Александр Владимирович Коганов – кандидат физико-математических наук
Александр Гордон: 18 лет регулярных выступлений, которые являются итогом определенных размышлений, экспериментов, работы научной и творческой мысли. 18 лет – это только вашему семинару. А проблема времени стоит перед человечеством с самого начала осознания того, что есть ты, есть окружающий мир. И этот окружающий мир каким-то образом вокруг тебя движется, развивается, умирает – и умираешь ты. Так вот, в чем же феномен не времени даже самого, а феномен интереса человека ко времени?
Александр Левич: Наверное, один из главных – это наш собственный внутренний интерес, потому что мы бренны, потому что наши дни не бесконечны. И потому, что есть внутреннее неприятие этой бренности. Осознаем мы это или нет, мы хотим узнать, почему, зачем, и, может быть, как ее избежать. Это интересно каждому из нас. Это интересно и науке, потому что, как мне кажется, при решении проблем естествознания, при решении фундаментальных вопросов, всегда приходилось изменять представления о времени. Получалось это, видимо, потому, что время так глубоко лежит в фундаменте наших представлений о мире, что мы не можем исключить его из рассмотрения при решении любых проблем. Для того чтобы сделать какой-то следующий шаг, приходится лучше разобраться в том, что такое время. Для меня самого есть чисто внутренняя причина, по которой я не могу не заниматься временем. Таковы мои образование и профессия теоретика, что мне кажется: нужно, чтобы в областях науки, где еще нет фундаментальных уравнений, такие уравнения появились.
Каждое фундаментальное уравнение движения – это есть описание интересующей нас реальности с помощью некоторого эталона изменчивости. И оттого, каким мы себе представляем время и какова эта эталонная изменчивость, то есть часы, очень сильно зависит, сумеем ли мы угадать или вывести нужные уравнения. Это мой путь, по которому я пришел к проблеме времени. Хотя я понимаю, что у каждого путь свой.
Александр Коганов: Свой, да. У меня по-другому, например, было. Я пришел к этой проблеме, скорее, от противного. Я по образованию математик. Математиков учат таким образом, что время исключено из математической теории, даже в тех случаях, когда явно указывается последовательность процедур.
И вот этот момент очень сильно вошел в противоречие с практикой, когда мне пришлось заниматься прикладными задачами. Там я увидел, что время, наоборот, является важнейшим фактором. И это отнюдь не параметр в уравнениях, а скорее – обстоятельство действия. Это важнейшее обстоятельство действия, внутри которого приходится существовать: надо успеть решить задачу, надо успеть получить данные для решения задачи.
И вначале я почувствовал интерес ко времени именно с этой стороны. В задачах, где время входит как бы в условие, в постановку задачи. Это всё очень важно в технике, в приложениях типа биологических, где приходится смотреть развитие объекта. Первые мои модели были в области биологии. И там я столкнулся с тем обстоятельством, что биологическое время само по себе нуждается в некоторой формализации – это не физическое время. Это другое время. А в технике мы сталкивались с вещами, когда приходилось менять единицу измерения времени с однородной на неоднородную. Например, бывали такие эффекты, когда неоднородные единицы времени, привязанные к особым событиям, позволяли использовать стандартные уравнения, ну, скажем, механики Ньютона, в то время как однородные единицы – не позволяли: какая-то идет внутренняя синхронизация процесса на свои часы. А потом, когда я уже занялся общей теорией моделирования, я посмотрел на время не изнутри, а как бы извне, на модель времени – что она из себя представляет. Это очень интересно, очень захватывает.
А.Г. Почему всё-таки время стоит особняком среди всех физических величин, явлений, гипотез, в чем феномен?
А.К. Это единственный физический объект, вообще не физический даже, а просто объект окружающего мира, который не обладает повторяемостью. Всё остальное можно попробовать дважды, трижды, проверить какую-то версию. Если какая-то гипотеза не подтверждается, ее можно отбросить. Если какое-то состояние нестабильно, значит, нужно укрупнить, рассмотреть макроуровень, как в термодинамике делается. И это относится абсолютно ко всей науке, не только к физике, ко всему, кроме времени. Время исчезает. Это постоянно исчезающий объект.
А.Г. Тогда получается, что изучение времени не может быть научным занятием, раз сам объект не научен. Ведь у него нет такого важного для науки качества, как воспроизводимость.
А.Л. К сожалению, это не единственная причина, почему изучение времени, может быть, не совсем наука. И это еще один ответ на ваш вопрос о том, почему и чем время отличается от других объектов науки. Дело в том, что любая наука начинается с исходных неопределяемых понятий, про которые бессмысленно спрашивать, что это и почему они такие, а не другие? Потому что они воспринимаются интуитивно, и мы надеемся, что интуиция разных исследователей одинакова, хотя надежда эта призрачна. Время – одно из таких понятий. Оно исходное и неопределяемое. Пока оно находится в этом своем статусе, его свойства также будут постулатами, аксиомами, но отнюдь не теоремами. И это неизбежно, это не дефект науки, просто мы заинтересовались понятием, статус которого отличается от большинства других научных понятий. Исходными и неопределяемыми в науке являются и многие другие понятия, например, пространство, заряд, масса, взаимодействие, энергия, движение, жизнь...
