Механика машины времени - Олег Фейгин

Свою модель Пенроуз иллюстрирует на примере простого квантового эксперимента: вероятность регистрации фотона фотоэлементом при условии излучения фотона источником равна в точности одной второй, но вероятность излучения фотона источником при условии, что фотоэлемент зарегистрировал фотон, заведомо не равна половине.

Как считает Пенроуз, его схема действия квантового времени проявляется при сближении квантового объекта с измерительным прибором или иным объектом до масштаба кванта тяготения – гравитона. Таким образом, для описания квантовых процессов в искривленном пространстве – времени Общей теории относительности математический аппарат квантовой механики просто не подходит.

Выдающийся бельгийский физик и философ Илья Пригожин считал, что все парадоксы времени связаны с наличием на макро– и микроуровнях динамического хаоса, определяемого потоками энтропии как меры упорядочения окружающих нас явлений и процессов. Его темпоральная модель реальности сводится к тому, что все динамические системы, населяющие наш мир, делятся на два больших класса. Одни из них являются обратимыми, которые могут быть описаны в терминах траекторий, а другие – необратимыми, или хаотическими, которым соответствует несводимое описание. Несводимость описания хаотических систем означает невозможность перехода от вероятностного описания их поведения к детерминированному описанию в терминах траекторий.

Для космологических представлений времени Пригожин использовал образную феноменологическую модель переохлажденной жидкости на границе кристаллизации. В подобной метастабильной среде могут наблюдаться флуктуации температуры и плотности, приводящие к образованию микроскопических кристалликов. Такие кристаллики крайне неустойчивы и то появляются, то снова растворяются. Но вот несколько метастабильных микрокристалликов случайным образом сливаются вместе, запуская процесс агрегатного перехода. Так образуется крупный кристалл, и система теряет устойчивость, переходя в твердое агрегатное состояние. Согласно Пригожину, в состоянии агрегатного квазиравновесия «стрелы времени», управляющей макроскопическими эффектами, просто не существует. Она возникает только вместе с процессом фазового перехода, который приводит к необратимому образованию кристаллической среды. По словам Пригожина: «Аналогично, очень малая вероятность критической флуктуации в вакууме Минковского указывает на то, что стрела времени уже существует в нем в латентной, потенциальной форме, но проявляется только когда неустойчивость приводит к рождению новой Вселенной. В этом смысле время предшествует существованию Вселенной».

В данной модели обратимый динамический процесс не может претендовать на роль референта времени из-за отсутствия в нем требуемой асимметрии. Однако неустойчивый необратимый процесс хотя и обладает требуемой асимметрией, не может быть использован для измерения времени. Его состояния не могут быть использованы в качестве численных значений моментов времени вследствие экспоненциального расхождения любых, сколь угодно близких вначале, траекторий и их бесконечного перепутывания, как это имеет место в странных аттракторах.

Сам автор данной темпоральной гипотезы считал: «Чтобы вопросы, задаваемые нами системе, имели физический смысл, они должны допускать устойчивые, т. е. грубые, ответы. Именно поэтому в подобных ситуациях мы вынуждены обращаться к статистическому описанию, остающемуся в силе при произвольных временах». Но для получения статистического описания требуются эксперименты и устойчивые измерения во времени. Не существует статистического описания чего-либо вне времени или в один единственный момент времени. Иными словами, несводимое описание неустойчивого динамического процесса уже подчинено временному определению статистического метода. Во всех случаях это временное определение достигается с помощью устойчивых обратимых периодических процессов, которые сами по себе требуют изначального определения во времени.

Критики модели термодинамического времени Пригожина указывают, что, как правило, динамические процессы не могут быть определены вне времени. Поэтому «стрела времени» не может быть следствием физических законов, описывающих динамику классических, релятивистских или квантовых систем. Впрочем, подобные соображения, подкрепленные умозрительными доводами, и сами по себе представляют лишь спекуляции в научном плане…

Наряду с темпоральными моделями Хокинга и Пенроуза физики бурно обсуждают и гипотезу времени известного квантового теоретика Дэвида Дойча, назвавшего ее «первой квантовой концепцией». Его идеи в целом базируются на знаменитой многомировой интерпретации квантовой механики Хью Эверетта. Согласно идее Дойча, настоящий момент, который мы называем «сейчас», не статичен, он постоянно «движется» в нашем восприятии в направлении будущего.

Это движение Дойч и называет потоком времени. Вся загадочность времени, по мнению автора «первой квантовой концепции», проистекает из его основного логического свойства – этой самой нестатичности «сейчас». Хотя предполагается, что «сейчас» – это множество одновременных событий, тем не менее не имеется ни малейшей, даже чисто умозрительной, возможности проверить эту гипотезу обозреть и, тем более, измерить «сейчас», ведь «сейчас» не имеет длительности. Дойч утверждает, что причина противоречивости общепринятой модели времени в том, что она не имеет смысла сама по себе. Бессмысленной, с его точки зрения, является идея предполагаемого движения настоящего момента в направлении будущего или предполагаемого движения нашего сознания от одного момента к другому.

Дойч критически рассматривает точку зрения операциональной копенгагенской трактовки квантовой теории, согласно которой реальность представляет собой суперпозицию альтернатив. Данные квантовые вероятности эволюционируют в пространстве, согласно уравнению Шредингера, вплоть до момента взаимодействия с прибором. После самого акта измерения наблюдатель получает возможность осознать одну из множества альтернатив. При этом сама апелляция к наблюдателю, никак не входящему в физические уравнения, делает данную идею в высшей степени парадоксальной.

С точки зрения многомировой концепции состояние каждого наблюдателя надлежит считать «расщепляющимся», так как наблюдатель как бы существует во множестве своих реплик, каждая из которых живет своей жизнью и обладает различным житейским опытом. Соответственно, и мир наблюдателя как бы расщепляется на множество (в принципе бесконечное) миров. И это шизофреническое (расщепляемое) состояние оператора преследует его при каждом измерении, производимом над окружающей реальностью. В таком представлении вероятность квантового состояния отражает относительное количество миров, где это состояние встречается, т. е. уже не является «потенциальностью». Парадокс коллапса волновой функции устраняется, но ценой чудовищного размножения ветвей мира при каждом новом акте осознания реальности наблюдателем.

Время в модели Дойча – это не последовательность текущих моментов, а нечто иное. Как считает сам автор данной квантовой концепции: «Наша интуиция относительно свойств времени в общем смысле истинна. Определенные события действительно являются причинами и следствиями друг друга <…> Мы существуем во множестве вариантов, во вселенных, называемых моментами».