Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы - Фальке Хайно

Без времени нет развития, и это бесспорно. Оно и благословение, и проклятие. Ему мы обязаны как своим рождением и приобретением опыта, так и угасанием – смертью. Существование времени означает наличие начала и конца. В статической Вселенной нет ничего, из‐за чего можно страдать или что можно потерять, но нет и ничего такого, что можно испытать или открыть.

Вообще в физике появление времени интерпретируется как следствие энтропии – неотвратимого конца. В отличие от многих других законов физики второй закон термодинамики, относящийся к энтропии, определяет ее изменение только в одном направлении: энтропия должна увеличиваться. Точно так же, как время. Если сжечь книгу, чтобы поддержать работу паровой машины, та же самая книга никогда спонтанно не возродится из пепла. Где бы ни совершалась работа, куда бы ни прилагалась энергия, небольшая часть энергии теряется и исчезает в виде растущего беспорядка. Чтобы жить, дышать и двигаться, мы используем энергию и увеличиваем энтропию. По этой причине любое живое существо может двигаться во времени только в одном направлении.

Гравитация – тоже странная улица с односторонним движением. Электрические заряды могут быть как положительными, так и отрицательными, они могут притягиваться и отталкиваться; у магнитных полей есть северный и южный полюс, и только у гравитации нет своей “противоположности”. Массы всегда лишь притягиваются. В гравитационном поле Земли яблоко всегда падает только вниз, а черные дыры всегда только растут.

Но именно это “одностороннее движение” делает развитие возможным. Если бы после Большого взрыва вообще не было гравитации, газ и другая материя потерялись бы в пустоте космоса. Никогда не сформировались бы звезды, в ходе эволюции не появился бы человек. Без гравитации не светило бы Солнце, не росли бы растения, людям нечего было бы есть. Гравитации мы обязаны своим существованием.

У наводящего тоску закона, согласно которому энтропия всегда только возрастает, имеется, однако, и положительное следствие – целенаправленно используя энергию, можно уменьшить энтропию в определенных местах. Затратив немного энергии, я могу убрать в детской или написать книгу – и все это за счет полной энергии Вселенной. Только стрела времени и гравитация обеспечивают возможность существования в космосе островков креативности. Главный вопрос заключается в том, откуда изначально взялась вся эта энергия? Это остается одной из величайших загадок Вселенной.

Но именно то, что делает нашу жизнь возможной, ограничивает наше стремление знать все. Чем больше энтропия, тем меньше известно о прошлом и будущем отдельных частиц. Я знаю, что горящая книга в конечном счете превратится в пепел, но невозможно предсказать, как этот пепел будет распределен. Таким образом, ход событий в мире изначально не определен и не фиксирован.

Когда я разговариваю с людьми (даже с теми, чье мышление сформировано наукой), мне иногда кажется, что многие из них до сих пор, вопреки здравому смыслу, в глубине души придерживаются детерминистского мировоззрения. Если бы можно было знать точные условия, в которых мир находился в строго определенный момент времени, то ход вещей был бы абсолютно фиксирован и предсказуем и – да! – все можно было бы заранее рассчитать. Мир был бы одной большой компьютерной игрой, и свобода воли каждого отдельного человека была бы просто иллюзией, являясь, по сути, неизменяемым результатом заранее предопределенного развития квантовой системы клеток нашего головного мозга под влиянием получаемой извне информации. И это означало бы, что каждое ваше решение предопределено заранее, фактически даже задолго до того, как вы родились! Так это, значит, Большой взрыв решил, что теперь я предупреждающе подниму палец?

Мир непредсказуем. На самом деле – принципиально непредсказуем! Физики весьма гордятся (и по праву!) тем, что могут вычислить очень многое, но иногда они недооценивают ограниченность своих возможностей. Для физиков детерминизм – как розовый единорог: о нем мечтают, он завораживает, но его не существует в реальности. Детерминизм можно использовать только как аппроксимацию на коротких промежутках времени и в небольших, ограниченных областях пространства. Если я на равном расстоянии друг от дружки выстрою в ряд костяшки домино и толкну первую из них, то последняя костяшка неизбежно (детерминированно) упадет, правильно? И тем не менее ни будущее, ни прошлое принципиально нельзя предсказать. Туман случайностей лишает нас возможности ясно видеть вечность. В реальной жизни костяшки домино не всегда падают так, как мы предполагали. (Например, если в комнату удается пробраться коту Шрёдингера.)