А.Г. Какие гипотезы, теории, размышления, может быть, даже философские теории, были выдвинуты человечеством на пути изучения времени? Прежде чем мы перейдем, собственно, к вашим приоритетам.
А.К. Время ассоциируется с потоком. Это, видимо, главный образ, который был создан еще в древности, в античности. Тогда же возникла идея, что нельзя дважды войти в реку. Эта идея неповторяемости была замечена. Время похоже на реку. Она всё время новая, но, несмотря на это, ее можно нанести на карту, у нее есть русло. В ней есть что-то постоянное. Пожалуй, изучение времени – это попытка изучить то постоянное, что мы в нем находим. Те постоянные свойства, которые наблюдаются. И тут очень много было интересных соображений, и они продолжают выдвигаться до наших дней. Важная революция произошла буквально в начале 20-го века. Представления о времени, скажем, в античном мире, в средние века и в новейшее время были различны. А XX век дал свое, совершенно новое представление о времени.
В начале ХХ века произошло осознание удивительных свойств времени. И мне кажется, что это понято уже навечно, по крайней мере, в рамках нашей непрерывной культурной традиции. Было понято, что пространство и время неразрывны, что это не два разных параметра (пространственная координата и временная координата), а есть единый четырехмерный мир, в котором топология и метрика так устроены, что некий сектор пространства выделяется. Этот сектор пространства мы и называем временем. Он обладает рядом свойств, одно из которых – необратимость движения в одном направлении. А остальные координаты этого четырехмерия позволяют в своем (пространственном) секторе плавно изменить направление движения на противоположное. Но время этого не позволяет. В то же время некоторые углы поворота времени оказались возможными. Но не так, чтобы повернуть назад. И эти углы мы называем скоростями. Вот это было радикальнейшее изменение, которое вошло в мир с появлением теории относительности. Появилось представление, что скорость – это поворот времени, поворот оси времени в четырех измерениях. Это повлекло за собой изменение наблюдаемых масштабов. Если одно тело движется с одной скоростью, другое с другой скоростью, они видят друг друга как бы под углом, но в четырехмерном мире. И время одного тела проектируется на время другого тела, причем проекции искажают масштабы. Это мы знаем и по обычным пространственным эффектам. Если стержень, например, линейку повернуть под углом, она будет казаться короче. Ее можно даже посмотреть в торец, и тогда ее длина просто в ноль обратится. Вот нечто в этом роде происходит и со временем – чем больше скорость объекта относительно нас, тем замедленнее кажется нам время, идущее на том теле, которое мы наблюдаем. Соответственно, наблюдателям, находящимся в той системе отсчета, будет замедленным казаться наше время. И все это – результат поворотов осей времени в четырехмерном пространстве. Это был великий прорыв в понимании структуры мира. Там такие имена, как Эйнштейн, Пуанкаре, Минковский, Гильберт. Они это сделали. Выделить кого-то одного невозможно, это был существенно коллективный разум. И мир изменился, представление о времени совершенно изменилось.
А.Л. Теория относительности на самом деле ничего не говорит о том, что такое время, какова природа времени. Теория относительности возникла, когда появилась новая процедура выяснения – одновременны ли удаленные друг от друга события. В эту процедуру Эйнштейн ввел новый тип часов – световые часы, или часы Ланжвена. Такое небольшое нововведение, которое понадобилось для того, чтобы правильно ввести определение одновременности, оказалось достаточным для научной революции, которую связывают с теорией относительности. Но сама теория относительности не дает ответа на вопрос о природе времени, а всего лишь дает новый способ определения одновременности.
А.К. Вообще, мне кажется, что путь Галилей-Ньютон-Эйнштейн (условно) – это путь, как сказал Ньютон, не изобретаемой сущности. Ньютон тоже не объяснял, что такое время. И Галилей не объяснял, что такое время. Это попытка реляционного – через соотношение величин – объяснения мира. То есть мы связываем измерение с какими-то математическими переменными и ищем уравнение, которое их связывает между собой. Это, конечно, не объяснение.
А.Г. Есть другие подходы, которые настаивали бы на том...
А.К. Есть попытки.
