Время отмечает моменты во Вселенной
Однажды Джона Арчибальда Уилера, влиятельного американского физика,
который ввел в обиход термин «черная дыра», спросили, что такое время .
Немного подумав, он ответил так: «Время — это то, благодаря чему в природе
не происходит все одновременно» .
В этом высказывании кроется важная истина, и оно полно глубокой мудро-
сти . Когда мы думаем о мире в рамках привычных бытовых понятий — не
с точки зрения ученых или философов, а как обычные люди, живущие своей
жизнью, — мы обычно идентифицируем «мир» как набор вещей, находящих-
ся в различных местах . Физики объединяют все эти разнообразные места
в единое понятие под названием «пространство» . В зависимости от контекста
они используют разные способы описания того, что находится в простран-
стве, — атомы, элементарные частицы или квантовые поля . Однако базовая
идея остается неизменной . Вы находитесь в комнате, в которой есть мебель,
несколько книг, какая-то еда, возможно, даже другие люди и обязательно какое-
то количество молекул воздуха . Все подобные вещи — от ближайших к вам и до
находящихся в межгалактическом пространстве — образуют «мир» .
И мир изменяется . Мы видим объекты в определенных сочетаниях друг
с другом, но мы видим их и в других сочетаниях (очень трудно составлять ра-
зумные предложения, описывающие эту идею, без отсылок к понятию времени) .
Но мы не видим эти разные сочетания «одновременно» или «одномоментно» .
Мы видим одну конфигурацию: вот вы сидите на диване, а у вас на коленях
кошка, а затем другую: кошка спрыгнула на пол, обидевшись, что вы погрузились
в книгу и не уделяете ее царственной персоне достаточно внимания . Таким
образом, мир предстает перед нами в разных конфигурациях снова и снова,
и все эти конфигурации чем-то отличаются друг от друга . К счастью, мы можем
пометить множество подобных конфигураций, для того чтобы не запутаться
во всевозможных состояниях окружающего мира: Мурка уходит «сейчас»,
а сидела у вас на коленях «до этого» . Такие метки и составляют то, что мы на-
зываем временем . 
Часть I . Время, опыт и Вселенная
Итак, мир существует, и более того, мир происходит снова и снова . В этом
смысле мир аналогичен множеству кадров на кинопленке, только фильм на этой
пленке снят камерой, способной захватить в объектив всю Вселенную (а также,
насколько нам известно, включает бесконечное число кадров, отделенных бес-
конечно малыми промежутками) . Разумеется, пленка — это не просто куча от-
дельных кадров . Они должны быть составлены в правильном порядке, иначе фильм
попросту не будет иметь смысла . В этом и заключается роль времени . Про какие-
то события мы можем не просто сказать, что «вот это произошло», и «вот это
тоже произошло», и «вот тот случай тоже имел место» . Мы можем сказать, что
первое событие произошло до второго, а третье — после него . Время не просто
метка на каждом из возможных экземпляров мира; оно обеспечивает порядок,
помещая каждый из экземпляров на свое место в правильной последовательности .
Конечно же, в кадре настоящего фильма никогда не присутствует целая
Вселенная . Любой фильм монтируется: одна сцена или угол съемки внезапно
сменяются другим . Попробуйте представить себе фильм, в котором такой пере-
ход происходит после каждого кадра, то есть каждый последующий кадр со-
держит совершенно новую сцену . Его невозможно было бы смотреть: проис-
ходящее на экране казалось бы нам случайной мешаниной изображений .
Кажется, существует какой-то авангардный французский фильм, снятый как
раз с использованием такой техники .
Настоящая Вселенная совсем не похожа на авангардный фильм . Мы чувству-
ем определенную непрерывность движения времени: если сейчас у вас на коленях
сидит кошка, существует вероятность, что она может спрыгнуть и уйти, однако
вы навряд ли задумываетесь об опасности того, что любимая Мурка через мгно-
вение попросту дематериализуется . На микроскопическом уровне непрерывность
не абсолютна: частицы могут появляться и исчезать или, по крайней мере, при
определенных условиях трансформироваться в частицы другого типа . Однако
реальность не подвергается каждое мгновение массовым изменениям .
Этот феномен непрерывности заставляет взглянуть на «мир» с новой точки
зрения . Вместо множества разбросанных тут и там в пространстве вещей, по-
стоянно меняющих конфигурацию, мы разом начинаем думать о целой истории
мира или любой его составляющей . Мурка теперь для нас не совокупность
упорядоченных клеток и жидкостей, а существо, прожившее целую жизнь — от
момента рождения и до смерти . История объекта (кошки, планеты, электрона)
во времени определяет его мировую линию — траекторию, которую объект
прочерчивает в пространстве с течением времени .1 Мировая линия объекта
представляет собой всего лишь полный набор позиций, которые он когда-либо
занимал в мире, отмеченных определенными моментами времени .
