Гипервремя — Local Crew

Гипервремя

Бездна Переводы Плакаты

Оригинальный материал «Hypertime» был опубликован Эллой Андресон на Medium в конце прошлого года.

***

Многие годы мы силились обрести свободу бесчисленным количеством способов, но нигде это не было так очевидно, как в нашем исследовании Земли. Приросшие своими корнями к земле, мы с трудом нашли выход из дикого бурого африканского пейзажа. Наши ранние инженеры строили гигантские, испытанные солью и ветрами, корабли, чтобы пересекать моря и пробовать странные плоды с райских островов. Плохо ли, хорошо ли, но мы сумели построить дома в самых невероятных местах – на обширных, закопчённых склонах вулканов, и на замерзших пустошах за обледенелыми скалами, где только самые толстые меха и подошвы способны сдержать холод. Это исследование продолжится и в будущем, с растущими надеждами на то, что однажды мы даже сможем покинуть Землю, чтобы двинуться дальше, кружась и вальсируя в саду Космоса.

И всё же, несмотря на всю ту свободу, которой мы достигли, нас по-прежнему связывает одна вещь – даже более неизбирательная, чем сама смерть.

Время.

Мы можем посещать новые планеты или купаться в лучах других звезд, живя всё дольше и общаясь всё активней по мере развития наших технологий. Но мы продолжаем существовать с тем же неизбежным восприятием времени: один момент сменяется другим, хотим мы этого или нет. Великое множество, если вообще не все трагедии в жизни человека происходят из-за нашей неспособности обратить время вспять. Мы можем держаться за воспоминания, лелеять или избегать их, но они никогда не смогут стать реальностью после того, как их момент ушел.

И все же, в нашем поиске единой физической «теории всего» мы сталкиваемся с идеей о том, что можно вернуться в прошлое, или вовсе существовать вне времени в измерении, которое зовётся гипервременем – или что времени может вообще не существовать, если мы достаточно далеко заглянем в историю нашей Вселенной.

Популярные теории, которые пытаются примирить два великих столпа физики – квантовую механику и общую теорию относительности – предлагают идею множественных измерений. М-теория, например, говорит, что, вероятно, существует на шесть измерений больше, чем привычные нам четыре. В настоящее время мы предполагаем, что существуем в четырех измерениях: трех пространственных и одном темпоральном. В большинстве интерпретаций для дополнительных измерений теории струн все они считаются пространственными сферами, которые эволюционируют так, как это делал бы квадрат: из точки в одном измерении в плоскую фигуру в двух измерениях, в куб в трех измерениях и так далее. Мы даже можем допустить идею гиперкуба, добавив еще одно пространственное измерение.

Компьютерная модель предполагаемого гиперкуба в 4D

Но, возможно, эти дополнительные измерения могут относиться не только к пространству, а и ко времени.

Если мы представим, что наше единственное измерение времени выглядит, как идущая в одном направлении прямая, то добавление второго измерения преобразовало бы эту линию в плоскость. В границах этой плоскости можно было бы вернуться к исходной точке, стимулируя межвременные путешествия в этой новой области гипервремени. Теперь становится понятно, почему большинство ученых избегают дополнительных темпоральных измерений: они порождают проблемы в унитарности и причинно-следственных связях, подвергая сомнению парадоксы путешествий во времени и наше собственное психологическое ощущение того, как время течет. Если в одном измерении мы могли чувствовать, что часы идут очень быстро, и мы опаздывали на какое-то событие, то в другом измерении часы могли бы идти медленно, и теперь мы прибыли бы на это же событие раньше положенного. Парадоксы возникают, когда путешествия во времени позволяют нам совершить в нашем прошлом выбор, не согласующийся с тем будущим, которое мы уже пережили.

Второе темпоральное измерение может объяснить причины отсутствия аксионов – предполагаемых частиц, помогающих решить проблему сильной СР (проблема нарушения СР-симметрии, или зарядовой четности симметрии, в сильных взаимодействиях, иногда рассматриваемая как нерешенная проблема в физике – прим. ред.) в рамках Стандартной модели физических частиц. Подобно нейтрино, эти частицы чрезвычайно лёгки и труднообнаружимы. Неуловимость делает их возможными составляющими тёмной материи, однако для доказательства существования фундаментальных аксионов необходимо провести дополнительные тесты. С добавочным темпоральным измерением CP-проблема может быть решена и без аксионов. Иллюстрация показывает неравномерность распределения тёмной материи и, как следствие, различия в формировании галактик.