А.Л. Когда мы говорим о времени, то подразумеваем, по крайней мере, три различных оттенка смысла: время-явление как синоним изменчивости Мира; время-часы как способ измерения изменчивости и время-понятие как конструкт человеческого мышления. Уметь измерять время – это еще не значит понимать его природу. Понять природу времени, на мой взгляд, – значит понять происхождение изменчивости Мира; понять, почему Мир не остается во всем постоянным; понять происхождение нового в Мире. Вопрос настолько глобален, что простых ответов на него нет. Я понимаю исследователей, которые уходят от попыток ответа на вопрос о природе времени. Но еще лучше я понимаю тех, кому этот вопрос не дает покоя. Эйнштейн говорил, что время – это то, что показывают наши часы. Может быть, такой ответ правилен в ситуации, когда нельзя сказать большего. Может быть, понять природу времени – значит указать природное явление, процесс или "носитель" в материальном мире, свойства которого можно отождествить или корреспондировать с тем, что мы хотим понимать под временем. Мне известно несколько таких конструктивных подходов. Одним из первых в середине 20-го века был подход Николая Александровича Козырева, пулковского астронома, открывателя лунного вулканизма. Собственно, Николай Александрович Козырев ввел представление о потоке времени как физической сущности. Для Козырева было важно, что эта сущность не совпадает ни с материей, ни с пространством, ни с полями в обычном их понимании, тем не менее она обладает свойствами, которые могут быть обнаружены физическими приборами.
20 лет трудов самого Николая Александровича, его помощников, его сторонников ушло на попытки экспериментально обнаружить свойства такого потока. С одной стороны, до сих пор эти попытки продолжаются; с другой стороны – нет убедительных доказательств того, что эти попытки дают декларированный результат. Потому что эффекты, которые наблюдаются во взаимодействиях тел по Козыреву, достаточно малы. К сожалению, нет достаточно кропотливого скрупулезного анализа того, что эти эффекты вызваны именно экзотическими свойствами новой сущности. Есть мнение, и оно мне кажется порой обоснованным, что эти эффекты могут быть объяснены самыми обычными физическими свойствами тел, связанными, например, с теплопроводностью, с конвекцией, с проводимостью – т.е. с известными явлениями физики. И тогда непонятно, какое место занимают предположения о времени как о потоке. Тем более что концепция Н.А. Козырева не подкреплена пока методологическим анализом, который позволил бы соотнести представления о новой сущности с ее очень необычными свойствами.
Например, поток времени переносит энергию, но не переносит импульс. Необходимо соотнести новые свойства с тем, что нам уже известно, то есть реализовать так называемый принцип соответствия, принятый в физике. Гипотеза Козырева эвристически необыкновенна, на мой взгляд, не только тем, что позволяет говорить об активных свойствах времени. Она еще ценна и тем, что дает новый мировоззренческий взгляд на устройство нашего мира. Распространено мнение, что наш мир деградирует. Другими словами это мнение называется "второе начало термодинамики".
Мир остывает, энергия переходит в тепловую форму, если все будет происходить так, как сейчас, если, скажем, мы не найдем какой-то материи, которая расположена между галактиками и по каким-то причинам не видна, то судьба мира предначертана. Галактики будут расходиться все дальше и дальше; вещество распадаться. Распадутся даже ядерные частицы, испарятся "черные дыры", и через сотни миллиардов лет в мире не останется ничего, кроме отдельных электронов и протонов, разбросанных на огромные расстояния. Это то, что называют "тепловой смертью". Но так происходит только в случае, если наша Вселенная изолирована, если нет какой-то подпитки... В концепции Козырева прозвучало, что у нашей Вселенной есть активное начало. Вот это активное начало – обоснованно или не очень обоснованно – было связано с потоком времени и с тем, что время связано с источниками энергии в звездных масштабах. Если Мир действительно открыт, то ему не грозит "тепловая смерть". Потому что второе начало работает, только когда система замкнута. И в самом деле, это не секрет ни для физиков, ни для астрономов, что следов деградации в нашей нынешней Вселенной почти нет. Мы видим и, чем глубже изучаем, тем видим все больше: во Вселенной повсеместно происходят мощные и сильные процессы, которые никак нельзя назвать деградацией.
А.Г. То есть вместо процесса разрушения идет некое созидание.
А.Л. Мировоззренческий аспект идей Николая Александровича Козырева, по-моему, очень значителен.
А.К. Мне хочется немножко возразить вам. Это не единственный подход к понятию второго начала термодинамики, к росту энтропии. Больцман в конце 19-го века еще предложил модель, которая сейчас называется "динамическая система". В этой модели, в общем, все стационарно, система не деградирует и, в общем-то, не развивается. Она стационарна. Это некий, можно сказать, автомат, который как-то крутится сам в себе. А энтропия интерпретируется как наши сведения о том, что было раньше, то есть когда это было начальное состояние, момент начала наблюдения. Мы какое-то время наблюдаем за системой и видим ее новое состояние. В какой мере мы можем восстановить начальное состояние по тому, что мы видим сейчас? Если наблюдения ведутся абсолютно точно, то в детерминированной системе это всегда можно сделать, но придется вести все больше и больше обработку данных, то есть мера информации возрастает. Вот эту меру информации Больцман, по существу, и приравнял к энтропии. То есть энтропия – это та вычислительная работа, если так можно сказать, которую надо проделать для того, чтобы по тому, что мы видим сейчас, восстановить то, что было раньше. При этом система остается стационарной. Энтропия растет, но она связана как бы с взаимодействием наблюдателя.
