В настоящий очерк вошли свободные переводы из многочисленных книг и программ прочитанных и просмотренных мною на протяжении нескольких лет, темой которых является загадка возникновения вселенной. В частности такие книги как "Ткань Космоса" (The Fabric of the Cosmos)написанная американским астрофизиком Brian Greene, автором не менее замечательной книги "Элегантная Вселенная" (The Elegant Universe); а также такая телепередача как "Joao Magueiio's Big Bang" с участием португальского астрофизика Joao Magueiio произвели на меня неизгладимое впечатление. Таким образом никакой особой моей заслуги в этом очерке нет: разве что искренняя попытка понять и своими словами сформулировать материал, который во многом способствовал изменению моего собственного восприятия действилельности. Надеюсь моя неуклюжая попытка поделиться невообразимой по своему объёму и значению информацией, учитывая уровень её сложности и имея в моём распоряжении лишь весьма ненадёжный источник восприятия, будет воспринята некоторыми значительно более образованными в этих основополагающих вопросах читателями с известной долей снисхождения.
СВОБОДНЫЙ ПЕРЕВОД И РАССУЖДЕНИЯ О ВОЗНИКНОВЕНИИ ВСЕЛЕННОЙ.
Современные учёные считают, что началом нашей вселенной скорее всего был Большой Взрыв. Он произошёл в результате скопления темной материи в невообразимо маленькой точке пространства. Точнее сказать пространством и была эта самая точка. Эта точка содержала в себе спрессованную невероятной силой притяжения материю, (из-за массы всего, что там находилось). Одним словом, возможно вся вселенная, которую мы знаем сейчас, была свёрнута, спрессована до состояния одной точки, которая опять-таки под давлением становилась всё меньше и меньше пока не стала singularity. Это так называется тот момент в истории нашей вселенной, в который и произошёл Большой Взрыв. И вселенная от этого взрыва теперь до сих пор разкрывается во все стороны со скоростью света и даже большей...
(Интересная вещь, я только что заметил небольшое противоречие в той информации, которой располагаю из разных источников: по теории относительности ничто не может передвигаться со скоростью большей, чем скорость света. Кроме того, фотоны (частицы света) не стареют. (Прямо как прекрасные женщины). Они как летали (я имею в виду фотоны, а не женщины) в момент начала вселенной, так и продолжают летать. Почему? Потому, что они не обладают массой. Теория относительности говорит, что для того, чтобы задвигать некий предмет обладающий массой с такой скоростью, с которой передвигается свет, необходимо невероятной силы энергитическое усилие. Пока нам, людям, это просто не под силу. Дело в том, что мы, т. е. сибстанции обладающие массой, движемся через пространство и одновременно через время. (Так сказать четвёртое измерение). Чем с большей скоростью мы движемся через пространство, пропорционально, тем с меньшей скоростью мы движемся через время. То есть в сумме наших скоростей получается, что мы движемся со скоростью света, но только в сумме... Когда фотон движется, его скорость через пространство анулирует ту скорость, которая необходима ему для путешествия во времени. К сожалению те скорости, к которым мы привыкли не дают нам этого почувствовать, так как даже если ты движешься со скоростью 100 км в час, разница между твоим временем и временем человека, который стоит, незначительна. НО ОНА НЕСОМНЕННО ЕСТЬ: ДЛЯ НЕГО, СТОЯЩЕГО, ВРЕМЯ ТЕЧЁТ БЫСТРЕЕ, ЧЕМ ДЛЯ ТЕБЯ, ДВИЖУЩЕГОСЯ. Да так вот, вчера в передаче я слышал, что говорили, якобы вселенная движется со скоростью света. И вот тут две фишки: 1. Если предмет обладает массой, он не может двигаться, как фотон (только если применена к нему некая неимоверная энергитическая подпитка), допустим мне могут возразить, что в космосе фигурируют такие энергии, при которых развить такую скорость предмету обладающему массой вполне возможно. Но тогда происходит другая фишка: 2. тогда получается, что времени для вселенной не существует. Тогда почему пророчат, что она со временем замедлит свою скорость (так как масса темной материи окажется больше, чем энергия, которая должна её толкать со скоростью света) и вселенная начнёт сворачиваться обратно, становясь все меньше и меньше до бесконечности, пока не дойдёт опять до момента singularity. (На эту тему мы сможем продолжить разговор ниже, так как об этих вопросах стало известо кое-что новое).
