Эволюция пространства состояний 5 страница
точно так же, как условия здесь, на земле . Ньютон догадался, что те же самые
законы гравитации, которые отвечают за падающие яблоки, могут объяснить
и движение планет . А Эйнштейн понял, что пространство и время — это со-
ставные части одного унифицированного пространства—времени и что кри-
визна пространства—времени лежит в основе движения Солнечной системы
и рождения Вселенной .
Точно так же правила, управляющие энтропией и временем, одинаковы как
для нашей повседневной жизни, так и для самых далеких уголков Мультиленной .
Нам пока неизвестны все ответы, но мы стоим на пороге огромного прогресса
в чрезвычайно важных вопросах .
Каков ответ?
На протяжении всей этой книги мы старательно исследовали все, что знаем
о работе времени: начав с гладкого детерминистского контекста относитель-
ности и пространства—времени, мы продолжили с беспорядочным вероят-
ностным миром статистической механики . Наконец, мы добрались до космо-
логии и увидели, как лучшие теории Вселенной терпят неудачу, сталкиваясь
с самым очевидным свойством Вселенной: отличием между энтропией в ранние
и поздние годы . Затем, после того как целых четырнадцать глав мы собирали
и формулировали проблемы, мы посвятили всего лишь одну главу возможным
решениям и также потерпели неудачу в попытках обнаружить бескомпромисс-
ные подтверждения истинности любого из них .
Возможно, вы даже чувствуете некоторое разочарование, но это было сде-
лано намеренно . Понимание невероятно важного и запутанного свойства
окружающего мира — это многоступенчатый процесс . Сначала мы не имеем
никакого представления о том, что происходит; затем понимаем, как сформу-
лировать проблему, но у нас совсем нет идей относительно возможных вари-
антов решения; потом мы располагаем несколькими допустимыми ответами,
но не знаем, какой из них верен (и верен ли хоть один); и наконец, мы докапы-
ваемся до сути . Стрела времени находится между вторым и третьим этапами: 
Часть IV . Из кухни в Мультиленную
мы можем очень четко сформулировать проблему, но у нас есть лишь несколь-
ко расплывчатых идей касательно возможного ответа .
В такой ситуации имеет смысл посвятить больше времени тому, чтобы разо-
браться в проблеме, а не увязать во множестве потенциальных решений . Прой-
дет сто лет, но почти все, о чем мы говорили в первых трех частях этой книги,
так же будет иметь смысл . Теория относительности хорошо обоснована, так
же как и квантовая механика, и каркас статистической механики . Мы уверены
в своем понимании основ эволюции Вселенной, по крайней мере начиная
с момента сразу после Большого взрыва и до сегодняшнего дня . Однако суще-
ствующие в настоящее время идеи относительно квантовой гравитации, Муль-
тиленной и того, что происходило в период Большого взрыва, все еще остают-
ся на спекулятивном уровне . Какие-то из них могут вырасти в твердое
понимание, но многие наверняка будут отброшены и забыты . В данный момент
нам гораздо важнее получить общее представление о карте территории, чем
ссориться из-за того, по какому маршруту ее лучше пройти .
Наша Вселенная — это не флуктуация на равновесном фоне, ведь в этом
случае она бы выглядела совершенно иначе . И кажется маловероятным, что
фундаментальные законы физики могут быть необратимыми на микроскопи-
ческом уровне, — и даже если могут, все равно очень сложно понять, как это
способно объяснить эволюцию энтропии и сложность, которую мы наблюда-
ем в нашей Вселенной . Невозможно отрицать граничное условие, застрявшее
в начале времен, но его постулирование скорее позволяет избегать неудобных
вопросов, чем отвечает на них . Возможно, это все, чего нам когда-либо удастся
добиться, но я все же подозреваю, что низкая энтропия ранней Вселенной —
это ключ к пониманию чего-то более важного, а не просто упрямый факт,
с которым только и остается что смириться .
