Глава 3. Время без пространства
Мы уже сравнивали нашу реальность с вычислительной машиной. В этом сравнении есть опасность: слишком легко увлечься деталями устройства — транзисторами, переходами, электрическими полями, — и потерять главное. Но если оставить в стороне механику и посмотреть на самый простой уровень, то основой любой цифровой логики оказывается бит: различие между нулём и единицей, между «есть» и «нет», между одним состоянием и другим.
Именно это нас сейчас и интересует: не внутренности машины, а сам «такт», сам момент возникновения дискретности. Не то, из чего сделан процессор, а то, что заставляет его мир дробиться на последовательность определённых состояний.
Если искать аналогию в нашей Вселенной, то первым на ум приходит время.
Не пространство, не материя и даже не энергия, а именно время — самое странное и самое привычное из измерений. Оно движется только в одном направлении. Его нельзя вернуть, развернуть или пережить повторно. Так же и возникший бит нельзя «загнать обратно» в состояние до различия: как только выбор сделан, система уже изменилась. В этом смысле время и информация удивительно похожи. Время несёт определённость вперёд, а определённость рождает информацию.
Но откуда берётся сама определённость?
Обычно мы говорим об энтропии: о том, что беспорядок растёт, различия стираются, газы смешиваются, тепло распределяется. Это верно — но часто упускается одно важное условие. Чтобы энтропия вообще могла увеличиваться, вначале должна существовать хоть какая-то упорядоченность. Если два газа уже идеально перемешаны, смешиваться дальше им некуда. Чтобы процесс начался, нужна исходная граница: половина сосуда заполнена одним газом, половина — другим. Иначе говоря, для роста неопределённости требуется первоначальная определённость.
В самом простом виде это и есть прошлое.
Дальше нам придётся часто пользоваться парой понятий — «прошлое» и «будущее» — и понимать их не только как бытовые слова, но и как рабочие инструменты мышления. Большинство людей, если говорить откровенно, хотят от жизни прежде всего одного: определённости. Им хочется знать, что будет завтра, кто останется рядом, чем закончится болезнь, принесёт ли труд результат. Но чем дальше взгляд направлен вперёд, тем меньше в нём ясности. Прошлое уже состоялось, а будущее ещё нет. В этом смысле неопределённость живёт только впереди нас.
Настоящее же похоже на бегунок молнии, который сшивает ткань будущего в плотную линию прошлого.
Если сказать совсем грубо, то в каждый следующий момент число возможностей растёт. Сейчас — одна точка. Через условную секунду — уже два возможных продолжения. Ещё через одну — четыре. Затем восемь, шестнадцать, тридцать два. Это не точная физическая модель, а образ: чем дальше от точки настоящего, тем гуще ветвится дерево вариантов. Информационная энтропия нарастает по мере удаления в будущее.
В детстве мы мечтаем стать врачом, пожарным, артистом цирка, лётчиком, исследователем морей. Но взрослый человек обычно оказывается кем-то одним. Что стало с остальными возможностями? Они не исчезли в мистическом смысле. Они просто не состоялись. Их отменила определённость выбора. Настоящее, двигаясь, как ножницы, отрезало неосуществлённые ветви.
В природе, впрочем, выбор не всегда выглядит как исключение всех альтернатив. Иногда он напоминает разветвление. Ветка дерева может пустить не один побег, а сразу несколько. Но это не отменяет сказанного: в каждом конкретном узле всё равно возникает определённое событие, просто его определённостью оказывается уже множественность ветвления.
Здесь полезно ввести один важный принцип. «Событие всегда происходит сейчас». Секунду назад тоже происходило «сейчас», только для того события. Завтра, когда оно наступит, тоже будет «сейчас» — для нового события. Событие не движется сквозь время так, как поезд движется по рельсам. Скорее, это мы, как наблюдатели, постоянно оказываемся в новых точках определённости.
