Возрожденное время. От кризиса в физике к будущему вселенной

Это называется парадоксом мозга Больцмана: Это означает, что через очень долгое время во вселенной имелось бы в гигантской степени большее количество мозгов, сформированных из малых флуктуаций, чем мозгов, возникших в медленном процессе эволюции, требующей флуктуации, которая длится миллиарды лет. Так что, будучи сознательными существами, мы должны признать, что чрезвычайно вероятно, что мы являемся мозгами Больцмана. Но мы знаем, что мы не являемся такими спонтанно возникшими мозгами — поскольку если бы мы были такими, намного более вероятно, что наши ощущения и память были бы несогласованными, чем согласованными. И это невероятно, что наш мозг содержал бы образы гигантской вселенной из звезд и галактик вокруг нас. Так что сценарий Больцмана оказывается классическим сведением к абсурду.

Мы не должны удивляться тому, что мы совершили космологическую ошибку и она привела нас к парадоксальному заключению. Вневременной взгляд на физику в Ньютоновской парадигме показал свое бессилие перед самыми основными вопросами о вселенной: Почему она интересна и, более того, почему она настолько интересна, что создания вроде нас могут быть здесь, чтобы восхищаться ею?

Но если мы принимаем реальность времени, мы делаем возможной асимметричную во времени физику, в рамках которой вселенная может естественным образом развивать сложность и структуру. Таким образом, мы избегаем парадокса невероятной вселенной.

17

Время, возрожденное из жара и света

В последней главе мы рассмотрели одну из величайших космологических загадок: почему вселенная интересна и, по-видимому, становится все более и более интересной с течением времени. Мы видели, что попытки прийти к пониманию этого, основанные на вневременной картине, предполагаемой Ньютоновской парадигмой, приводят к двум парадоксам: утверждению, что уникальная вселенная невероятна, и парадоксу мозга Больцмана. В этой главе я объясню, как принципы новой космологической теории, провозглашенные в Главе 10, могут привести к пониманию того, почему вселенная интересна, одновременно избежав перечисленных в последней главе парадоксов.

Мы начнем с простого вопроса: Может ли вселенная содержать два идентичных момента времени?

Тот факт, что имеется стрела времени, означает, что каждый момент уникален. По крайней мере, пока вселенная различна в различные моменты времени; эти различия проявляются в свойствах галактик, скажем, в относительном содержании элементов. Вопрос в том, является ли последовательность моментов случайной или отражает более глубокий принцип. В теориях, описываемых в рамках Ньютоновской парадигмы, существование стрелы времени оказывается случайным. В вечной вселенной в состоянии равновесия мы ожидаем огромное число пар идентичных или очень сходных моментов.

Но имеется более глубокий принцип, придерживающийся того, что никакие два момента времени не могут быть идентичны. Это принцип Лейбница идентичности неразличимых, который я описывал в Главе 10

как следствие его принципа достаточного обоснования. Этот принцип утверждает, что во вселенной не может быть двух объектов, которые неразличимы, но не совпадают. Это просто здравый смысл. Если объекты различаются только их наблюдаемыми свойствами, тогда два различимых объекта, которые имеют в точности те же самые свойства, не могут существовать.

Принцип Лейбница следует из основной идеи, что физические свойства тел реляционны. А как насчет двух электронов, один из которых находится в атоме в постельном покрывале, а второй на вершине горы на обратной стороне Луны? Это не идентичные частицы, поскольку их положение является одним из их свойств. С реляционистской точки зрения мы можем сказать, что они различимы за счет того, что имеют различимое окружение[173].

Не существует абсолютного пространства, так что нет способа спросить, что происходит в отдельной точке, без указания инструкций, как распознать эту точку. Так что мы не можем поместить объект в точку, пока мы не имеем некоторого способа точно определить это место. Один из способов распознать, где вы находитесь, это указать, что особенного во взгляде с этого места. Допустим, что кто-то заявил, что два объекта в пространстве имеют в точности одинаковые свойства и в точности одинаковое окружение. Это означает, как бы далеко от двух объектов вы ни изучали ситуацию, вы откроете ту же самую организацию всего остального в пространстве. Если эта странная ситуация существует, не будет способа подсказать наблюдателю, как отличить один объект от другого.

Так что просить мир содержать два идентичных объекта — это требовать невозможного. Это означает, что во вселенной должно существовать два идентичных места — два положения, из которых вид на вселенную в точности одинаков. Тогда вселенная как целое в значительной степени формируется в результате, казалось бы, простого требования, что она не содержит двух идентичных объектов[174].