Мне кажется, что очень важно в порядке референта времени указать ещё на современное представление о физическом вакууме. Это очень интересное новое понятие, относительно новое, в котором вещество подразумевается в неком агрегатном состоянии. Собственно говоря, есть большое количество экспериментов, подтверждающих, что это не фикция, что действительно это агрегатное состояние существует. Это так называемые виртуальные частицы, частицы, которые появляются на очень короткое время и опять исчезают, переходят, то есть срабатывает вначале как бы их рождение, а потом срабатывает их поглощение тем же самым вакуумом, он поглощает себя. Это очень хорошо, кстати, корреспондируется с древней легендой о времени, которое пожирает своих детей. Физический вакуум в современном представлении устроен именно таким образом, он пожирает частицы, которые он сам же и родил. И вот этот физический вакуум ассоциируется, по существу, с тем пространством, которое не заполнено активной материей, стационарной материей, которую мы называем "массивными телами", активными "волнами" света.
Со свойствами этого вакуума можно связать, например, такой удивительный факт, как постоянство скорости света во всех системах координат. Если считать, что свет распространяется в физическом вакууме как по среде, то начинает выступать такой интересный факт: физический вакуум покоится во всех системах координат. Потому что виртуальная частица не имеет определенного импульса, она имеет только определенные координаты и, родившись, одна частица принадлежит одной системе координат, другая – другой, они живут короткое время, исчезают, а вакуум, в целом, покоится в любой системе координат. Таким образом волна, идущая по этой среде, имеет одну и ту же скорость во всех системах координат. И релятивистские свойства таким образом получают референт, физический вакуум выступает как референт преобразований Лоренца.
А.Л. Я понимаю. Но почему вы связываете свойства вакуума со свойствами времени?
А.К. Потому что вакуум – это четырехмерный, а не трёхмерный объект. Вакуум заполняет четырёхмерие, в котором есть и секторы времени, и секторы пространства.
А.Л. Мы все заполняем четырехмерие...
А.К. С этим замечанием я полностью согласен. Но всё-таки мне очень нравится концепция, что время не есть нечто отдельное от пространства, а время есть особый сектор четырёхмерия, и это четырёхмерие, как вместилище мира, имеет своё физическое качество.
А.Л. Но ведь пространство – это срез четырёхмерного мира.
А.К. Пространство, то, что мы называем пространством, – это определенный срез.
А.Л. Поэтому, когда вы говорите про сектор, мне это не очень понятно. Сектор в пространстве, так сказать, это сектор в срезе. А время, это вся субстанция. То, что вы говорите про вакуум и время, я понимаю так, что вакуум – это пример одной из субстанций. Когда мы говорим о субстанциональности времени, можно говорить, что есть поля, есть вакуум, т.е. уже есть примеры субстанций, и субстанция – это не что-то совсем экзотическое. Поэтому, говоря о времени как о субстанции, мы не нарушаем правила, которые есть в науке.
А.К. Понятно. Я здесь говорю о времени, не как о субстанции. А как о некоторой анизотропности этой субстанции. Иными словами, в этом четырёхмерном пространстве, или в вакууме, свойства зависят от направления. Если в обычном, привычном нам трёхмерном пространстве (а это суть срезы этого четырёхмерия) свойства пространства не зависят от направления, то в четырёхмерном пространстве они начинают зависеть от направления. И одно из этих направлений (то, свойства которого отличны от трех других направлений) мы и называем временем. Вот там, где, например, нарушается возвратность, возможность возврата...
А.Л. Конечно. Но непонятно, откуда это свойство берётся. Ведь при четырёхмерии это просто постулат, что в одном из направлений есть свойство необратимости.
А.К. Постулатом, скорее, является метрика четырёхмерия. А уже из этой метрики вытекает, что некоторый сектор обладает особыми свойствами. И метрика, конечно, экспериментально проверяется.
А.Г. Пейджер опять разрывают, что доказывает актуальность вопроса для каждого живущего, то есть развивающегося и исчезающего во времени. Но раз уж вы затронули разные концепции, в том числе и Козыревскую, которая не получает пока экспериментальных подтверждений... В одной из наших программ (и вопрос на пейджер пришёл именно об этом) излагалась та концепция, что реликтовое излучение может являться, по сути дела, физическим носителем времени. Как вы относитесь к этой концепции?
А.К. Я резко отрицательно к этому отношусь. Я помню эту передачу, и я хорошо знаю автора концепции, он участник нашего семинара, Григорий Михайлович Дмитриевский. Мы с ним довольно часто дискутируем на эту тему. Суть дискуссии заключается в следующем. Нейтрино, пусть даже реликтовые, сами по себе являются частицами, и даже если предположить, что все остальные частицы распространяются по ним, как по среде, то есть они являются тем самым эфиром, по которому распространяются волновые функции как объект, то возникает вопрос: а сами-то нейтрино, в чем и как распространяются. Они же не могут быть средой для самих себя. Значит, им всё равно требуется какая-то внешняя среда.