Несмотря на эти сложности, физики-теоретики, изучавшие M-теорию в 1990-х годах, заметили, что, когда в вычислениях учитывается дополнительное измерение пространства и дополнительное измерение времени, они воспроизводят точное математическое описание нашего мира, его фундаментальных частиц и сил. Если пойти дальше и добавить эти измерения в М-теорию, то мы получим пространство с 13 измерениями – 11 для пространства и 2 для времени. Если этот подход поможет обеспечить более полное понимание М-теории (которая до сих пор считается сомнительной), то это будет означать, что второе темпоральное измерение может стать ключом к объединению общей теории относительности и квантовой механики.

Таким образом, в этом двухвременном мире можно было бы проскользнуть назад через податливые, журчащие воды времени, чтобы, возможно, встретиться с молодым собой и избежать стольких бед и печалей, сопровождающих человеческое бытие. Новообретенная форма свободы. А что, если бы человек мог не только перемещаться во времени, но и существовать вообще вне его? Как смотреть в сад и видеть там семя и его рост в каждый момент жизни. Автор Клиффорд Пиковер называет это «вечной диаграммой» (“eternitygram”), артефактом, в котором каждый момент времени заморожен. Мгновения становятся кадрами фильма, которые в совокупности формируют общую бобину. Это – трехмерная фигура в гипервремени. Никаких событий на самом деле не происходит, и ничего на самом деле не движется, ведь это лишь наше восприятие, которое делает его таким.

Тессеракт из «Интерстеллара» сходен с концепцией «вечной диаграммы». Все моменты – прошлое, настоящее и будущее – существуют в трехмерной форме. Было бы трудно точно определить нужный момент времени внутри тессеракта, потому что все время лежало бы перед нами в виде пейзажа, на котором нужно было бы найти одну конкретную травинку или снежинку.

1983 год принес нам блестящую, но противоречивую новую идею. Речь не о том, чтобы гулять вперед и назад во времени, не о добавлении новых измерений, не о вневременном существовании. Суть в том, что если бы мы вернулись назад достаточно далеко, то времени бы вообще не существовало.

Предположение высказали Стивен Хокинг и его коллега-физик Джеймс Хартл. Эта радикальная идея «без границ» («no-boundary») пытается ответить на один из самых насущных вопросов в науке. Что случилось в самом начале? Не момент Большого взрыва, а момент еще до этого. Если мы попытаемся вернуться настолько далеко, то время превратится в нечто совершенно иное. Оно станет просто еще одним измерением пространства, и таким образом получится, что в начале вселенной было четыре пространственных измерения – и ни одного темпорального. Эта идея похожа на идею самой жизни: ее не было, а потом она возникла в результате некоего процесса, который мы до сих пор не до конца понимаем. Время и наше его восприятие, кажется, движутся вперед из-за увеличения мировой энтропии, но в начале Вселенной все было настолько сжато, взаимосвязи были настолько ненадежными, что время попросту перестало существовать. Там было только пространство.

И поэтому на границах чего-то столь же впечатляющего, как вся наша Вселенная, нет никакой границы. Нет какого-либо реального начала.

Если представить себе это графически, то Вселенная началась не с острого пика конуса, а из гладкой кривой нулевого размера (как Северный полюс или волан для бадминтона – прим. перев.). Без конкретного края, примерно, как сжатый глобус, у которого нет ни начала, ни конца. Эта форма космоса возникла из волновой функции (вероятностного квантового описания), которая учитывает много разных вариантов развития Вселенной. Реальное время становится воображаемым временем, уступая место искривленному четырехмерному пространству.

Сначала считалось, что предположение «без границ» не может описать наш мир. Это приведет к созданию совершенно пустой Вселенной с очень коротким периодом инфляции. Но ученые нашли способы объединить инфляцию и теорию «без границ», добавив условие, что мы являемся частью Вселенной и, таким образом, придя к выводу о существовании новых Вселенных, которые огромны и имеют длинные, если не вечные фазы инфляции. Это может дать нам большие, бурные, растущие широты космоса, как тот космос, который мы видим вокруг себя сегодня. В приведенной выше инфляционной модели Вселенная эволюционировала из начальной сингулярности.

Эта идея по сей день остается спорной и трудновообразимой. Существует множество ученых, которые выступают против идеи отсутствия границ, отмечая, что она двусмысленна и, в каком-то роде, невозможна при современных технических нюансах в математике. Теория Хокинга-Хартла также требует мнимых чисел, хотя подобные виды значений в изобилии встречаются во всей квантовой механике и присутствуют в таких вещах, как принцип неопределённости Гайзенберга и уравнение Шредингера.

Так что время идет вперед; на индивидуальном уровне это может стать способом отпустить наше прошлое. В море времени затонуло столько же страшных моментов, сколько и прекрасных. В космосе оно открывает галактикам путь в эпоху, лишенную жизни, когда однажды не станет ни звезд, ни планет, ни нас самих. Мы неотделимы от неотвратимого тиканья энтропии. Возможно, это будущее, которое мы должны принять – со временем.