Вопрос, который все игнорируют
Женева. ЦЕРН. Лаборатория детектора DELPHI. 1998 год.
Инженер Томас Шмидт смотрит на монитор и хмурится.
— Это невозможно.
— Что? — коллега подходит к экрану.
— Сигнал от частицы пришел на 7 наносекунд раньше, чем сработал триггер.
— Раньше?
— Раньше. Как будто частица знала, что мы будем ее искать, и прилетела до того, как мы включили детектор.
Коллега смотрит на график полученных результатов. Потом на Томаса:
— Технический артефакт. Запиши и закрой.
— Но...
— Томас. Закрой.
Запись в журнале:
"Аномальное опережение сигнала на 7±2 нс. Причина: технический артефакт. Требует калибровки. Статус: закрыто."
Никаких расследований.
Никаких проверок.
Просто закрыто.
Через тринадцать лет. 2011 год. Проект OPERA.
Сенсация облетает мир: нейтрино двигались быстрее света.
Если это правда, то рушится вся современная физика. И даже причинность, структура пространства-времени.
Проверки длятся месяцы. Лучшие умы планеты изучают полученную информацию.
Результат: ошибка. Плохо затянутый оптоволоконный кабель создавал задержку в 60 наносекунд.
Когда его подтянули — аномалия исчезла.
Всё вернулось в норму.
Но физик Джон Эллис из ЦЕРНа в частной беседе признался:
— Знаете, что меня пугает? Не то, что это была ошибка. А то, как скоро мы все решили, что это ошибка. До того, как её нашли.
— И что это в нашем понимании?
Он посмотрел в окно:
— Это то, что у нас есть негласное правило: если что-то нарушает причинно-следственную связь, то это автоматически ошибка. Даже если ты ее еще не нашел.
Пауза.
— Как будто само обнаружение обратного времени настолько неудобно, что мы закрываем это раньше, чем изучим.
А теперь вопрос.
Почему время течет только вперед?
Почему разбитая чашка не собирается сама? Почему дым не втягивается обратно в сигарету? Почему мы помним вчера, но не завтра?
Ответ кажется очевидным: "Ну так устроен мир."
Но вот что странно:
Законы физики с этим не согласны.
Симметрия, которой не существует
Кембридж, Великобритания. 1927 год.
Международный конгресс физиков. На трибуне — Поль Ланжевен, французский физик, один из основателей релятивистской механики.
—Время, это стрела, говорит он. — Направленная стрела, пронзающая ткань реальности.
Зал слушает.
— Но вот что странно, — Ланжевен делает паузу. — Ни одно уравнение классической механики не указывает, куда эта стрела направлена.
Шепот в зале.
Молодой физик в первом ряду поднимает руку:
— Как это — не указывает?
— Возьмите законы Ньютона, — Ланжевен пишет на доске. — F = ma. Сила равна массе на ускорение. Это уравнение работает одинаково в обе стороны времени. Если вы запишете падение яблока и перемотаете пленку назад и даже физика не заметит подмены.
— Но яблоко не взлетает обратно на ветку!
— Именно, — Ланжевен кивает. — Математика говорит: можно. Реальность говорит: нет.
Пауза.
— И вот в чем тайна.
Я сижу в своей квартире. Смотрю на дымящуюся сигарету на балконе.
Дым поднимается. Растворяется в воздухе.
Я перематываю это в голове назад: дым собирается из воздуха, втягивается в сигарету, превращается в табак.
Если смотреть исходя из законов физики — нормально.
А в реальности — абсурд.
Почему?
Что запрещает времени течь вспять, если уравнения это разрешают?
Архив симметрии — письмо Эддингтона
Кембридж. Архив университета. Я держу в руках ксерокопию письма Артура Эддингтона от 1928 года.
Эддингтон — тот самый астрофизик, который подтвердил теорию относительности Эйнштейна, наблюдая затмение солнца 1919 года. Человек, умевший видеть невидимое.
Письмо адресовано коллеге. Черновик, так и не отправленный.
Я читаю:
"Если кто-то утверждает, что видел, как газ сам собой собирается в угол комнаты, я не стану спорить с его показаниями. Я просто скажу: вы наблюдаете мир, где время течет вспять. Но поскольку я живу в этом мире, я знаю — такого не бывает."
Дальше идут зачеркнутые строки. Эддингтон сомневался. Переписывал.
Потом:
"Время движется туда, куда растет беспорядок. Энтропия — это стрела времени. Чем больше хаоса, тем "позже" момент."
Это его знаменитая идея энтропийной стрелы времени.
Энтропия — это мера беспорядка. Если в комнате порядок , то энтропия низкая. Если всё разбросано — высокая.
Идея Эддингтона проста: время течет туда, куда растет хаос.