Если смотреть вперёд, энтропия растёт. Если же двигаться вместе с настоящим, мы всегда стоим на границе, где неопределённость только что схлопнулась. Мы никогда не переживаем «вероятность» как таковую. Мы переживаем уже случившееся.
Можно сказать и иначе: прошлое — это событие, на которое смотрят из будущего; а будущее — это тень, которую событие отбрасывает вперёд. Мы замечаем эту тень лишь до тех пор, пока она остаётся тенью. Как только взгляд оказывается внутри неё, она превращается в новое событие и, в свою очередь, начинает отбрасывать следующую тень.
Этот механизм легко почувствовать даже в истории. Во времена Платона старики ворчали, что каждый умник народами выбить какую то надпись на скале. В восемнадцатом веке другие старики сетовали, что юноши только и делают, что читают глупые книжки. Сегодня говорят, что молодёжь пропадает в телефонах. Времена разные, предметы раздражения разные, а структура переживания одна и та же: впереди — разложение, впереди — утрата порядка, впереди — катастрофа. Но потом это «впереди» становится прошлым и неожиданно обретает почти ностальгическую цельность. Вчерашняя порча нравов начинает казаться золотым веком.
Это, конечно, не физическое доказательство, а всего лишь аналогия. Но она полезна: она показывает, как неопределённость почти всегда приписывается будущему, а определённость — прошлому.
Если принять этот взгляд хотя бы как мысленный эксперимент, возникает удивительный вывод: возможно, пространство не так уж необходимо для описания реальности.
Все предметы отделены от меня не просто расстоянием, а временем, которое требуется сигналу, чтобы преодолеть эту дистанцию. Мы видим Солнце не там, где оно находится в данный момент, а там, где оно было несколько минут назад. Мы слышим собеседника с задержкой. Свет далёких звёзд рассказывает нам о событиях, которые давно закончились. Даже то, что кажется нам непосредственным присутствием мира, на деле всегда приходит из уже состоявшегося.
Получается, что привычное пространство можно рассматривать как особую форму организованного прошлого. Один объект «находится рядом», другой «далеко», но в обоих случаях различие задаётся не пустотой между нами, а временем передачи взаимодействия.
Представьте себе предельно бедную Вселенную: в ней нет звёзд, нет планет, нет пыли, нет света — только вы, висящий в абсолютной пустоте. Можно двигать руками, можно шевелить ногами, можно даже отпустить какой-то предмет, но вокруг — ничто. Нужно ли такой Вселенной пространство? В каком-то бытовом смысле, возможно, да. Но для того чтобы у вас вообще происходили изменения, необходим не объём, а последовательность. Не протяжённость, а время. Без времени в такой Вселенной не случилось бы даже движения руки.
Поэтому мне кажется полезным вообразить время не как абстрактный параметр в формуле, а как нечто более вещественное — скажем, как струну, на которую нанизаны бусины событий. Это, разумеется, метафора, а не утверждение о буквальном строении мира. Но она позволяет думать.
Представим, что вся такая «нить» разворачивается порциями — предельно малыми тактами. Тогда изменения внутри неё можно понимать как колебания, распространяющиеся вдоль этой последовательности. Мы привыкли говорить, что луч движется со скоростью света, но, возможно, привычное движение — лишь тень более фундаментального процесса: не события мчатся по пустоте, а колебания перехода от одного состояния времени к другому.
Если так, то многие свойства, которые мы приписываем пространству, могли бы оказаться проявлениями организации времени. Даже вращение световой волны — её поляризация — можно было бы рассматривать как особенность самой временной структуры, её внутренний «спин».
Попробуем мысленно перенестись в раннюю Вселенную — не в пылающий шар вещества, а в состояние, где материи ещё нет. Есть только время и его колебания. Не фотоны в привычном смысле, не атомы, не электроны, а лишь рябь на нити последовательности. В таком мире ещё нечему излучать и нечему поглощать. Свет как явление уже возможен, но он ещё не локализован, не привязан к объектам, не измеряется расстояниями между телами. Он существует, но ему негде проявиться.
