Кратчайшая история времени - Стивен Уильям Хокинг

менять прошлое приводит к противоречиям. По-видимому, есть два способа решения парадоксов, связанных с путешествиями во времени. Первый – это так называемый подход непротиворечивых историй. При этом подходе если пространство-время оказывается свернуто так, что допускает путешествие в прошлое, то происходящее в пространстве-времени должно быть непротиворечивым решением законов физики. Другими словами, при этом подходе вы можете вернуться назад в прошлое, только если история уже зафиксировала факт вашего появления в прошлом из будущего и вы не убили там своего прапрадеда и не совершили других действий, которые могут вступить в противоречие с вашей сегодняшней ситуацией. К тому же если вы отправитесь в прошлое, то не сможете изменить известную историю, а просто будете следовать ей. При таком подходе прошлое и будущее предопределены: у вас нет свободы воли, вы не можете делать то, что захотите.

Конечно, можно сказать, что свобода воли – это всего лишь иллюзия. Если действительно существует полная физическая история, определяющая все на свете, то она, надо полагать, также определяет и ваши действия. Но если это осуществляется так, что не может быть просчитано организмом, настолько же сложно устроенным, как человек, то неизбежно появляется определенная доля случайности, связанная с эффектами квантовой механики. Так что можно смотреть на это, считая, что люди наделены свободой воли, потому что мы не можем предсказать, как они будут поступать. Но если человек отправляется в путешествие на ракете и возвращается до момента отлета, то мы можем предсказать его дальнейшие поступки и действия, потому что они уже будут частью известной истории. Таким образом, в этой ситуации у путешественника во времени не будет свободы воли ни в каком смысле.

Другой возможный способ разрешения связанных с путешествиями во времени парадоксов известен под названием гипотезы альтернативных историй. Идея состоит в том, что когда путешественники во времени возвращаются в прошлое, то они попадают в альтернативные истории, которые отличаются от известной истории. Таким образом, они могут действовать и поступать по своему усмотрению, без необходимости согласовывать свои действия и поступки с предыдущей историей. Стивен Спилберг использовал эту гипотезу на полную катушку в своих фильмах «Назад в будущее»: Марти Макфлай смог вернуться в прошлое и изменить историю отношений своих родителей на более подходящую.

Гипотеза альтернативных историй напоминает придуманный Ричардом Фейнманом и описанный в главе 9 способ представления квантовой механики в виде суммы по траекториям. То есть у Вселенной была не одна история, а, скорее, был набор всех возможных историй, каждая со своей вероятностью. Но между методом Фейнмана и альтернативными историями, пожалуй, есть одно важное различие. В фейнмановской сумме по траекториям каждая траектория или история включает все пространство-время и все, что в нем содержится. Пространство-время может быть свернуто так, что допускает возможность путешествия на ракете в прошлое. Но ракета при этом остается в том же пространстве и, следовательно, в пределах той же истории, которая должна быть непротиворечивой. Так что фейнмановский подход суммы по траекториям следует скорее рассматривать как свидетельство в пользу гипотезы непротиворечивых историй, чем гипотезы альтернативных историй.

Этих проблем можно избежать, если привлечь гипотезу защиты хронологии. Согласно этой гипотезе законы физики «сговорились», чтобы не позволить макроскопическим телам передавать информацию в прошлое. Эта гипотеза не доказана, но есть все основания считать ее верной. Дело в том, что в случае, когда пространство-время свернуто [искривлено] в достаточной степени, чтобы сделать возможным путешествия в прошлое, квантово-механические расчеты показывают, что движущиеся по замкнутым траекториям пары частица-античастица смогут создавать достаточно высокую плотность энергии, чтобы придать пространству-времени положительную кривизну, которая компенсирует искривление, позволяющее путешествовать во времени. Поскольку пока непонятно, верно ли это предположение, вопрос о возможности путешествий во времени остается открытым. Но не стоит на это рассчитывать. У вашего оппонента может оказаться нечестное преимущество – не исключено, что будущее ему уже известно.

Как мы уже объясняли в главе 3, построить полную единую теорию всего во Вселенной за один присест – очень трудная задача. Поэтому мы продвигались вперед, создавая частные теории, описывающие ограниченный круг событий, пренебрегая другими эффектами или учитывая их приблизительно через определенные параметры. Законы природы, какими мы знаем их сейчас, содержат много числовых параметров – например, величину заряда электрона и отношение масс протона и электрона, которые мы, по крайней мере пока, не можем предсказать теоретически. Вместо этого нам приходится определять величины этих параметров из наблюдений и подставлять их в уравнения. Кто-то называет эти числа фундаментальными константами, кто-то – настроечными параметрами.

Какой бы точки зрения вы не придерживались, удивительно, что эти числа замечательным образом согласованы друг с другом так, чтобы допустить возможность возникновения жизни. Например, если бы заряд электрона даже незначительно отличался от имеющегося, то баланс электромагнитных сил и силы тяготения в недрах звезд оказался бы нарушен и они либо не могли «сжигать» водород и гелий, либо не могли бы взрываться. В любом случае жизнь не могла бы существовать. Мы надеемся в конце концов построить полную непротиворечивую теорию, которая включит в себя все частные теории на правах приближений и которую не придется настраивать для согласования с реальностью путем подбора значений констант, таких как величина заряда электрона.

Поиск такой теории известен как объединение физики. Эйнштейн посвятил большую часть последних лет своей жизни на безуспешные попытки построить единую теорию, но это были попытки опередить свое время: тогда уже были созданы частные теории тяготения и электромагнитных сил, а про ядерные силы было известно мало. К тому же, как отмечалось в главе 9, Эйнштейн отказывался признавать реальность квантовой механики, тогда как принцип неопределенности играет фундаментальную роль в нашей Вселенной, и следовательно, чтобы быть успешной, единая теория должна включать этот принцип.

Сейчас перспективы построения такой теории намного оптимистичнее, потому что мы гораздо больше знаем о Вселенной. Но не будем слишком самонадеянными – будем помнить об испытанных на этом пути ложных надеждах и разочарованиях! Например, в начале XX века казалось, что все можно объяснить через свойства сплошного вещества, такие как упругость и теплопроводность, но открытие структуры атома и принципа неопределенности поставили на этом жирный крест. А потом, в 1928 году физик и лауреат Нобелевской премии Макс Борн заявил группе ученых, посетивших Гёттингенский университет, что «с физикой, какой мы ее знаем, через шесть месяцев будет покончено». Его уверенность основывалась на выведенном незадолго до этого Дираком уравнения, описывающего поведение электрона. Предполагалось, что аналогичное уравнение должно быть справедливо для протона – на тот