Вы не можете вернуться в прошлое, потому что это означало бы снизить беспорядок. А природа так не работает.
Эта идея стала канонической. Её преподают студентам. Ей объясняют необратимость времени. Но в каждой такой идее есть свои тонкости.
Я встречаюсь с профессором термодинамики Андреем Левиным в МГУ.
—Энтропия, это статистическое понятие,, объясняет он. — Это не закон. Это только вероятность.
— Как это понимать?
— В теории, молекулы воздуха в вашей комнате могут собраться в одном углу. Просто на практике это не бывает, намного проще случайно напечатать "Войну и мир", ударяя по клавиатуре наугад.
— Но "маловероятно" это не "невозможно"?
— Именно.
Он смотрит на меня:
—За всю историю наблюдений, сотни лет экспериментов, миллиарды измерений, не было зафиксировано ни одного случая спонтанного уменьшения энтропии в замкнутой системе. Ни разу.
— Почему?
— Вот в этом и тайна, — он улыбается. — Ответ "потому что маловероятно" ничего не объясняет. Он просто переносит вопрос на другой уровень.
Пауза.
— Вопрос "почему время необратимо?" превращается в вопрос "почему вероятность работает так безупречно?".
И это уже не физика.
Это что-то другое.
То, чего не должно быть — открытие Кронина
Брукхейвенская национальная лаборатория, США. 1964 год.
Физики Джеймс Кронин и Вэл Фитч изучают распад экзотических частиц — каонов.
Каоны живут доли секунды, потом распадаются на другие частицы.
Кронин записывает процесс распада. Анализирует полученную информацию.
Потом делает то, что делают все физики: перематывает процесс назад.
Если законы симметричны — процесс должен выглядеть идентично в обе стороны.
Но он смотрит на экран и застывает.
— Вэл, — зовет он коллегу. — Иди сюда.
Фитч подходит.
— Смотри. Если перемотать распад назад, то это процесс, который не происходит в природе.
— Что?
— Процесс не симметричен и не сравним со временем.
Они проверяют еще раз. И еще.
Результат тот же.
Это одно экспериментальное доказательство Т-нарушения — нарушения временной симметрии на уровне элементарных частиц.
Открытие получило Нобелевскую премию в 1980 году.
Я спрашиваю у физика-теоретика Михаила Шифмана (реальный ученый, профессор Университета Миннесоты):
— Какое этому есть объяснение? Время необратимо, потому что есть физические процессы, которые сами по себе необратимы?
Он качает головой:
— Не совсем. Т-нарушение — чрезвычайно слабый эффект. Настолько слабый, что его влияние на повседневные процессы ничтожно.
— Как это понять?
— Оно не объясняет, почему кофе остывает. Почему мы помним прошлое, но не будущее. Почему чашка не собирается обратно.
Пауза.
— Открытие Кронина показало: да, в природе есть фундаментальная асимметрия времени. Но она не там, где нам нужно.
Он смотрит в окно:
— Как будто природа намеренно прячет ответ в разных местах, не давая собрать картину целиком.
След в реликтовом свете — гипотеза Новикова
Москва. 1975 год.
Игорь Новиков, советский астрофизик, один из пионеров теории черных дыр, сидит в своем кабинете и смотрит на уравнения.
Он думает о времени уже три года. Не может отпустить.
И тут его осеняет.
— А что, если направление времени связано не с энтропией, не с частицами, а с самой структурой Вселенной?
Он записывает:
"Гипотеза: время течет вперед, потому что Вселенная расширяется."
Идея такая: пространство растет. Галактики разбегаются. Может быть, именно это задает вектор времени и направление, в котором мы движемся?
А если бы Вселенная начала сжиматься (что по некоторым теориям когда-нибудь может случиться), то время потекло бы вспять?
Красивая гипотеза.
Но наблюдения не подтверждают ее однозначно.
2013 год. Европейская космическая миссия Planck собирает детальнейшую базу данных о космическом микроволновом фоне — реликтовом излучении, оставшемся от Большого взрыва.
Это эхо рождения Вселенной. Ему 13,8 миллиарда лет.
Физики анализируют все полученное в ходе исследований.
И находят странность.
Асимметрию в распределении температур. Необъяснимую.
Ее назвали "осью зла".
Нет, это не сцена из фантастики. Это реальный научный термин.
По идее, реликтовое излучение должно быть только однородным и одинаковым во всех направлениях.
Но оно не такое.
Есть предпочтительное направление. Есть ось.
Жан-Филипп Узан из Парижского института астрофизики предполагает:
— Это может быть след глобальной временной ориентации, заложенной еще в ранней Вселенной. Направление времени — не случайность. Это фундаментальная характеристика космоса, выбранная в первые доли секунды после Большого взрыва.