И вот здесь, если придерживаться логики предельной простоты, должно произойти самое важное событие: «рождение взаимодействия».
Раз взаимодействовать было не с чем. Значит, оно должно было состояться внутри самого себя. Колебание времени могло замкнуться в петлю — не в геометрическом пространстве, а в собственной структуре последовательности. Так возникла бы первая локальная сущность: первичная элементарная частица.
Эта петля была бы не просто завитком на нити. Замкнувшись, она создала бы качественно новое состояние. В каком-то смысле она пересекла бы сама себя, перевернулась, и часть её внутренней организации оказалась бы направлена «вперёд», а часть — «назад». Я намеренно говорю грубо, потому что здесь мы уже почти неизбежно упираемся в пределы человеческого языка. Но образ можно удержать: частица — это не маленький шарик материи, а устойчивая петлевая организация времени.
Важно подчеркнуть: как бы ни был устроен сам акт события, частица в этой картине остаётся «единой сущностью», собравшей в себя ряд уже согласованных, определённых состояний. Она обладает устойчивостью, а значит — и тем, что мы позже назовём массой. Не массой как «веществом», а массой как сопротивлением изменению, как признаком локальной связности.
Здесь помогает аналогия с водоворотом в реке. Водоворот — часть воды, он не отделён от потока и не имеет собственной субстанции. Но при этом он ведёт себя как самостоятельная структура: сохраняет форму, может быть устойчивым, часть его движения идёт против течения, а сам он не просто совпадает со скоростью реки. Так и частица могла бы быть не «вещью в мире», а устойчивым режимом самой временной среды.
Заметьте, что свет в такой картине появляется раньше петлевых структур. Но только с возникновением последних рождается локальность. Только тогда можно говорить о длине, скорости, возрасте, координате, температуре — не как о свойствах пустого пространства, а как о способах соотнесения устойчивых структур друг с другом. Масса становится длиной связанной последовательности событий. Скорость — изменением взаимного расположения этих структур во времени. Возраст — числом прошедших через структуру актов. Координата — количеством событий между двумя петлями. Температура — интенсивностью внутренних колебаний.
Если посмотреть на элементарную частицу с человеческой точки зрения, она занята почти тем же, чем заняты и мы. Она получает сигналы из прошлого — в виде колебаний, пришедших к ней, — и отвечает на них. Что-то отражает, что-то поглощает, что-то пропускает дальше. Тем самым она участвует в переводе неопределённости в определённость. Для неё прошлое — это окружающая «среда» уже состоявшихся взаимодействий, а будущее — ещё не оформленная возможность новых.
Отсюда возникает парадокс, который поначалу кажется почти игрой слов. Мы привыкли думать, что энтропия растёт от прошлого к будущему. Но если любое наблюдаемое событие, став прошлым, уже обрело определённость, то, оглядываясь назад, мы всё равно видим историю процессов, в которых энтропия как будто тоже росла: газы смешивались, тела остывали, формы распадались. Это значит, что точка зрения постоянно смещается. То, что было неопределённым, став прошлым, выглядит упорядоченной историей собственного распада.
И здесь особенно важно помнить: наше сознание — только наблюдатель. Причём наблюдатель весьма запаздывающий.
Последовательность возбуждений в мозге огромна, но всё это уже произошло к тому моменту, когда мы называем нечто «мыслью». В каком-то смысле мы не думаем в настоящем. Мы читаем уже записанный результат — очень быстро, почти без заметной задержки, и потому принимаем это чтение за живое вычисление. Разум кажется динамикой, но переживается как поток уже состоявшихся состояний.
Возьмём простой пример — подбрасывание монеты. Пока она вращается в воздухе, исход кажется неопределённым. Но представим, что у нас есть идеальный прибор, способный измерить все параметры полёта и безошибочно вычислить, какой стороной монета ляжет на стол. В тот же миг для нас неопределённость исчезнет. Монета ещё будет крутиться, но в смысловом отношении уже «упадёт»: она перейдёт из будущего в прошлое раньше фактического столкновения со столом.