Мой коллега из Лейдена Симон Портегис Цварт продемонстрировал это наглядно. С помощью компьютера он моделировал движение трех не вращающихся черных дыр – точечных масс, – используя только классический закон притяжения Ньютона, но при этом учитывая случайные сбои при численных расчетах. Он рассматривал чуть ли не самую простую из всех физических систем, какую только можно вообразить. Казалось бы, движение трех гравитирующих тел можно будет предсказывать с требуемой точностью сколь угодно долго как в прямом, так и в обратном направлении по времени. На самом же деле это вовсе не так: за промежуток времени, равный возрасту Вселенной, система может непредсказуемо измениться, – если только мы не знаем расстояния между черными дырами с точностью до планковской длины. Планковская длина – наименьшее из доступных изучению расстояний, которое гораздо меньше любой квантовой частицы и равно примерно 10–35метров. Измерить столь крошечные расстояния принципиально невозможно, поскольку на таких масштабах неприменимы все известные законы природы. Это значит, что даже в системе, состоящей из трех точечных масс, развитие становится необратимым и непредсказуемым. И наоборот – такую систему нельзя проследить в обратном направлении, двигаясь к ее исходному состоянию. Мы не можем сказать, какими эти три черные дыры были первоначально.

Если бы Симон Портегис Цварт и его коллеги вместо черных дыр рассматривали систему, состоящую из меняющихся планет, или вместо простых законов тяготения Ньютона использовали более сложные уравнения общей теории относительности Эйнштейна, система развивалась бы более хаотично. Ну а если бы добавились еще звезды и черные дыры, то все начало бы выглядеть как полный хаос. Нам следует научиться мириться с тем, что Вселенная принципиально непредсказуема и хаотична!

Надо ли говорить, что человек неизмеримо сложнее системы из трех черных дыр? Человек непредсказуем даже на коротких временных интервалах, что хорошо знают родители маленьких детей. Поэтому тем, кто мечтает когда‐нибудь перенести людей в компьютер и рассчитать все, что с ними случится, лучше мечтать о розовом единороге. Существование таких животных хотя бы не запрещено с точки зрения физики. Люди, безусловно, подчиняются законам природы, но на самом глубинном уровне они абсолютно свободны!

Даже на микроскопическом уровне источник принятия решения в мозгу очень быстро теряется в тумане неопределенности. Но никакая туманная, квантовая пена в моем мозгу не принимает за меня решение. Я, в противовес утверждениям некоторых физиков, действительно обладаю свободой воли, сам принимаю решения и сам несу за них ответственность[217]. Поскольку “мы” не настолько хаотичны, я не могу перенести ответственность с себя на квантовые частицы в мозгу, уверяя, будто они не имеют ко мне никакого отношения и сами принимают от моего имени произвольные решения. Я не просто сумма отдельных элементов, на которые меня можно разложить. Я еще и взаимодействие этих элементов, и их развитие во времени. Из всего этого постоянно “растет” что‐то новое, что‐то автономное – и это я, я сам[218].

Однако в философии ответ на вопрос о том, что такое это “я”, столь же туманен, как в физике вопрос о природе времени. Частью моего мировоззрения является убежденность, что я состою не только из квантового сумбура в моем мозгу, но и из своего прошлого и будущего – того, которое мой горизонт позволяет мне увидеть. Во мне собраны мои мысли, моя память, мое настоящее, мои надежды и моя вера. И все это – я. Значит, я могу меняться во времени, поскольку с каждым предпринимаемым мною шагом вместе со мной движется и мой горизонт. Поэтому я меняюсь непрерывно, никогда, однако, не становясь полностью кем‐то совсем другим.