 | Обзор гипотез об обратимости времени |
НАУКА НА ГРАНИ ФАНТАСТИКИ
ВАЛЕРИЙ СКУРЛАТОВ
Круг времени
Мифологические представления о строении и судьбе космоса, как это ни удивительно, подтверждаются современной наукой. Почему? Не прикасаемся ли мы через миф к генетической памяти бесчисленных предшествующих поколений, к миллиарднолетним алгоритмам бытия?
В рассказе американского писателя Теодора Старджона зоз - "Как белка в колесе" (1940 год), а затем в новелле Альфреда ван Фогта "Не первый" (1941 год) художественно исследована эта роковая ситуация: человек в одном случае по собственному капризу, а в другом дабы избегнуть гибели при столкновении на релятивистских скоростях со звездой, совершает прыжок назад во времени и потом не в состоянии вырваться из заколдованного временного круга.
И вечно будут возвращаться события в этом "хроновороте": взлет человеческого могущества, иллюзия победы над временем, якобы свободный возврат в прошлое - и круг замкнулся! Снова и снова будет повторяться один и тот же обрывок мелодии на испорченной пластинке бытия, и лишь счастливое неведение помогает не отшатываться в ужасе перед бессмысленностью "беличьего колеса".
Но сколько энергии придется затратить для поворота времени? Ведь возврат в прошлое ввиду взаимосвязи всех событий неизбежно затронет весь мир, а для организации миротрясения придется использовать всю мощь космоса.
Известный американский фантаст Рэй Брэдбери в своем первом рассказе "Дилемма Холлербохена" (1938 год) описал изобретателя, научившегося на несколько мгновений останавливаться во времени и тем самым накапливать колоссальное количество губительной неуправляемой энергии. Эти идеи развил А. ван Фогт в новелле "Качели" (1941 год). Ученый отправляется в глубины времени к "началу начал" вселенной и по пути аккумулирует так много энергии, что по прибытии в пункт назначения при ее высвобождении происходит чудовищный взрыв, который, оказывается, и породил нашу Метагалактику.
Другими словами, если что и может быть "машиной времени", то только вся наблюдаемая вселенная. В ее структура, в структуре самого космического времени должна быть заложена возможность и необходимость его поворота. Герои К. Саймака, А. ван Фогта, Р. Брэдбери и других фантастов лишь реализовывали эту возможность, замыкая "цепь времени" начальным, исходным ее звеном''. И недаром к нам из будущего никто не прибывает - легче пустить космическое колесо под откос и уничтожить его, чем справиться с инерцией мировой махины и хотя бы на секунду-другую повернуть ее вспять.
О вселенной как "машине времени" думали величайшие философы и естествоиспытатели. Например, знаменитый немецкий математик Курт Гедель в 1948 году разработал модель космоса, в которой могли реализовываться "петли времени", совершаться путешествия во времени. Однако эта довольно громоздкая математическая модель потребовала ряд искусственных, как казалось тогда, допущений о вращении космоса, об изменении ритма пространства-времени от точки к точке. Ныне же подобное представление о необычном поведении пространства-времени и всего космоса стало привычным в результате интенсивного изучения гравитационного коллапса и "черных (а также белых) дыр". Более того, не раз высказывалась идея, что вся вселенная представляет собой "коллапсар", гигантскую "черную дыру", в которой, следовательно, пространство-время ведет себя отнюдь не прямолинейно. Поэтому к модели Геделя имеет смысл вернуться и даже обобщить ее следующим образом: а не мчится ли космос по уникальной "петле времени"?
Еще древнегреческие мыслители предложили непротиворечивую модель самозамкнутого космоса, который заключен внутри конечной небесной сферы. В центре сферы у них помещалась, естественно, Земля, а под ней на равном расстоянии от небесной тверди располагался Тартар, как бы антинебо.
Согласно Пифагору, Демокриту и многим другим умам древнего Запада и Востока космос периодически погибает в огне мирового пожара и, словно легендарная птица Феникс, возрождается из пепла в точности таким же, каким и был. Как сказал философ Эвдем своим ученикам, "если же верить пифагорейцам, то я когда-нибудь с этой же палочкой в руках буду опять так же беседовать с вами, точно так же, как теперь, сидящими передо мной, и так же повторится и все остальное".