У нас на руках остался один вариант: наша наблюдаемая Вселенная являет-
ся частью намного более крупной структуры, Мультиленной . Помещая то, что
доступно нашему взору, внутрь громадного ансамбля, мы получаем возможность
дать разумное объяснение нашему, очевидно, тонко подстроенному началу, не
навязывая никакой тонкой подстройки для всей Мультиленной в целом . Одно-
го такого хода, разумеется, недостаточно; нам нужно продемонстрировать,
почему в этом мире должен существовать постоянный градиент энтропии
и почему этот градиент должен проявляться в форме Вселенной, подобной
нашей, а не каким-то другим образом .
Мы обсудили специфическую модель, к которой я питаю особое располо-
жение: Вселенную, большая часть которой представляет собой высокоэнтро-
пийное пространство де Ситтера, но которая порождает автономные ново-
Глава 16 . Эпилог
рожденные Вселенные, не только позволяя энтропии увеличиваться до
бесконечности, но и попутно создавая участки пространства—времени, ана-
логичные тому, что мы видим вокруг себя . Детали этой модели пока что по
большей части относятся к области гипотез и базируются на предположениях,
далеко выходящих за пределы того, что текущий уровень прогресса позволяет
надежно описать (мягко говоря) . И все же, по моему мнению, намного более
важную роль играет общая парадигма, согласно которой энтропия увеличива-
ется просто потому, что она способна увеличиваться вечно; для Вселенной не
предусмотрено состояния равновесия . Такая схема естественным образом
приводит к градиенту энтропии; кроме того, она демонстрирует естественную
симметрию времени относительно какого-то момента минимальной (хотя во-
все не обязательно «маленькой») энтропии . Было бы интересно исследовать,
существуют ли другие способы реализовать эту общую программу .
Где-то на дальних подступах маячит один подход, который мы время от
времени упоминали, но которому никогда не уделяли безраздельного внимания:
идея о том, что «время» само по себе — это всего лишь приближение, перио-
дически оказывающееся полезным (в том числе в нашей локальной Вселенной),
но не несущее никакой фундаментальной значимости . Тем не менее такой ва-
риант вполне допустим . Уроки, которые преподал нам голографический прин-
цип, а также глобальное ощущение того, что базовые ингредиенты квантово-
механической теории могут проявляться совсем иначе, не так, как мы
привыкли видеть в классическом режиме, заставляют всерьез рассматривать
возможность того, что время может быть стихийным явлением, а не неотъем-
лемой частью нашего окончательного описания мира .
Одна из причин, почему мы не рассматривали подробно в этой книге аль-
тернативу «время — это всего лишь приближение», заключается в том, что
мы мало что можем о ней сказать, по крайней мере в пределах имеющихся у нас
знаний . Даже оставаясь в рамках наших невзыскательных стандартов, трудно
представить, каким образом время могло появиться из более фундаментально-
го описания . Однако есть и другая, более очевидная причина: даже если вре-
мя — это всего лишь приближение, данное приближение кажется чрезвычайно
качественным в той части Вселенной, которую мы способны наблюдать; к тому
же именно оно содержит истоки проблемы стрелы времени . Определенно,
можно вообразить, что классическое пространство—время как успешная
концепция полностью теряет свою жизнеспособность в окрестности Большо-
го взрыва . Тем не менее само по себе это ничего не говорит нам о том, почему
в пределах нашего наблюдаемого объема условия на одном конце времени
(который мы называем «прошлым») должны так радикально отличаться от
Часть IV . Из кухни в Мультиленную
условий на другом (в «будущем») . Если мы заявляем: «Время — это всего
лишь приблизительное понятие, и, следовательно, энтропия должна вести себя
именно таким вот образом в конфигурации, в которой правомерно говорить
о времени», эта альтернатива создает впечатление скорее маневра уклонения,
а не жизнеспособной стратегии . Но это, конечно же, свидетельствует больше
о нашей неосведомленности, чем о чем-либо другом; есть все шансы на то, что
окончательный ответ кроется где-то в этом направлении .
Эмпирический круг
Пионеры термодинамики — Карно, Клаузиус и другие — руководствовались
в своих исследованиях практическими целями: помимо прочего, они стреми-
лись построить лучшие паровые двигатели . От их догадок мы перескочили
прямехонько к грандиозным гипотезам о Вселенных, лежащих за пределами
нашей собственной . Ключевой вопрос теперь: как нам вернуться обратно?
