Pro время

Альтернативой теории суперструн является теория со странным названием «петлевая квантовая гравитация». Пространство и время действительно состоят из дискретных частей – петлевых структур. Расчеты, выполненные в рамках этой концепции, описывают простую и красивую картину, которая помогает нам объяснить загадочные явления, относящиеся к черным дырам и Большому взрыву. Но главное достоинство упомянутой теории заключается в том, что уже в ближайшем будущем ее предсказания можно будет проверить экспериментально: мы обнаружим первоэлементы пространства – времени, если они действительно существуют.

Таким образом, в механике, в термодинамике и в квантовой физике мы говорим о разных аспектах проявления времени. Специальная теория относительности заменяет понятие ньютоновского времени, отделенного от пространства, единым пространственно-временным континуумом. Оно по-прежнему дано богом и вечно. Пространство – время подобно арене театра, где происходят все остальные физические явления. Общая теория относительности трактует гравитацию как следствие искривления пространства – времени, которое больше не считается застывшим – оно сложным образом изменяется во взаимодействии с материей. Искривленное пространство – время теперь не просто арена. Оно само принимает участие в игре. Специальная теория относительности утверждает: часы в самолете идут медленнее часов на земле. Таково влияние скорости на время. Но согласно общей теории относительности есть еще эффект, обусловленный гравитационным полем Земли. Часы вблизи земли идут медленнее тех, что находятся дальше… Несмотря на это, по-прежнему все события обратимы.

Термодинамика исключает обратимость: энтропия во Вселенной растет. Для согласования с классическими представлениями приходится ввести внутреннее время, которое в отличие от динамического времени в теориях Ньютона – Эйнштейна связано с внутренними процессами в той или иной организованной структуре. Внутреннее время дискретно и синхронизировано за счет петель обратного влияния.

Квантовая механика тоже обнаруживает квантуемость времени, но сталкивается с поразительным качеством микромира – «дальнодействием». Это своего рода эффект мгновенного согласованного поведения квантовых частиц, удаленных друг от друга в пространстве. Согласно теории относительности взаимное влияние не может распространяться со скоростью большей, чем скорость света. Моментальное взаимодействие указывает на некую нелокальную составляющую времени. Эта составляющая времени как бы вне пространства. Нелокальная, не связанная с пространством составляющая времени обеспечивает эффект согласованного поведения сколь угодно удаленных друг от друга элементарных частиц.

Все это подводит к пониманию того, что время – сложный объект. Еще в XVIII веке это понял Иммануил Кант. В «Критике способности суждения» он писал:

«Время – это комплексная сущность».

Время имеет по меньшей мере три формы.

Прежде всего, измеряемое время – t. Время измеряют посредством устойчивых циклических процессов состояния вещества. Морские приливы, восходы Солнца, фазы Луны, таяние снега – все что угодно. С большой точностью время можно измерить с помощью кристаллов кварца, поскольку, если воздействовать на них слабыми электрическими импульсами, кристаллы кварца вибрируют ровно 32 768 раз в секунду. Это петлевое время.

Вторая сторона времени проявляет себя почти как пространственное измерение в теории относительности Эйнштейна. В «Краткой истории времени» Стивен Хокинг обратил внимание на то, что локальное время теории относительности правильно назвать «мнимым» или «динамическим» временем τ. Оно связано с измеряемым временем t формулой:

τ = ½ ict,

где i – мнимая единица, с – скорость света.

В этом случае расстояние между двумя пространственно-временными событиями:

ds² = dx

² + dy² + dz² – с²dt

преобразуется в формат четырехмерного пространственно-временного континуума:

ds² = dτ² + dx² + dy² + dz².

Наконец, третья сторона времени обнаруживает себя в эффекте «запутанного дальнодействия». Две квантовые частицы, сколь угодно удаленные друг от друга, могут вести себя согласованно и синхронно так, словно одна из них мгновенно знает, что делает другая. Дальше – больше. Дело в том, что фундаментальные квантовые структуры можно определить не нуждаясь в пространстве. Наиболее примитивным примером является граф или сеть, которые определяются, по сути, без привязки к пространству. Пространство возникает так же, как термодинамика вытекает из физики атомов. Теория квантовых графов предполагает, что фундаментальными сущностями в природе выступают графы. Пространство возникает в результате отключения соединений сети.