Страница:
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 скрупулёзного 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 её 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 ещё ценна и тем, что даёт 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 всё будет происходить так, как сейчас, если, скажем, мы не найдём какой-то материи, которая расположена между галактиками и по каким-то причинам не видна, то судьба мира предначертана. Галактики будут расходиться всё дальше и дальше; вещество распадаться. Распадутся даже ядерные частицы, испарятся «чёрные 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 звёздных 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 всё больше: во Вселенной повсеместно происходят мощные и сильные процессы, которые никак нельзя назвать деградацией.
А.Г. То есть вместо процесса разрушения идёт 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 ещё предложил модель, которая сейчас называется «динамическая система». В этой модели, в общем, всё 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 её 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 придётся вести всё 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 остаётся стационарной. Энтропия растёт, 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 определённого импульса, она имеет только определённые 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 определённый 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 чём 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, твёрдое тело, сверхпроводимость. А ещё 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 привёл бы пример ключа, который бьёт в водоёме, или фонтана, который фонтанирует внутри водоёма, и этот водоём 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 растёт, или она убывает? Есть и такая версия, что у Вселенной убывает энергия, что мы теряем её. 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 остаётся 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 остаётся 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 счёт этого получается выигрыш во времени. Другой путь – тоже уже в 20-м веке полностью освоенный – это гравитационное изменение темпа времени. Вблизи гравитирующих масс время идёт медленнее. Притом, там этот эффект в каком-то смысле абсолютный. Там действительно идёт замедленное время для внешнего наблюдателя. Любое тело, помещённое 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 «чёрную дыру», то он бы замедлялся таким образом, что за бесконечное время падения на «чёрную 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 путём 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 ещё 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 неопределённом 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 чётко 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 преодолён), 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 ещё 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 «чёрную 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 погружён? 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 её уже не видит. Он может видеть её только в рентгеновский телескоп. И частота процессов, происходящих в той части Вселенной, которая не падает на «чёрную дыру», для него стремится к бесконечности. То есть, в принципе, при неограниченном приближении к «чёрной дыре» можно получить как угодно высокий по частоте спектр звёзд, 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 чём заключается.
Когда наблюдатель попадает под мощное гравитационное поле, неважно, чёрная дыра или не чёрная дыра, он попадает в зону высокого гравитационного поля, и там происходит очень сильное искажение пространственно-временных масштабов. О времени мы сейчас поговорили, а меняются ещё и пространственные масштабы. И пространственные расстояния меняются, а, скажем, радиусы взаимодействия частиц при этом не меняются. По крайней мере, квантовая механика не даёт 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, всё 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 идёт 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 путём 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 отсчёта, с чем связать в квантовой механике наблюдателя. Система отсчёта берётся из микроскопических тел, потому что там есть какая-то определённость. Можно указать начало отсчёта, 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 полёте, определяет траекторию этого полёта 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 даёт 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 ещё нет. И природа времени кроется в процессе, который называется становлением – возникновением настоящего из будущего и уходом настоящего в прошлое.
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 ещё ценна и тем, что даёт 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 всё будет происходить так, как сейчас, если, скажем, мы не найдём какой-то материи, которая расположена между галактиками и по каким-то причинам не видна, то судьба мира предначертана. Галактики будут расходиться всё дальше и дальше; вещество распадаться. Распадутся даже ядерные частицы, испарятся «чёрные 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 звёздных 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 всё больше: во Вселенной повсеместно происходят мощные и сильные процессы, которые никак нельзя назвать деградацией.
А.Г. То есть вместо процесса разрушения идёт 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 ещё предложил модель, которая сейчас называется «динамическая система». В этой модели, в общем, всё 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 её 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 придётся вести всё 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 остаётся стационарной. Энтропия растёт, 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 определённого импульса, она имеет только определённые 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 определённый 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 чём 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, твёрдое тело, сверхпроводимость. А ещё 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 привёл бы пример ключа, который бьёт в водоёме, или фонтана, который фонтанирует внутри водоёма, и этот водоём 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 растёт, или она убывает? Есть и такая версия, что у Вселенной убывает энергия, что мы теряем её. 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 остаётся 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 остаётся 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 счёт этого получается выигрыш во времени. Другой путь – тоже уже в 20-м веке полностью освоенный – это гравитационное изменение темпа времени. Вблизи гравитирующих масс время идёт медленнее. Притом, там этот эффект в каком-то смысле абсолютный. Там действительно идёт замедленное время для внешнего наблюдателя. Любое тело, помещённое 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 «чёрную дыру», то он бы замедлялся таким образом, что за бесконечное время падения на «чёрную 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 путём 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 ещё 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 неопределённом 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 чётко 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 преодолён), 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 ещё 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 «чёрную 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 погружён? 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 её уже не видит. Он может видеть её только в рентгеновский телескоп. И частота процессов, происходящих в той части Вселенной, которая не падает на «чёрную дыру», для него стремится к бесконечности. То есть, в принципе, при неограниченном приближении к «чёрной дыре» можно получить как угодно высокий по частоте спектр звёзд, 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 чём заключается.
Когда наблюдатель попадает под мощное гравитационное поле, неважно, чёрная дыра или не чёрная дыра, он попадает в зону высокого гравитационного поля, и там происходит очень сильное искажение пространственно-временных масштабов. О времени мы сейчас поговорили, а меняются ещё и пространственные масштабы. И пространственные расстояния меняются, а, скажем, радиусы взаимодействия частиц при этом не меняются. По крайней мере, квантовая механика не даёт 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, всё 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 идёт 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 путём 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 отсчёта, с чем связать в квантовой механике наблюдателя. Система отсчёта берётся из микроскопических тел, потому что там есть какая-то определённость. Можно указать начало отсчёта, 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 полёте, определяет траекторию этого полёта 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 даёт 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 ещё нет. И природа времени кроется в процессе, который называется становлением – возникновением настоящего из будущего и уходом настоящего в прошлое.