Такова одна из древнейших формулировок идеи "стационарной вселенной": в каждом цикле космического круговорота все возвращается на круги своя, воистину "нет ничего нового в подлунном мире". Поскольку же циклы совершенно неотличимы один от другого, бессмысленно говорить о бесконечной последовательности предшествующих циклов: есть только один-единственный круг времени!
Спорили лишь о том, лежит ли причина возрождения и гибели космоса в нем самом или вовне, в боге. Материалистическое кредо отчеканил Гераклит: "Мир, единый из всего, не создан никем из богов и никем из людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим".
Логические аргументы против "сосчитанной бесконечности" времени и пространства подкрепляются результатами современной космологии. В Евклидовом бесконечном и вечном пространстве, равномерно или неравномерно засоренном на всем протяжении галактиками, туманностями, излучениями ("космологическим субстратом"), неизбежны чисто эмпирические парадоксы типа "парадокса Ольберса". Последний гласит: в бесконечной и вечной непустой вселенной небесная сфера должна казаться любому наблюдателю сплошной светящейся поверхностью, ибо, куда вы ни взглянете, всюду увидите неисчислимое количество раскаленных звезд.
Современная космология связала кривизну пространствавремени с "космологическим субстратом" и тем самым отказалась от примитивной, навеки застывшей Евклидовой модели мира. В неевклидовом (искривленном) пространстве-времени история вселенной развертывается несравненно интереснее. И теоретические уравнения, и экспериментальные наблюдения свидетельствуют о том, что вселенная расширяется, несколько миллиардов лет назад она была скручена почти в точечный объем и возникла в результате так называемого "большого взрыва". Г Открытое лет двадцать назад фоновое, заполняющее весь космос излучение с температурой всего на 3° К выше абсолютного нуля - остаток, "реликт" огненной купели вселенной. В процессе стремительного "вспучивания" вселенной световые волны "взрыва" превратились в радиоволны, незаметные нашему глазу.
Лишь с помощью чутких современных радиотелескопов удалось увидеть отблески сияющего первозданного пламени.
В самой простенькой модели "большого взрыва" космос постепенно остывает, радиус его безгранично растет, а плотность "космологического субстрата" падает (галактики как бы "разбегаются" друг от друга).
Возможны варианты, когда после "взрыва" объем вселенной через какое-то время стабилизируется, расширение прекращается, а если масса осколков достаточна, то в'' конце концов начнется сжатие космоса вплоть до конечного (и начального) точечного состояния, тем самым реализуется модель пульсирующей вселенной.
Идеалисты было решили, что "большой взрыв" подтверждает религиозную догму о сотворении мира из ничего. Но уже модель пульсирующей вселенной обращается к материалистическому гераклитовому пониманию огненного космического круговорота. Кроме того, взамен идеи одноразового "творения" английские космологи Ф. Хойл, Г. Бонди и Т. Голд выдвинули в 1948 году гипотезу "непрерывного творения" - космос бесконечен в пространстве и вечен во времени, но пространство беспрерывно расползается из-под ног. На вечно растягивающейся во все стороны ленте пространства атомы материи автоматически "прорастают" (скажем, из какого-то параллельного, сосуществующего мира) таким образом, что плотность "космологического субстрата" не изменяется.
Однако после открытий реликтового фонового излучения и ранних протогалактик (квазаров), доказавших реальность "большого взрыва", от гипотезы "непрерывного творения" отказались даже ее создатели. Начался поиск новых, более совершенных моделей вселенной, а для этого космологи решили проанализировать понятия глобального (космического) и локального (измеряемого данным наблюдателем в данном месте) времени.
В модели симметричной вселенной, которую в начале 60-х годов независимо друг от друга предложили советский ученый Г. Иван и английский астрофизик Ф, Стеннард, при "большом 306 взрыве" космос раскалывается на две половинки: мир и антимир. Направления локального времени и соответственно знаки материи в обоих мирах взаимопротивоположны. В рамках симметричной модели возможны варианты стабилизированного и пульсирующего космоса.