Теперь расскажу немножко о времени: оказывается, что законы физики абсолютно одинаково относятся к направлению во времени. Они работают и в ту и в другую сторону. (Из прошлого в будущее и из будущего в прошлое). Только существует такая вещь, как entropy. Это относится ко второму закону термодинамики. Что все это значит? Говорю по-русски: представим книгу Толстого "Война и Мир", если оторвать у неё корешок и подбросить раздельные страницы в воздух, то вероятность того, что они упадут на пол и не перемешаются в беспорядке - ничтожно мала. Этот единственный вариант порядка имеет неправдоподобно маленькие шансы по сравнению с тем огромным количеством комбинаций, в которых могут оказаться страницы в беспорядочном состоянии. То есть этот вариант возможен, но чем больше страниц в книге, тем наши шансы дождаться желанного порядка все более призрачны. Если провести такой же эксперемент с двумя или тремя страницами, то наши шансы получить единственный желанный порядок перестают быть столь уж ничтожными. Так вот, всё зависит от количестьва компонентов. Чем их больше, тем скорее мы получим результат беспорядка в будущем. Беспорядок - это оказывается нормальное состояние вещей. (Может эта мысль поможет кому-то когда-нибудь лучше пережить будущий переезд или ремонт). Иными словами, гораздо труднее сделать так, чтобы все мельчайшие частички разбитого яйца соединились обратно вместе, зато очень просто смахнуть яйцо со стола и увидеть, как оно разлетается на мелкие кусочки по всей кухни. Вот и вся разница, почему мы имеем стрелу во времени из прошлого в будущее, а не наоборот. То есть это одна из причин. Ведь это же просто потрясающе. High-entropy - это беспорядок Low-entropy - это порядок.
Там ещё есть интересный момент, несмотря на то, что из настоящего в будущее предполагается возрастание возможного безпорядка, но также это возрастание должно происходить и из настоящего в прошлое. Только существует внутренная и внещняя склонность к беспорядку. Если лёд тает в стакане, превращаясь в воду, то внутренная entropy льда возрастает (из белее организованной субстанции он становиться менее организованной). А если вода опять замерзает, то наоборот. Если мы посмотрим на внешнюю entropy, то в случае с замерзанием вода отдаёт энергию окружающему миру и таким образом эта entropy возрастает. Когда лёд тает он берёт, то есть уменьшает внешнюю entropy.
Так вот в вышеречённом пассаже я упоминул о том, что общее состояние вещей, как мы можем без труда частично видеть из нашего каждодневного опыта, имеет большую тенденцию к беспорядку, нежели к порядку. (Это просто происходит само собой: неубранные книги на столе, грязная посуда в кухне, носки... Нет хватит дальше вспоминать не станем). Всё объясняется довольно просто - для того, чтобы навести порядок нужно сделать над собой усилие, потратить энергию. Кстати говоря, делая над собой усилие и тратя энергию, мы также повышаем безпорядок. Чем больше мы стараемся, тем больше соответственно поднимаем шуму, щётки взмывают молекулы мыла, и не только, в воздух, кругом становиться жарко, мы потеем,... (говорил, что не надо про носки вспоминать). Да, так вот, короче говоря, безпорядок во вселенной это норма!!! И вот как раз когда наступает какой-никакой порядок, вот тогда мы должны удивленно развести руками и попытаться найти этому происшествию подходящее объяснение. Возьмем к примеру стакан с подтаившими кубиками льда перед нами. На часах к примеру 10:30 вечера. Почему вначале я сказал "частично", потому что если мы попытаемся спрогнозировать, что произойдёт со льдом при комнатной температуре через полчаса, то есть в 11 вечера, то мы все в один голос объявим, что лёд станет водой. То есть организованное состояние (лёд) примет более деорганизованную форму (вода). Из настоящего в будущее такой прогноз не противоречит ни нашему опыту ни второму закону термодинамики. Но вот в чем штука: математические вычисления второго закона термодинамики утверждают, что из любой точки во времени, как в прошлое, так и в будущее пропорция безпорядка должна непременно возрастать. Однако из настоящего в прошлое это уже будет противоречить нашему жизненому опыту: мы ведь непременно предпологаем, что в 10 часов вечера в стакане был ещё нерасстаивший лёд и ни капли воды. А теперь вспомним, что страницы романа "Война и Мир" могут разлететься как угодно, но для того, чтобы страницы романа "Война и Мир" упали в одном единственно возможном порядке номеров нужно запастись бесконечным терпением; однако один шанс всё-таки есть, если не у нас самих, то хотя бы у наших потомков. (Хотя если посмотреть опять-таки с позиции логики второго закона термодинамики, то как раз получается, что у наших прародителей и наших правнуков шансов подбросить роман так, чтобы он упал в порядке номеров на страницах гораздо меньше, чем у нас в настоящем). Так что не стоит отчаиваться, дамы и господа. Шучу. (Страниц в романе ведь не прибавиться и не убавилось).
Теперь простая логика: ведь молекул воды в стакане значительно больше, чем страниц в романе. Таким образом, должно понадобиться ещё больше терпения, чтобы дождаться, когда молекулы воды застынут в единственно возможном замороженном состоянии, которого требует наш прогноз в обратном направлении - из настоящего в прошлое. Что же получается? Мы согласны со вторым законом насчёт прогноза в будущее и протестуем относительно прошлого. Вместо того, чтобы согласиться с тем, что вероятней всего полурастаивший лёд в нашем стакане стоящем перед нами в 10:30 вечера это ни что иное, как невероятная удача лицезреть одно из тех редчайших состояний порядка и насладиться им, мы рискуем, заметте, против всякой логики, предполагать, что полчаса назад, в 10 вечера, состояние порядка было ещё более уникальным, чем теперь. Ха-ха-ха! Вы конечно же возразите мне уважаемые дамы и господа, а как же быть с нашей памятью, ведь в 10:30 вечера мы всё ещё отлично помним, что в 10 вечера там был лёд, который и растаил наполовину за полчаса. (Ведь в стакане нет никакого джина с тоником, которые могли бы замутнить нашу чистую, как прозрачная вода, память). Что ж, остаётся сказать только одно, что математически, если пересчитать все манипуляции наших мозгов, которые, чем больше работают, тем больше производят безпорядка (уже этот текст лишнее тому подтверждение), станет ясно насколько мы можем доверять своей собственной памяти.
Короче, если мы сравним общий процент безпорядка в двух сценариях, в первом из которых мы можем доверять своей памяти, а во втором мы согласимся с тем, что субстанция воды просто спонтанно организует себя из своего обычного безпорядочного состояния, чтобы предстать перед нами в форме более упорядоченной, в виде подтаившего льда, разница будет огромной. И поэтому вероятность второго варианта логически более обоснована.
Ну вот, так всегда! Как только задашь себе каверзный вопросик, ответ на который покажется поначалу наделяющим тебя сверхестественными возможностями путешествий во времени и прочими чудесами, на которые продолжаешь раскатывать губу и дальше, как вдруг выясняется, что всё объясняеться, хотя и не менее чудесным, однако гораздо более правдоподобным образом. В прошлом пассаже логическое рассуждение, основанное на результатах математических вычислений второго закона термодинамики, значительно поколебало наше неоправданное доверие своей памяти. Что же выходит - мы не можем теперь доверять ни своей памяти, ни своему опыту, на этой памяти основанному, ни соответственно также и самим своим вычислениям, связаным теснейшим образом с тем же самым опытом. Получается, что мы по уши завязли в болоте, господа? Да? И это не так уж трагично, как может показаться на первый взгляд. Это заставляет нас думать и формулировать вопросы более корректно.
Оказывается состояние повышенного порядка в прошлом не так уж и призрачно и у нас всё ещё есть немалый шанс вернуть подорванное доверие своей памяти, а за одно и попытаться узнать, что происходило на самом деле вначале возникновения вселенной. И почему наш опыт упрямо говорит нам, что прошлое и будущее ассимметричны по отношению к настоящему. Порядок в прошлом должен быть вызван соответственно уникальными условаями. Воспользуемся же теперь рассуждениями по поводу извечного вопроса: "Что же первично - яйцо, или курица?" Курица высаживает яйцо, из которого вылупляется будущая курица, которая в свою очередь тоже когда-нибудь высидит яйцо... Что нужно курице для того, чтобы высидет это яйцо? Энергия! Она ведь должна дышать и есть. Эту энергию она питает из окружающей среды. Только энергия энергии, оказывается, рознь. То есть курица (организованная субстанция), потребляя другие тоже организованные субстанции с low-entropy (так как мы знаем, что чем организованней субстанция, тем меньше в ней беспорядка), она отдает окружающей среде обратно поначалу менее организованную энергию в виде скажем тепла. Таким образом пропорциональная зависимость поглащённой энергии соответствует выделенной. Но если понятно, что делать с организованной энергией, такой как еда, то, что делать с менее организованной энергией, такой как тепло курицы, ещё большой вопрос. Таким образом Курица, как и другие животные организмы (и человек разумеется тоже) потребляют энергию с low-entropy, а отдают-то в основном high-entropy энергию. Возмём к примеру солнце, которое даёт энергию всему живому. Это следующий шаг к прослеживанию low-entropy энергии. И вот тут происходит главное открытие. Сила притяжения, которая практически не властна влиять на тип энергии, (помогать образовать более организованную энергию с low-entropy из менее организованной high-entropy) если субстанция обладает массой незначительной, меняет всю ситуацию в корне, когда речь идёт о субстанциях обладающих огромной массой. Из high-entropy энергии притяжение может сделать low-entropy энергию. Как допустим наше солнце, которое изначально было скоплением неких газовых облаков. Затем огромная масса этих облаков стала собирать по средством притяжения один составной элемент к другому. Сдавливать их всё теснее и теснее вместе. Компоненты газа стали от этого сближения всё больше и больше нагреваться и в конце концов загорелись. Стала выделяться более организованная радиация, которая своим выходом сбалансировала дальнейшее сдавливание компонентов газа и сформировала такую организованную субстанцию - солнце. Таким образом, от сотворения солнца по средством притяжения можно проанализировать как возникли первое поколение звёзд и тд. Короче говоря, Большой Взрыв, оказывается, был ни чем иным, как самым первым и самым значительным источником высокоорганизованной low-entropy энергии. Это и вызвало ту ассимметрчность во времени, в которой мы и существуем.