То есть, мне кажется, что реликтовые нейтрино здесь не спасают положение. Это как бы перенос ответа на вопрос на один шаг. Все частицы мы сажаем на реликтовые нейтрино, но тогда непонятно, куда, на что посадить сами эти нейтрино, они же тоже распространяются волновыми функциями, если это нейтрино. У них есть обычные квантовые свойства. Значит, для них всё равно требуется какая-то среда. Как раз концепция физического вакуума мне нравится тем, что она этот вопрос решает: физический вакуум самодостаточен. Он сам не распространяется, но действительно является средой, по которой распространяется всё остальное. Это особое агрегатное состояние вещества.
Понижая активную энергию вещества, мы проходим через плазму, газ, жидкость, твердое тело, сверхпроводимость. А еще ниже приходится уже разрушать атомы, чтобы понизить энергию связи. Далее, нужно уменьшать стабильность элементарных частиц, и тут мы доходим до состояния вакуума. Это агрегатное состояние с наименьшим возможным уровнем наблюдаемой энергии.
То есть, эта концепция с нейтрино кажется хуже, чем концепция физического вакуума, и порождает некоторые очень трудноразрешимые вопросы. Но я не знаю, как на самом деле реализуются квантовые процессы, конечно.
А.Л. Я сам сторонник субстанционального подхода к происхождению времени. Я готов и реликтовые нейтрино рассматривать, как претендентов на искомую субстанцию для времени. Но наша Вселенная не открыта по отношению к реликтовым нейтрино. А время, по-моему, – свойство открытых систем. К тому же нейтрино, хотя и очень тонкая материя, но они – те же частицы. А с мой точки зрения, субстанция, которая порождает время, субстанция, по отношению к которой открыта наша Вселенная, не является такой же материей, какой являются обычные фермионы – т.е. электроны, протоны, нейтроны и другие частицы с полуцелым спином. Дело в том, что, на мой взгляд, эта субстанция как раз порождает частицы и порождает взаимодействие этих частиц, но не является ни самими частицами, ни носителем взаимодействий. Если нужен какой-то наглядный образ, то я привел бы пример ключа, который бьет в водоеме, или фонтана, который фонтанирует внутри водоема, и этот водоем наполняет. Такой фонтан – и есть частица. Накопление, убыль или "прохождение" субстанции порождают изменения в нашем мире. Динамические свойства субстанции, "фонтанирующей" в точках сингулярности, т.е. в частицах или зарядах, порождают взаимодействие частиц. Генерирующие изменчивость мира субстанциональные потоки принадлежат различным уровням строения материи. Непосредственно субстанция генерирующих потоков, по-видимому, не регистрируется современными исследовательскими технологиями. Она порождает частицы материи, но не является этими частицами. Она порождает взаимодействие материи, но сама не участвует в этих взаимодействиях.
А.К. Здесь есть интересный вопрос, приносит ли эта предматерия, так условно скажем, энергию в себе, то есть, постоянна ли энергия Вселенной, или она растет, или она убывает? Есть и такая версия, что у Вселенной убывает энергия, что мы теряем ее. Энергия, как способность механического действия, она пока что сохраняется в современных теориях, и в опытах она, более или менее, сохраняется. Но концепция субстанционального времени ставит этот вопрос. Есть теории, в которых посчитано, сколько примерно поступает энергии во Вселенную со временем: получается – очень маленькие величины, и положительные, и отрицательные величины получаются очень маленькие. Они действительно за гранью экспериментов, которые сегодня ставятся. И тем самым вопрос остается открытым. Если бы было предсказано, что в каком-то месте возникает киловатт-час в минуту, допустим, то его можно было бы обнаружить. Но этого киловатта нет. Есть ничтожно малая величина, и объект остается пока экспериментально не воспроизводимым.
А.Г. У меня вот какой вопрос. Если говорить о релятивистском представлении о времени и пространстве и о максимально возможной скорости перемещения как скорости света, то попытки осмыслить нечто, выходящее за пределы скорости света, – сверхсветовые скорости – так или иначе связаны с проблемой времени. Ведь в этом уравнении...
А.К. Причинность.
А.Г. Да, да, да, да, причинность. Можно поговорить о причинности, о стреле времени, то есть о направлении? И, поскольку очень много вопросов по поводу замедления или даже остановки времени, может быть, несколько слов о том, возможны ли они. Представимы ли они?
А.К. Но вначале я, позвольте, изложу классическую концепцию, точнее, уже ставшую сейчас классической. Есть много способов замедления времени, которые частично даже реализуются, например, на ускорителях – это парадоксы близнецов – для этого надо тело вывести из системы координат наблюдателя, придать ему какую-то скорость, а потом замедлить. Тело возвращается значительно моложе, чем оно должно быть. В ускорителях секундами живут объекты, которые должны жить миллиардные доли секунды. Это и есть эффект парадокса близнецов. Фактически, по теории относительности, это результат тех самых поворотов оси времени.