Поэтому можно утверждать, что классическая физика исследует уже произошедшие события, хотя и рассчитывает полёт ещё не выпущенного снаряда. В информационном плане событие уже произошло.
Именно это интуитивно подталкивает к иной интерпретации многих квантовых эффектов. Если луч света не производит доступной информации на всём пути, то для нас он остаётся в области неопределённости и может проявлять себя как волна, проходящая сразу через обе щели. Но если на одной из щелей появляется устройство, создающее информацию о прохождении, картина меняется: неопределённость схлопывается, и свет начинает вести себя как локализованная частица.
Я не стану здесь выдавать это за доказанную теорию. Скорее, это логическая рамка, в которую многие известные эффекты неожиданно хорошо укладываются. Вспоминаются, например, эксперименты с фуллеренами — крупными молекулами, которые при достаточно «спокойственном» состоянии ещё способны давать интерференционную картину. Но стоит им начать излучать, то есть нести наружу информацию о себе, как интерференция исчезает. Будто сама возможность стать наблюдаемыми переводит их из режима неопределённости в режим локальности.
Попробуем теперь применить этот взгляд к отражению света от зеркала.
Представим простейший атом как одну петлевую структуру. Свет проходит через неё, взаимодействует с ней, выходит дальше и уносит на себе информацию о её состоянии. Затем он достигает атомов зеркала. Мы привычно говорим: луч «отразился». Но если строго держаться линии времени, он не идёт обратно в прошлом направлении. Он продолжает двигаться только вперёд, неся теперь ещё и информацию о зеркале и о расстоянии между двумя структурами. И когда спустя нужное количество событий эта информация достигает нового совпадения условий, возникает то, что мы воспринимаем как отражённый образ.
Если образ с атомами слишком сух, представьте себя перед зеркалом. Где находится тот человек, которого вы в нём видите? Инстинктивно хочется ответить: там, за стеклом, на некотором расстоянии. Но физически это неверно. Того «вас», которого вы наблюдаете, уже нет. Он не где-то далеко. Он «давно». Зеркало возвращает вам не пространственного двойника, а организованное прошлое вашего собственного светового следа.
Это труднее принять, потому что мы слишком глубоко отождествлены с ощущением настоящего. Нам кажется, что мы стоим перед зеркалом здесь и сейчас, а образ — лишь симметричное удвоение пространства. Но если мысленно замедлить время в миллиарды раз, картина станет понятнее. Свет ушёл от вас к зеркалу. Пока он летит, того «вас», который его излучил, уже нет. Когда возвращается информация, возникает образ, но вы-то ощущаете непрерывность. Откуда она взялась? Из привычки принимать последовательность за одновременность.
Можно, конечно, сказать: будущее уже как-то «готово», и вы просто обязаны стоять перед зеркалом, когда свет вернётся. Но тогда мы рискуем лишить мир подлинной энтропии и незаметно скатиться либо к жёсткому детерминизму, либо к многомировой интерпретации, где все варианты уже существуют на физическом уровне и лишь ждут акта выбора.
Однако выбор, это встреча информации из прошлого с неопределенностью из будущего, даже на нашем бытовом уровне. Если информации нет выбор не происходит, а если происходит, то рождает информацию, многомировая интерпретация этого не допускает и следовательно нарушается данный принцип.
Мне кажется, что реальность упрямее и интереснее. Она не хранит заранее готовый альбом всех наших отражений. Она собирает определённость по ходу движения, сшивая будущее в прошлое каждым следующим событием.
И если это так, то пространство, не фундаментально, по сути пространство, это траектории прошлого. Фундаментально — время, различие, взаимодействие и локальные петли, которые на короткое мгновение умеют удерживать форму в его потоке.
|