Еще более оригинальную концепцию разработал в 1962 году Т. Голд. По его мнению, когда космос начинает сжиматься, локальное время по всей вселенной меняет знак. Трудности такой модели чисто формальны и связаны с проблемой роста энтропии. Они преодолены в модели английского астрофизика П. Дэвиса (1972 год), в которой за основу взят принцип пульсирующей вселенной, но в соседних циклах направления локальных времен взаимно противоположны. Космос, словно на качелях, принимает то одно, то другое состояние, которые выступают по отношению друг к другу как мир и антимир (точнее, квазиантимир). В таком случае реликтовое фоновое излучение -- это излучение не только от бывшего "взрыва", но и ol предстоящего "мирового пожара", когда огонь сталкивающихся тел будущего антимира выплескивается в начало нового цикла.
Обратимся к идеально-стационарной модели, или модели "вечного возвращения". Она, на мой взгляд, синтезирует основные достоинства моделей Геделя, Наана - Стеннарда, Голда, английских астрофизиков К. Муллиса и П. Дэвиса и преодолевает их недостатки. В ее основу положена идея относительности мира и антимира. Другими словами, между ними нет физической границы, ибо у каждого наблюдателя во вселенной, где бы он ни был, свой антимир, как у каждого жителя Земли есть свой антипод, живущий на противоположном полушарии. Частицы антимира отличаются от обычных частиц не больше, чем, скажем, австралиец от англичанина, хотя первый по отношению ко второму ходит вверх ногами, а частицы антимира движутся относительно обычных вспять во времени, обладают отрицательной энергией и массой и т. д. Другое дело - "посюсторонние", "наши" античастицы, которые представляют собой материализованные зеркальные отражения обычных частиц. Очевидно, если бы наше отражение в колодце "материализовалось", оно было бы перевернутым, но лишь имитировало бы антипода. Американскому физику-теоретику Р. Фейнману удалось в 1948 году соотнести античастицы с "псевдоантиподами", то есть с обычными частицами, движущимися вспять во времени.
Для наглядности можно представить, что направление локального времени меняется по вселенной от точки к точке.
На условном же для каждого наблюдателя "экваторе", называемом в космологии "горизонтом событий", оно как бы перпендикулярно локальному времени этого самого наблюдателя, а в пространстве за "экватором" направлено в обратную сторону. Подобный непрерывный переход от мира к антимиру происходит при гравитационном коллапсе: часы на поверхности сжимающейся звезды сначала замедляют свой ход, останавливаются при достижении критического "радиуса Шварцшильда" или гравитационного "горизонта событий", а после того, как звезда "провалится" из нашего пространства-времени за горизонт, идут вспять. Все это с точки зрения наблюдателя из нашего мира. А вот с точки зрения его коллеги, находящегося на поверхности коллапсирующей звезды, часы продолжают идти нормально, как ни в чем не бывало. Всего насчитывается четыре направления времени, как и в космологии майя и ацтеков. Таким образом, локальное время, а тем более глобальное, - это не нечто внешнее по отношению к событиям, а жестко связанное с ними. И в будущий цикл, будто сквозь ленту Мебиуса, "прорастают" корни и семена времен и событий цикла нынешнего. Другими словами, конец цикла, "схлопывание космоса", органично переходит в его же начало. Пройдет срок, и Эвдем снова скажет своим ученикам: "Все повторится".
Этические выводы из концепции "вечного возвращения" делались самые разнообразные: одни у Пифагора, другие у древневосточных мыслителей (например, немецкий ученый Т. Гункель в книге "Творение и хаос начала и конца", вышедшей в 1898 году, предсказал переход конца мира в его уже бывшее начало на основании древних легенд и столь же древних мифов); в логическую форму эти выводы облекались у Демокрита, в художественную - у Ф. Достоевского; и если немецкий реакционный философ Фридрих Ницше обосновывал идеей "вечного возвращения" свой фатализм и мечтал идти по кругу времени "в мир, обернувшийся назад", то французский революционер Огюст Бланки черпал в "вечном возвращении" силы для устремления вперед.