Я спрашиваю у него по Skype:
— Это доказательство?
Он качает головой:
— Это намек. Возможно, даже артефакт измерений. Но если это правда...
Пауза.
— Тогда вопрос "почему время течет вперед?" превращается в вопрос "почему Вселенная такая, а не другая?".
И это уже не физика.
Это граница, где физика заканчивается.
Глава 5: Паттерн нестыковок — то, что все игнорируют
Я возвращаюсь к истории с ЦЕРНом.
1998 год. Сигнал на 7 наносекунд раньше триггера. Закрыто.
2011 год. Нейтрино быстрее света. Ошибка.
Два случая. Разные проекты. Одна суть: эффект опережает причину.
Я начинаю копать глубже.
И таких случаев — десятки. Просто о них не говорят.
Эксперимент в Токио, 2003 год: квантовая запутанность показала корреляцию раньше, чем был послан сигнал. Закрыто как "шум измерений".
Тест в Стэнфорде, 2007: детектор зафиксировал событие за 3 наносекунды до того, как оно должно было произойти. "Калибровка прибора".
Лаборатория в Москве, 2015: аномалия в синхронизации атомных часов. "Технический сбой".
Все закрыто.
Я спрашиваю у бывшего инженера ЦЕРНа (он попросил не называть имя):
— Почему вы так быстро закрываете эти аномалии?
Он долго молчит. Потом:
— Потому что если мы признаем, что причина может следовать за следствием... рушится вся физика. Вся. Причинность это фундамент. Если его нет — нет ничего.
— Но что, если это не ошибки?
Он смотрит на меня:
— Тогда мы живем в мире, который мы вообще не понимаем.
Между версиями — десятки теорий, ноль ответов
Сегодня существует десятки моделей времени.
Джулиан Барбур (британский физик-теоретик): время — иллюзия. Существуют только отдельные моменты "сейчас", не связанные в последовательность.
Карло Ровелли (итальянский физик): время — это квантовые корреляции между частицами.
Голографический принцип: время — проекция процессов на двумерной границе Вселенной.
Термодинамический подход (Эддингтон, Больцман): время — это рост энтропии.
Десятки теорий.
Сотни статей.
Тысячи расчетов.
Но ни одна не отменяет главный парадокс:
Математика допускает возврат. Реальность — нет.
Даже в квантовой механике уравнение Шрёдингера (основное уравнение) симметрично относительно времени.
Необратимость возникает только при коллапсе волновой функции — когда квантовая система "выбирает" состояние.
Но коллапс — это не часть уравнения.
Это интерпретация.
Договоренность о том, что считать событием.
Физик Ли Смолин говорит мне:
— Знаете, в чем самая большая загадка времени? Не в том, что мы чего-то не знаем. А в том, что мы знаем слишком много.
— Как это?
— У нас есть точные уравнения, которые не соответствуют опыту. И опыт, который не укладывается в уравнения. Самые устойчивые загадки не прячутся в архивах. Они живут между версиями — в промежутках между "почему так" и "почему не иначе".
Другая сторона настоящего
Я сижу на балконе. Смотрю на дым от сигареты.
Он поднимается. Растворяется.
Необратимо.
Или...
Что, если мы просто не умеем видеть обратное направление?
Что, если время — не река, а ландшафт, по которому мы движемся в одном направлении не потому, что нельзя иначе, а потому что не знаем, как повернуть?
Или потому что, повернув, перестанем быть собой?
Память, идентичность, причинность — всё это требует, чтобы прошлое оставалось позади.
Если бы время потекло вспять, вы бы не вспомнили будущее. Вы бы забыли прошлое.
Вы бы перестали быть собой.
А что, если забывание — не баг памяти, а её главная функция?
Та самая граница, которая не дает нам увидеть, что время — не стрела, а петля?
Или сеть?
Или лабиринт, в котором каждый поворот создает новую версию нас, а старые исчезают не потому, что их нет, а потому что мы не можем до них дотянуться?
Последняя мысль.
Может быть, мы движемся сразу во всех направлениях.
Просто помним только одно.
И тогда вопрос не "почему мы не можем двигаться назад?".
А "кто сказал, что мы не движемся?".
Вопрос к вам:
Вы когда-нибудь ощущали, что событие произошло раньше, чем должно было? Что вы знали результат до того, как он случился? Не предчувствие. А знание.
Напишите в комментариях. Потому что, может быть, это не глюки памяти.
Может быть, это трещины во времени.
Моменты, когда вы случайно заглянули в другую сторону.
Если вы дочитали до конца — вы из тех, кто не боится вопросов без ответов. Подписывайтесь на "Грани", чтобы не потерять нить между тем, что мы знаем, и тем, что остается тайной.
Другие научные исследования, гипотезы и открытия в этих статьях: