими на отдельные кадры фильма, собранные вместе и скрученные на общую киноленту. Это трехмерная фигура в гипервремени. На самом деле никаких событий не происходит и ничего не движется, это только наше восприятие заставляет все казаться таким.
Завораживающе! Но еще одну не менее блестящую и противоречивую новую идею принес 1983 год. Она не касалась ни движения вперед и назад во времени, ни добавления к нему измерений, ни существования вне его. Она состояла в том, что если вернуться достаточно далеко назад, времени вообще не существовало.
Концепция поступила от Стивена Хокинга и его коллеги-физика Дж.Б. Хартла. В их сценарии осуществляется попытка ответить на один из самых насущных вопросов науки. Сначала считалось, что предложение об отсутствии границ не способно описать наш мир. Это привело бы к чрезвычайно пустой Вселенной с коротким периодом инфляции. Но ученые нашли способы объединить инфляцию и теорию безграничности, добавив условие, что мы являемся частью Вселенной, что привело к появлению новых больших вселенных с длительными, если не вечными фазами инфляции. Это может дать нам большой, бурный, растущий космос, подобный тому, который мы испытываем вокруг себя сегодня. В описанной выше инфляционной модели Вселенная эволюционировала из начальной сингулярности.
Сначала считалось, что предложение об отсутствии границ не способно описать наш мир. Это привело бы к чрезвычайно пустой Вселенной с коротким периодом инфляции. Но ученые нашли способы объединить инфляцию и теорию безграничности, добавив условие, что мы являемся частью Вселенной, что привело к появлению новых больших вселенных с длительными, если не вечными фазами инфляции. Это может дать нам большой, бурный, растущий космос, подобный тому, который мы испытываем вокруг себя сегодня. В описанной выше инфляционной модели Вселенная эволюционировала из начальной сингулярности. (Иллюстрация: National Science Foundation)
Что произошло в самом начале?
Не первоначальный момент Большого взрыва, но момент даже до него. Если мы попытаемся вернуться так далеко, время превратится во что-то совершенно иное. Оно становится другим пространственным измерением, так что в начале Вселенной было четыре пространственных измерения и ни одного временного. Эта идея похожа на идею самой жизни: ее не было, а потом она возникла в результате какого-то процесса, который мы до сих пор не до конца понимаем. Время и наше восприятие его, похоже, текут вперед из-за увеличения мировой энтропии (своего рода мера беспорядка), но к началу Вселенной все настолько плотно спрессовалось, а взаимные связи были настолько ненадежными, что время перестало существовать. Было только пространство.
Таким образом, на границе чего-то столь впечатляющего, как вся Вселенная, границ-то как раз и нет. Нет настоящего начала.
Вселенная возникла из бесформенности нулевого размера. У нее не было края, как у сферы типа нашего Земного шара, который при этом не имеет начала и конца. Форма космоса возникла из волновой функции (вероятностное квантовое описание), которая учитывает множество различных историй. Реальное время становится воображаемым, уступая место искривленному четырехмерному пространству.
Эта идея из тех, что остаются спорными и трудно представляемыми и по сей день. Многие ученые выступают против идеи отсутствия границ, отмечая, что она неоднозначна и ее невозможно описать никакими изощренными математическими техниками. Теория Хокинга-Хартла также требует использования мнимых чисел, хотя ими изобилуют вся квантовая механика и они встречаются в таких идеях, как уравнение Гейзенберга и уравнение Шредингера.
Но как бы то ни было, время все равно идет вперед; на индивидуальном уровне это может помочь отпустить наше прошлое. Плохих моментов, канувших в море времени, столько же, сколько прекрасных. Для космоса в итоге это ведет к эре, лишенной жизни, где когда-нибудь не будет ни звезд, ни планет, ни разумной жизни. Мы неотделимы от натиска энтропии. Возможно, это будущее, которое мы вынуждены принять. Со временем.
Это интересно
0
|
|||
Последние откомментированные темы: