Здесь я буду обсуждать свой подход к тому, как можно понять Вселенную: каковы статус и значение единой теории, «теории всего».
В 1887 году опыт Майкельсона – Морли показал, что скорость света остается постоянной независимо от того, движется ли его источник или тот, кто наблюдает за ним.
Это кажется курьезным. Очевидно, что наблюдатель, который движется по направлению к источнику света, должен отмечать, что свет движется с большей скоростью, нежели тот наблюдатель, который движется в том же направлении, что и свет. Однако эксперимент показал, что скорость света в обоих случаях остается одинаковой.
В течение следующих восемнадцати лет ученые, в том числе Хендрик Лоренц и Джордж Фицджеральд, пытались примирить результаты этого опыта с общепринятыми представлениями о пространстве и времени. Они выдвинули для этого некоторые постулаты, предполагающие, что объекты становятся короче при движении с большой скоростью.
В свете этих постулатов существующая физика превращалась в неуклюжую, неповоротливую махину.
Затем в 1905 году Эйнштейн предложил куда более привлекательную точку зрения, согласно которой время не является независимой величиной и его нельзя рассматривать в отрыве от пространства. Время составляет с пространством четырехмерную субстанцию, называемую пространством-временем.
Эйнштейн пришел к этой идее, не столько полагаясь на экспериментальные результаты, сколько желая объединить два теоретических направления в единое целое. Не думаю, что Эйнштейн в 1905 году, равно как и все остальные ученые в то время, отдавали себе отчет в том, насколько простой и элегантной была новая теория относительности.
Эти представления о пространстве и времени соответствовали здравому смыслу и реальности. Однако в наши дни люди, хоть немного знакомые с теорией относительности, имеют совершенно другую точку зрения. Нам следует продолжать знакомить широкую публику с современными идеями о таких базовых концепциях, как пространство и время.
Есть такой знаменитый мысленный эксперимент: кот Шрёдингера. Кота помещают в запечатанный ящик. На кота нацеливают ружье, которое должно выстрелить, если распадется радиоактивное ядро. Вероятность этого события составляет 50%.
Сегодня никто не отважится предложить такой эксперимент, даже и мысленный. Но во времена Шрёдингера никто и не помышлял о движении за права животных.
Открывая ящик, приходится рассчитывать лишь на два сценария: кот либо жив, либо мертв. Но пока ящик закрыт, квантовое состояние кота — это комбинация реальностей мертвого кота и кота живого.
Многие философы от науки не в состоянии этого принять. Кот не может быть наполовину живым, а наполовину застреленным. «Так же как нельзя быть наполовину беременной!» — восклицают они. Они испытывают трудности, потому что подсознательно обращаются к классической концепции, согласно которой объект имеет определенную, и только одну, историю.
А вся сущность квантовой механики в том и состоит, что у нее другой взгляд на вещи. В соответствии с ним объект обладает не одной историей, а совокупностью всех возможных историй.
В большинстве случаев вероятность того, что будет реализован некий сценарий, сводится на нет вероятностью того, что будет реализован сценарий, несколько отличный от первого. Но в ряде случаев вероятности близких сценариев усиливают друг друга. История объекта — это не что иное, как один из таких усиленных сценариев.
В случае с котом Шрёдингера усиленных сценариев два. В одном из них кот застрелен, а в другом спасен. В квантовой теории обе вероятности могут сосуществовать. Но некоторые философы блуждают в двух соснах, поскольку изначально предполагают, что у кота может быть только одна судьба.
Природа времени — еще один пример области, в которой физические теории определяют нашу концепцию реальности.
Считалось очевидным, что время утекает безвозвратно независимо от того, что именно происходит. Но теория относительности объединяет время с пространством и говорит, что и то и другое может быть деформировано, или искривлено, веществом и энергией во Вселенной. Таким образом, наше восприятие природы времени изменилось: раньше мы считали, что время не зависит от Вселенной, а теперь мы полагаем, что Вселенная формирует время.
Теперь мы понимаем, что мог существовать такой момент во времени, до которого само понятие времени не было определено. Двигаясь вспять, можно достигнуть непреодолимого барьера, сингулярности, преодолеть который невозможно. Если это так, то нет смысла спрашивать, кто или что стало причиной Большого взрыва. Все разговоры о причинах или акте творения неявно подразумевают, что до сингулярности Большого взрыва существовало время.
Мы уже давно, по крайней мере четверть века знаем, что общая теория относительности Эйнштейна предсказывает зарождение времени в сингулярности пятнадцать миллиардов лет назад. Но философы до сих пор не могут уловить сущность этой идеи. Их до сих пор беспокоят основы квантовой механики, заложенные шестьдесят пять лет назад.
Еще хуже обстоят дела с математической концепцией мнимого времени. Мы с Джимом Хартлом предположили, что Вселенная может не иметь ни начала, ни конца. Я был подвергнут суровой атаке со стороны философа от науки за мои высказывания о мнимом времени. Он спросил: «Что может быть общего у такого математического трюка, как мнимое время, с реальной Вселенной?»
Мне кажется, этот философ чисто технически перепутал математические термины, обозначающие действительные и мнимые числа, с тем, как эти термины используются в повседневном языке. Это снова подтверждает мою точку зрения: откуда мы можем знать, что именно реально, если у нас нет теории или модели, с помощью которой эту реальность можно проверить?
Больше интересных размышлений Стивена Хокинга ищите в его книгах по ссылке: https://ast.ru/series/mir-stivena-khokinga-1095873/