Я излагаю классическую концепцию для объяснения этого наблюдаемого факта. Это результат того, что ось времени, которую называют "мировой линией" движущегося тела, поворачивается. И тело проживает свою жизнь как бы под некоторым углом к тому миру, в который она потом возвращается. За счет этого получается выигрыш во времени. Другой путь – тоже уже в 20-м веке полностью освоенный – это гравитационное изменение темпа времени. Вблизи гравитирующих масс время идет медленнее. Притом, там этот эффект в каком-то смысле абсолютный. Там действительно идет замедленное время для внешнего наблюдателя. Любое тело, помещенное туда, начинает медленнее, скажем, выдавать радиосигналы. Если пустить туда объект, похожий на первый спутник, то мы увидим, что он пищит всё медленнее и медленнее. Скажем, если бы такой передатчик падал на "черную дыру", то он бы замедлялся таким образом, что за бесконечное время падения на "черную дыру" он выдал бы только конечное число сигналов. То есть время замедляется в бесконечное число раз. Так что, по классической теории относительности, если нельзя сказать, что темп времени управляем в обычном смысле, рычагом управления, то, по крайней мере, он управляем путем перемещения в пространстве.
А.Л. Или с помощью полей гравитационных. Это экспериментально обнаружено. Хотя есть гипотеза о том, что электромагнитное поле особой конфигурации и интенсивности также может менять собственное время.
А.К. Да. Есть и такие гипотезы. Если теперь переходить к неклассическим представлениям, если действительно обнаружат субстанцию времени, то тут, конечно, возникает очень много вопросов. Есть ли там экран? Можно ли эту субстанцию разрядить или сгустить? Так сказать, что с ней можно делать как с субстанцией? Там уже возникнет некоторая более сложная система вопросов. Потом, что еще хочется сказать – стрела времени, направление времени. Теория относительности не допускает непрерывного поворота времени на 180 градусов. То есть, можно замедлять время, но нельзя заставить тело жить назад. Для этого приходится делать скачок.
В принципе, теория относительности допускает тела, которые живут по времени в обратную сторону. Больше того, допускаются тела, которые двигаются в неопределенном направлении времени – тахионы – так называют тела, которые двигаются быстрее, чем свет. И в разных системах координат они двигаются либо из прошлого в будущее, либо из будущего в прошлое. Но со скоростью – больше скорости света. Всё это возможно, но это не обнаружено. Во-первых, надо четко сказать, что теория это допускает, то есть, нет запрета на это. Но нет никаких экспериментальных данных о том, что это есть в природе. А, во-вторых, переход из обычного вещества в тахионное вещество или из обычного вещества в вещество, живущее в обратном направлении по времени, может произойти только скачком. Надо преодолеть световой барьер. Так же, как для авиации был звуковой барьер (он-то преодолен), в теоретической физике сейчас есть световой барьер. И, вроде бы, в современных представлениях, его преодолеть принципиально невозможно. Ну, по крайней мере – макроскопическому телу.
Невозможно предположить синхронный скачок миллиардов частиц, да еще без разрушения связывающей их структуры. Частица должна умереть и родиться с противоположным направлением движения. Такие теории есть. В квантовой электродинамике, например, предполагается, что античастица по отношению к частице – это как раз объект, который движется в обратную сторону по времени. Это та же частица, но родившаяся с обратным направлением движения. Проверить это очень трудно. Это объекты, коротко живущие. Но в любом случае, мы-то их воспринимаем как объекты, живущие в нашем направлении времени и просто обладающие некоторыми зеркальными свойствами.
А.Г. Давайте себе представим, что мы не спутник запустили на "черную дыру", а, скажем, космическую станцию, где есть наблюдатель. Где есть кто-то, для кого существует субъективное представление о времени и кто может делать мгновенные выводы из наблюдаемого. Поскольку в момент падения время для него замедляется, что он наблюдает вне пределов той системы координат, в которую он в данный момент погружен? То есть, грубо говоря, что для него происходит со Вселенной?
А.К. Во-первых, он видит очень сильное синее смещение из иллюминатора своего корабля. Он видит, что Вселенная для него становится вначале синей, потом фиолетовой, потом рентгеновской. То есть, глазами он ее уже не видит. Он может видеть ее только в рентгеновский телескоп. И частота процессов, происходящих в той части Вселенной, которая не падает на "черную дыру", для него стремится к бесконечности. То есть, в принципе, при неограниченном приближении к "черной дыре" можно получить как угодно высокий по частоте спектр звезд, допустим, наблюдаемых. Это первое, что он видит. Ну, а второе, это, конечно, кривизна пространства. Здесь мнения современных физиков расходятся, потому что не совсем понятно, как квантовая механика согласуется с теорией относительности. Это вопрос – релятивистской квантовой механики пока нет.
Релятивистская теория – макроскопическая, она вообще создана для больших тел. В сущности, общая теория относительности создана для космических расстояний. А квантовая механика создана для наблюдения очень нестабильных микроскопических объектов, и даже математически там очень существенная разница. Разного типа операторы используются для моделирования измерения. Так это проявляется даже на уровне математики. А фактически, вопрос вот в чем заключается.
