Тайны пространства и времени - Комаров Виктор Ноевич - Страница 88

Следовательно, у воображаемого наблюдателя, расположившегося где-нибудь на одной из звезд нашей Галактики, не возникало бы никаких сомнений относительно того, что Вселенная сжимается, и все явления протекали бы именно так, как они и должны протекать в сжимающейся Вселенной. Все различие, по существу, свелось бы таким образом лишь к изменению системы отсчета.

Другими словами, во Вселенной с любым направлением времени всегда можно выбрать такую систему отсчета, в которой все происходит «так, как надо».

А это, в свою очередь, означает, что говорить о «прямом» или «обратном» направлении времени, в сущности, не имеет смысла.

Если мы имеем дело с перемещением точки вдоль прямой линии, то ее поведение с течением времени можно наглядно представить в условном двумерном пространстве, где по одной оси мы будем откладывать перемещения точки, а по другой моменты времени. Соединив между собой соответствующие точки, как это обычно делается при построении различных графиков, мы получим некоторую линию – линию поведения точки. Для того, чтобы отобразить поведение какого-либо объекта на плоскости, нам пришлось бы воспользоваться условным пространством с тремя измерениями. Соответственно при изучении поведения тел трехмерного мира роль условного пространства будет играть четырехмерное многообразие «пространство-время», где по трем осям откладываются перемещения того или иного объекта, а четвертая ось является осью времени.

Разумеется, подобное построение может быть только воображаемым, некой математической абстракцией, поскольку сами мы живем в трехмерном мире и не можем осуществлять реальных четырехмерных построений.

График, который при этом получается в теории относительности, широко пользующейся подобным приемом, называется мировой линией данного объекта.

Какую картину увидел бы воображаемый наблюдатель, глядя на мировые линии галактик в четырехмерном «пространстве-времени», изображающие судьбу этих звездных систем в нестационарной Вселенной? Он увидел бы, что в одном направлении эти мировые линии сходятся, а в противоположном расходятся. И только…

В рамках подобной чисто внешней картины поведения галактик нет смысла ставить вопрос: где прошлое, а где будущее, то есть в каком направлении течет время? А также вопрос о том, какая из двух противоположных областей – область разрежения мировых линий или область их сгущения отражает ситуацию весьма вероятную для реальной Вселенной, а какая – весьма маловероятную?

Циклические Вселенные

Известный астрофизик Т. Голд – один из авторов знаменитого «совершенного космологического принципа», сформулированного им вместе с Г. Бонди в 1948 году и оказавшегося несостоятельным, пришел к заключению, что в силу обратимости законов природы во времени для нас, обитателей Вселенной, прямой и обратный «темпорализм», а следовательно картина расширения и сжатия Вселенной, принципиально неразличимы.

В модели Голда, о которой мы уже упоминали, «стрела времени» при переходе от стадии сжатия к стадии расширения в каждом цикле меняет направление. При этом энтропия стремится к максимуму в момент наибольшего расширения.

В связи с работой Голда, кэмбриджский астроном П. Девис предложил несколько иную модель (с этой моделью мы тоже уже познакомили читателей), в которой энтропия достигает максимума в сингулярном состоянии, то есть при сжатии «в точку».

Девис пытался разработать модель такой Вселенной, в которой происходила бы бесконечная повторяемость циклов, но при этом на стадии сжатия не возникали бы явления типа «светящегося ночного неба».

«Одновременно, – отмечает Девис, – я пытался таким способом избежать проблемы творения в начальный момент времени».

Впрочем, строго говоря, схема Девиса также включает в себя сингулярные состояния. По словам самого Девиса, «картина состоит из двух темпоральных областей с взаимно противоположными направлениями времени, разделенных малой областью, в которой время не имеет направления».

Любопытно, что для обоснования своей модели Девис привлекает те самые данные астрономических наблюдений, которые раньше интерпретировались совершенно иным образом, в частности, открытие реликтового излучения (о нем мы уже рассказывали).

Иное решение проблемы развития Вселенной во времени, в известной мере противоположной модели Девиса и другим моделям с цикличным темпорализмом, было предпринято Дж. Уилером и его школой.

Уилер пришел к выводу, что с точки зрения теории относительности, время не одномерно, а многомерно и даже бесконечномерно. И не может быть охарактеризовано одним параметром, как это обычно делается.

Согласно Уилеру, переход от одного состояния к другому в «пространстве-времени» теории относительности может быть реализован во времени бесконечным числом способов. При таком подходе поведение объекта отображается уже не одной мировой линией, а целым «листом», содержащим бесконечное число таких линий.

В подобной модели понятие временного порядка событий вообще теряет физический смысл.

«Приходится отказаться, – пишет Уилер, – от картины мира, в котором любое из происшедших настоящих и будущих событий занимает от века ему предназначенное место в великом каталоге, именуемом «пространство-время». Нет более «пространства-времени», нет «времени», нет отношения «раньше – позже». Не имеет смысла вопрос «а что потом»?

В модели Уилера Вселенная тоже проходит через последовательные циклы расширения и сжатия, а каждое очередное расширение начинается из той сингулярной области, где теряются следы предшествующего коллапса. При этом всякий раз эволюция Вселенной может, с той или иной степенью вероятности, осуществиться многими различными путями, а при переходе от одного цикла к другому она «физически» преобразуется. Для каждого цикла характерен свой набор элементарных частиц, продолжительность расширения и сжатия, разный объем при максимальном расширении и т.п. В области коллапса всякий раз осуществляется не только количественный, но и качественный скачок.

Как модель Девиса, так и модель Уилера весьма экзотичны. Однако их ценность на данном этапе развития науки о Вселенной определяется не столько степенью соответствия реальному положению вещей, сколько их эвристическим характером.

И та и другая модели побуждают к поиску новых пространственно-временных представлений, новых неизвестных фундаментальных физических закономерностей, новых форм причинных связей.

До сих пор мы говорили о чисто теоретических обоснованиях возможности проникновения в прошлое или в будущее, или, в лучшем случае, о косвенных экспериментальных подтверждениях подобной возможности.

Но, очевидно, кардинальным решением проблемы явилось бы непосредственное перемещение человека в прошлое и в будущее, то есть реализация идеи путешествий во времени. Следует, однако, заметить, что существует целый ряд соображений, основанных на фундаментальных положениях современного естествознания, в том числе на принципе причинности, которые, казалось бы, приводят к выводу о том, что путешествия в прошлое и в будущее с возвращением в современную эпоху практически неосуществимы. Поэтому идею создания машины времени всегда относили к области фантастики.

Но не будем забывать, что известные нам объективные законы природы имеют определенные границы применения, и то, что невозможно в одних условиях и при одних обстоятельствах, может оказаться возможным и осуществимым в других. Поэтому нет ничего невероятного в том, что наши далекие потомки задачу создания «машины времени» могли решить и путешествия во времени совершают благополучно.

Более того, определенные основания для подобного предположения существуют…