Хорошо, пусть наша Вселенная обладает стрелой времени, потому что при-
надлежит Мультиленной с неограниченной энтропией, но нам-то как об этом
узнать?
Ученые невероятно гордятся эмпирической природой того, чем они за-
нимаются . Научные теории получают всеобщее признание не потому, что
они логичны или красивы или позволяют достичь какой-то философской цели,
нежно почитаемой тем или иным ученым мужем . Это неплохие причины для
того, чтобы предложить теорию, но для того, чтобы быть одобренной, она
должна соответствовать гораздо более высоким стандартам . В конце концов,
научные теории обязаны соответствовать экспериментальным данным . На-
сколько бы неотразимой по своей природе ни была теория, если она не со-
ответствует данным, это любопытная диковинка, а не достижение .
Однако критерий «соответствия экспериментальным данным» не так-то
прост . Как минимум, данным могут отвечать множество различных теорий;
к тому же очень многообещающая теория может не полностью соответствовать
данным в своем текущем состоянии, несмотря на то что суть ее верна . Если
копнуть еще глубже, то одни теории могут казаться идеально соответствую-
щими данным, но все же заводить в концептуальный тупик или же вести к вну-
треннему противоречию, тогда как другие, несмотря на некоторые расхождения
с данными, могут выглядеть весьма многообещающими в перспективе и в бу-
дущем превращаться в нечто гораздо более приемлемое . В конечном счете как
бы много данных мы ни собрали, это всегда будет лишь крохотная доля всех
возможных экспериментов . Так имеем ли мы право выбирать?
Глава 16 . Эпилог
Реальность научной работы слишком сложна, чтобы ее можно было облечь
в форму пары нехитрых девизов . Проблема, как отличать «науку» от «не на-
уки», настолько каверзна, что для нее придумали отдельное название: «про-
блема демаркации» . Научные философы вовсю веселятся, ведя бесконечные
споры о том, как разрешить ее наилучшим образом .
Несмотря на то что цель научной теории — достичь соответствия с экс-
периментальными данными, худшей из возможных научных теорий будет та,
которая соответствует всем возможным данным . Причина в том, что истинная
цель все же — не просто обеспечить соответствие с тем, что мы видим во Все-
ленной, а объяснить, что мы видим . А сделать это можно, только если вы по-
нимаете, почему вещи находятся в том конкретном порядке, в каком они
находятся, а не в каком-то ином . Другими словами, ваша теория должна ут-
верждать, что определенные вещи вообще никогда происходить не могут, —
в противном случае она ничего особенного не говорит .
Эту идею особенно рьяно защищал Карл Поппер, утверждавший, что для
научной теории важнее быть не «верифицируемой», а «фальсифицируемой» .4
Однако это не означает существования данных, противоречащих теории, —
только то, что теория ясно делает предсказания, которые могли бы, в принципе,
быть опровергнуты с помощью каких-то экспериментов . Теория должна быть
объектом для нападок, иначе ее нельзя называть научной . Поппер имел в виду
историческую теорию Карла Маркса и теорию психоанализа Зигмунда Фрей-
да . Эти влиятельные интеллектуальные построения, по его мнению, абсолютно
не дотягивали до научного статуса, о котором с таким удовольствием вещали
их сторонники . Поппер полагал, что все, что когда-либо происходило в мире,
и любое поведение, демонстрируемое человеком, может быть «объяснено»
с помощью теорий Маркса и Фрейда, — но вы никогда не сможете ткнуть
пальцем в какое-нибудь наблюдаемое событие и сказать: «Ага! А вот это точно
невозможно согласовать с этими теориями!» . Как противопоставление он
приводил теорию относительности Эйнштейна, которая для случайного чело-
века с улицы звучит не менее заумно и непостижимо, но делает весьма опреде-
ленные предсказания, которые (если бы эксперименты привели к другим ре-
зультатам) вполне способны опровергнуть саму теорию .