Когда наблюдатель попадает под мощное гравитационное поле, неважно, черная дыра или не черная дыра, он попадает в зону высокого гравитационного поля, и там происходит очень сильное искажение пространственно-временных масштабов. О времени мы сейчас поговорили, а меняются еще и пространственные масштабы. И пространственные расстояния меняются, а, скажем, радиусы взаимодействия частиц при этом не меняются. По крайней мере, квантовая механика не дает никаких прогнозов, как изменятся радиусы взаимодействия частиц. При тех деформациях, которые следует ожидать, в сильных гравитационных полях, в сущности, обычные поля – электрические, электромагнитные, слабые или сильные взаимодействия, – они просто должны разорваться. Эти деформации должны отодвинуть частицы на такие расстояния, что они перестанут взаимодействовать. И те кванты, с помощью которых они взаимодействовали, просто не будут долетать. Они, вылетев из одной частицы, уже не будут попадать в другую частицу. Это поле их отклонит, они улетят куда-то.
Поэтому здесь, конечно, все не так просто. Этот наблюдатель, которого мы нарисовали, он идеализирован, конечно. Мы проигнорировали его химическую природу, мы поместили его в мир, где, вообще говоря, может быть, просто не будут происходить те физические взаимодействия, которые нужны для его функционирования. Достаточно сказать, что простые частицы, которые падают в зону сильной гравитации, очень сильно излучают. Там возникает эффект типа черенковского свечения, и это очень сильное излучение, которого нет в обычном для нас мире. При этом, излучение и его кванты существуют во всех системах координат. Поэтому там явно идет какая-то другая жизнь, какой-то другой мир, который мы сегодня толком, в общем-то, описывать не умеем. То есть отдельно существует квантовая механика, для малых расстояний и, я бы сказал, для огромных установок, которые изучают очень маленькие объекты. И наоборот, существует релятивистская теория, которая описывает крохотную, пренебрежимо малую установку в гигантском космосе. И у них совершенно разные законы у этих механик. Единой механики, объединяющей и то и другое, не существует.
Ну, например, оператора времени в квантовой механике нет вообще, потому что все измерения в квантовой механике осуществляются путем повторения. Чтобы измерить какой-то объект, его надо предъявить много раз и взять среднюю характеристику. Момент времени мы не можем предъявить много раз. Поэтому оператор времени не является квантово-механическим, и время в квантовую механику вводится из макроскопических теорий. Есть классические модификации квантовой механики под Ньютона, Галилея. А есть релятивистские модификации. Но, в любом случае, внутри квантовой механики время существует как внешний параметр, который получен извне. Можно даже как-то, на семантическом уровне, сказать тут какие-то слова, что это время тех самых макроскопических установок. Гигантские установки: ускорители, реакторы – это массивные тела, и время квантовых процессов – это время этих установок. Можно так сказать.
Но это будут слова, это будет философия, натурфилософия, а математического аппарата, который связывал бы такое внешнее время с внутренним временем квантовой механики, не существует. Это – одна из проблем. Вообще, в квантовой механике очень тяжело с понятием системы координат, поскольку не совсем понятна система отсчета, с чем связать в квантовой механике наблюдателя. Система отсчета берется из микроскопических тел, потому что там есть какая-то определенность. Можно указать начало отсчета, скорость движения, там есть все эти необходимые параметры. А квантовая механика не располагает теми телами, на которые можно было бы посадить наблюдателя. И такая трудность есть.
А.Г. Возвращаясь к релятивистской теории. Стрела времени, находящаяся в полете, определяет траекторию этого полета раз и навсегда, неизменно. То есть, грубо говоря, будущее столь же реально, сколь и прошлое, оно уже существует и оно неизменно. Так ли это в релятивистской теории?
А.Л. Дело даже не в том, релятивистская у нас теория или нет. Действительно, существует точка зрения на мир как на некое статическое образование. Мир, в котором и прошлое, и настоящее, и будущее уже существуют одновременно. Именно эту картину нам дает четырехмерный мир Минковского. И то, что мы называем временем, – это иллюзия. Иллюзия в том смысле, что время возникает вместе с лучом сознания. Когда луч сознания высвечивает ту или другую точку нашей мировой линии, затем высвечивает следующую и следующую, вот тогда возникает время. А весь мир, тем не менее, статичен. Вот это и называется статической концепцией времени. А течение времени – это свойство сознания, скользящего по миру. Но статическая концепция – всего-навсего один из подходов. Есть противоположная – динамическая концепция, согласно которой существует только настоящее, прошлого уже нет, будущего еще нет. И природа времени кроется в процессе, который называется становлением – возникновением настоящего из будущего и уходом настоящего в прошлое.