Схема вечно изменяющегося, но остающегося абсолютно неизменным и словно изваянным в вечности космоса в данный момент глобального времени с точки зрения земного наблюдателя выглядит следующим образом. Поскольку мы можем зафиксировать только те фотоны, которые испущены лишь в данном "полушарии" вселенной, цельзя заглянуть за "экватор" (космологический горизонт) в антимир. Ввиду конечности скорости света С, чем дальше наблюдаемый объект, тем он ближе к точке, где произошел "большой взрыв". Если некоторое время назад расширение сменилось сжатием, локальное время повернуло вспять, то в пределах окружающей нас сферы с радиусом галактики выглядят состоящими из тех же "частиц", что и Земля, а за ее пределами как бы из "античастиц".
На самом же деле при этом событии частицы повсеместно превратились в античастицы и наоборот. Аналогичную картину "маскарада" частиц и античастиц зафиксирует любой другой наблюдатель, в том числе наш антипод, живущий в антимире.
Как и в рассказе К. Саймака, из начального "конуса света" выстреливается наш мир, и в этот же "конус", только с другой стороны, он проваливается. "Петля" или "восьмерка" пульсаций - вечный беговой круг вселенской "машины времени", Пройдена ли точка перегиба? Ведь с начала цикла прошло немало миллиардов лет, самое время "закругляться"...
Вполне вероятно, что мы сейчас живем уже в фазе сокращения. Но даже за пять минут до "схлопывания" космоса мы в свои телескопы будем наблюдать бездонную вселенную со все быстрее разбегающимися далекими галактиками. Ведь ее образ создается для нас световыми лучами, несущими замороженную информацию об испустивших их некогда источниках.
За минуту до столь грандиозного события до нас еще будут доползать лучи, испущенные где-то в районе "экватора", то есть близко от "начала мира".
Можно ли в таком случае проверить экспериментально, стала сокращаться вселенная или нет? Ближайшие галактики большей частью действительно падают на нас, но это может оказаться просто статистической случайностью. Правда, последнее миллионолетие отличалось бурными событиями в жизни Земли и, видимо, окружающего космоса (происшедший несколько сотен тысяч лет назад чудовищный взрыв ядра Млечного Пути, вспышка ядра соседней галактики туманности Андромеды, загадочное "перемешивание" Солнца десятки или сотни тысяч лет назад, многократные перевертывания магнитных полюсов планеты за последние несколько сотен тысяч лет, Великое оледенение, зарождение разума и т. п.), но это еще не доказательство поворота времени, хотя древнегреческие мифы упорно утверждают о сравнительно недавнем свержении старого Хроноса (старого "прямого времени") его сыном Зевсом или Юпитером.
А скажем, Платон в диалоге "Политик" подробно описал странные события на земле и "космотрясения" в период, когда "время потекло вспять" и "космос стал вращаться в обратную сторону". Кстати, по Платону, именно "поворот космоса" в результате столкновения двух направлений времени в памяти и восприятии предка человека и высек в нем искру самосознания, положил начало истории цивилизации на Земле.
При повороте времени частицы, несущие информацию о далеких мирах, в том числе фотоны и нейтрино, мгновенно и одновременно превращаются в античастицы. Если поворот произошел, допустим, At лет назад, то за пределами окружающей нас и расширяющейся со скоростью света сферы с радиусом, равным Д1 световых лет, вещество бескрайней вселенной, напомним, будет выглядеть как антивещество. С помощью обычного телескопа разницы не заметишь, поскольку фотон и антифотон тождественны. Однако нейтрино и антинейтрино ведут себя по-разному, и нейтринный "телескоп", если бы его удалось построить, смог бы, наверное, отличить галактику от антигалактики, наш островок вещества от остального "антивещественного" мира.
В рассказе Айзека Азимова "Последний вопрос" сотворение новой земли и нового неба доверено роботу, запрограммированному после грядущего "конца" мира осуществить команду "да будет свет!". Иначе говоря, "творец" прошлого заменяется "компьютером" будущего. И не остается места для человека, который, как это очевидно, все больше овладевает рычагами космоса и стремится взять на себя управление вселенской "машиной времени".
Но оставим сие на совести автора. Нас интересует другое: ведь вопрос о том, сжимается мир или все еще вспучивается, словно мыльный пузырь, немаловажный. Так не зависит ли все же судьба космоса от человека, который когда-то недаром назывался древними мифотворцами "рассадником небес", а ныне благодаря науке располагает возможностью овладеть временем?