Глава 1 . Прошлое — это воспоминания настоящего
Рис . 1 .1 . Мир, упорядоченный по моментам времени . Объекты (включая людей
и кошек) остаются в пространстве от момента к моменту, определяя тянущиеся
сквозь время мировые линии
Поиск самих себя
Умение мыслить обо всей истории Вселенной разом в противоположность
представлению о Вселенной как о наборе непрерывно перемещающихся туда-
сюда объектов — это первый шаг к восприятию времени как еще одного про-
странства (мы будем подробно говорить об этом в следующих главах) . Для
слежения за вещами во Вселенной мы используем как временные, так и про-
странственные координаты . Предположим, вы хотите встретиться с другом за
чашечкой кофе, или попасть на определенный сеанс в кинотеатре, или прийти
на работу одновременно с коллегой . Для этого вы указываете время: «Давай
встретимся в кофейне в шесть часов вечера в этот четверг» .
Однако если вам необходимо встретиться с кем-то, то, разумеется, сообщить
лишь о времени встречи недостаточно; вы также должны договориться о месте
|
Часть I . Время, опыт и Вселенная
(о какой именно кофейне идет речь выше?) . Физики утверждают, что про-
странство «трехмерное» . Это означает, что нам требуются три числа для
уникального обозначения любого местоположения . Если имеется в виду какая-
то точка, расположенная близко к Земле, то физик укажет значения широты,
долготы и высоты над поверхностью Земли . Если же мы говорим о каком-то
удаленном — в астрономическом смысле — местоположении, то его можно
обозначить направлением в небе (это два числа, аналогичные широте и долго-
те) и расстоянием от Земли . Совершенно неважно, каким именно способом
указывать эти три величины; самое главное, что их всегда ровно три . Данные
величины называются координатами положения в пространстве . Просто пред-
ставьте себе, что к каждой точке приклеена небольшая этикетка, сообщающая
точное местонахождение этой точки в пространстве .
z
(x, y, z)
y
x
Рис . 1 .2 . Координаты любой точки в пространстве
В повседневной жизни у нас есть множество возможностей облегчить себе
существование и избежать перечисления всех трех пространственных коорди-
нат . Если вы предложите другу встретиться «в кофейне на углу Восьмой улицы
и Мейн-стрит», то явным образом сообщите ему две координаты: «Восьмая»
и «Мейн-стрит» . Вряд ли кто-то предположит, что кофейня находится в воз-
духе или под землей, — очевидно, что здание стоит на земле . Этим удобством
обозначения местоположений мы обязаны тому факту, что в быту нам чаще
всего приходится иметь дело с двумерным пространством, то есть с объектами,
расположенными вплотную к поверхности Земли . Однако для того, чтобы 
|
|
|
Глава 1 . Прошлое — это воспоминания настоящего
абсолютно точно указать местоположение точки в пространстве, вам все же
потребуется привести значения всех трех координат .
Каждая точка в пространстве встречается единожды в каждый момент
времени . То, что можно описать определенным местоположением в простран-
стве в какой-то определенный момент времени, физики называют событием
(не следует думать, что так говорят лишь о каких-то исключительно выдающих-
ся событиях; любая случайная точка в пустом пространстве в любой конкрет-
ный момент времени зовется событием, если она обозначена уникальным об-
разом) . То, что мы называем «Вселенной», — это всего лишь множество
событий: каждая точка пространства в каждый момент времени . Получается,
что для того, чтобы выбрать уникальное событие, нам требуется четыре числа:
три пространственные координаты и одна временнáя . Именно поэтому при-
нято говорить, что Вселенная четырехмерна . Такое понятие чрезвычайно
удобно, и мы будем часто использовать термин «пространство—время», под-
разумевая вышеописанное множество целиком, то есть все возможные точки
в пространстве в любые возможные моменты времени .
Это огромный концептуальный скачок . Пожалуй, стоит даже притормозить
на секунду, чтобы в полной мере осознать то, что мы только что сформулировали .
Вполне естественно представлять себе мир в виде некой трехмерной непрерыв-
но меняющейся конгломерации («происходит снова и снова, но каждый раз
слегка по-иному») . И что же мы делаем сейчас? Мы предлагаем взглянуть на все
это бескрайнее множество, на всю историю мира как на единый четырехмерный
объект, где дополнительным четвертым измерением служит время . В этом смыс-
ле время как бы нарезает четырехмерную Вселенную на копии пространства,
датируемые моментами времени: вся Вселенная по состоянию на 10:00 20 янва-
ря 2010 года, вся Вселенная по состоянию на 10:01 20 января 2010 года и т . д .
Бесконечное множество таких срезов и составляет в итоге нашу Вселенную .