Наряду с такими двумя концепциями можно назвать еще несколько подходов ко времени. В частности, это упоминавшаяся уже субстанциональная трактовка, когда время есть некая сущность, возможно, существующая в мире, но пока недоступная нашим экспериментальным технологиям. И недоступная, может быть, потому, что пока нашей цивилизацией не набрана необходимая для регистрации субстанций "сумма технологий". Не так давно, около 100 лет назад авторитетные ученые спорили, есть ли на самом деле атомы, позже спорили, существуют ли гены. Может быть, настанут дни, когда не нужно будет спорить о реальности генерирующих субстанциональных потоков, поскольку мы научимся предъявлять их в убедительных экспериментах. В противовес субстанциональной концепции, существует концепция реляционная, которая не предоставляет времени самостоятельного бытийного статуса, не связывает время с какими-то гипотетическими потоками или гипотетическими субстанциями, а выводит время из свойств реальной материи и известных частиц. Этими частицами могут быть и нуклоны, могут быть и планеты, и звезды, и галактики.
Реляционная концепция говорит о том, что реальные объекты изменяются, и эти изменения следует описывать с помощью отношений между самими объектами. Эти отношения чаще всего связаны с механическим движением или каким-то обобщенным движением, описывающим изменения. В реляционных гипотезах время не имеет своего "текущего" референта в природе. Время оказывается конструктом в нашем описании наблюдаемых движений для привычных объектов. Таким образом, реляционная концепция также позволяет моделировать понятие времени. Наши коллеги, Владимир Владимирович Аристов, Юрий Сергеевич Владимиров, строят конструкции времени, которые они относят к области реляционных, а не субстанциональных. Сам я думаю, что реляционный и субстанциональный подходы скорее дополняют друг друга, чем противопоставлены друг другу. Потому что, как нет реляции без субстанции, как нет отношений без объектов, так нет и объектов без отношений между ними, в частности, без движений и без изменений.
А.Г. И все-таки, какова роль субъективного наблюдателя, и не является ли время всего-навсего философской концепцией, нашим ощущением смертности и разрушения, исчезновения, а на самом деле нет никакого времени? Помимо наблюдателя нашей системы, никакого времени нет.
А.Л. Во многом ответ на такой вопрос зависит оттого, что мы с вами согласимся или не согласимся называть временем. Я исхожу из того, что время – это изменчивость Мира, и убежден, что изменчивости подвержен не только я и мои соплеменники по человеческому роду, но изменчивости подвержено все в мире, начиная со Вселенной и кончая песчинками, атомами, электронами. Если понимать время так, то оно, конечно, становится свойством далеко не только живой природы и не только воспринимающего сознания. Если ко времени относиться по-другому, то есть принять, что изменения, процессы – это не время, а время – это наш способ описания или мышления о процессах, тогда, конечно, время из феномена становится ноуменом, то есть продуктом человеческого разума. Но, боюсь, что это переопределение происходит только за счет изменения терминологии.
А.К. И все-таки очень интересен в этом плане, в плане вашего вопроса, такой аспект. Вот есть субъективное время, есть мое субъективное время, есть ваше субъективное время, у каждого телезрителя свое субъективное время. И все-таки мы как-то все вместе более или менее понимаем, о чем мы говорим. То есть, есть какое-то ощущение еще одного времени, которое воспринимается обществом. Ну, время страны, допустим, или время человечества. Это, видимо, не просто понятийное явление. Наверное, в нас заложено какое-то ощущение коллективной синхронизации. Так сказать, в каждой особи. Это, наверное, еще на животном уровне происходило – не на человеческом, а на дочеловеческом. Когда особь, допустим, в обезьяньем стаде (если мы действительно от них произошли), синхронизировала себя со всеми остальными особями. Нужно было как-то находить "по координате времени" общий язык. И, по-моему, в нас это есть. В нас есть какое-то чувство общего времени, кроме чувства субъективного времени. Я сейчас говорю на уровне субъективных ощущений, а не уровне позитивной науки.
А.Л. Я в своих предположениях, мне кажется, захожу еще дальше. Для меня, в некотором смысле, "время и жизнь" и "время и сознание" – синонимы. Это связано с моими представлениями о времени как о потоках, которые пронизывают Вселенную, и с тем, что таких потоков на самом деле несколько. Источники или истоки генерирующих потоков – сингулярности, через которые потоки "проникают" в нашу Вселенную – моделируют заряды не только физических взаимодействий. Для меня организм – это тоже заряд. Заряд, через который в наш мир входит определенная субстанция и порождает течение биологического времени. Также в моих гипотезах существует субстанция, которая порождает психику. Поэтому есть живые организмы, обладающие психикой и живые организмы, которые психикой не обладают в зависимости оттого, являются ли они источником определенных глубинных потоков. Точно так же, как среди элементарных частиц могут быть частицы, которые участвуют и в электромагнитном, и, скажем, в сильном взаимодействии, а могут быть такие, которые участвуют только в одном из этих взаимодействий. Ясно, что названная точка зрения достаточно спекулятивна, и следовало бы как-то объяснить, почему неизбежны подобные спекуляции...
А.Г. После 18 лет работы семинара...
А.Л. Я считаю результатом работы семинара не только конкретные модели и теории, но и изменение парадигмы современного естествознания.
Вверх