Самое смешное, что если предположить, что постоянное расширение вселенной замедлило бы свою скорость и, соответственно, в последствии обратилось бы в обратном направлении, то есть стало бы сокращяться, то стрела времени из прошлого в будущее возможно к всеобщему нашему разочарованию, несмотря ни на что, продолжала бы двигаться в привычном нам направлении (от организованного к деорганизованному). Вот и получается, что небытие это не то состояние, при котором не может возникнуть нечто вообще, а то состояние вселенной, при котором неспособно возникнуть просто-напросто нечто высокоорганизованное. Это в корне меняет картину нашего восприятия относительно небытия и бытия. Не правда ли, господа философы?
Вот ещё интересная деталь нашего существования. Мы совершенно не отдаём себе отчёта насколько наше "настоящее", (так сказать то, что мы могли бы перечислить, как список событий по нашему мнению происходящих, а также могущих происходить именно в данную минуту), - насколько этот список на самом деле не выдерживает никакой критики. (Оно, настоящее, уже само по себе делиться на то, что происходит сейчас непосредственно вокруг нас и то, что мы предполагаем сейсчас может или должно происходить в мире).
Будем называть его NOW. Так вот, что же я знаю о своём NOW? 1. Я сижу на стуле перед компьютером. 2. За дверями слышен ненавистный голос Старухи ОМ (Офис Менеджер). 3. Кто-нибудь наверное сейчас лежит на своём любимом диване и читает мои гениальные (не побоюсь этого слова) пьесы. :) И тд.
Что же не входит в моё NOW? 1. Троянская война уже прошла без моего участия. 2. Дуэль Пушкина к сожалению состоялась и я не смог этому никак помешать. 3. Леннон тоже застрелен каким-то придурком в подворотне. В общем этого всего уже не происходит сейчас - это уже произошло.
Но вот в чем штука. Мы не отдаём себе отчёта, что мой собеседник, с которым я разговариваю в настоящую минуту на самом-то деле находится уже в моём прошлом. Потому, что свет, несущий информацию о нем, каснулся моего глаза, отразившись от самого собеседника через одну биллионную, или того меньше, долю секунды. Сам же человек уже может быть где-то в другом месте. (Ну, человек-то ладно, - за одну биллионную секунды он далеко о меня не уйдёт, но вот любая частица несущая инфрормацию может оказаться гораздо дальше, чем я могу предполагать). Едем дальше. Возмём к примеру Луну, или лучше Солнце. Вот оно светит и вы читаете своей возлюбленной стихи Фета: "Я пришёл к тебе с приветом рассказать, что солнце встало"... а между тем оно быть может уже погасло навсегда. И только через девять минут вы поймёте, что декламировать Фета сейчас по меньшей мере неуместно. Вначале одна биллионная часть секунды, теперь девять минут опаздания. А что же будет дальше? А ведь есть такие звёзды во вселенной, до которых не нам, куда там, а свету приходиться лететь миллионы световых лет. А мы их видим сейчас в телескоп. Как это понимать? Получается наше NOW растянуто в бесконечность прошлого. (Если я не ошибаюсь - это получается прямо один из филосовских антитезисов Канта по поводу тезиса о первопричинности: тезис - если предположить, что в цепи причин и следствий всё-таки была первопричина, то что же тогда в свою очередь явилось причиной её возникновения в следствии чего, так сказать, она стала той самой первопричиной; антитезис - если же предположить, что цепь причин и следствий бесконечна, то тогда по логике вещей причина, в следствии чего смогло бы возникнуть настоящее, просто бы никогда не смогло бы наступить, так как причины и следствия всё время оставались бы в бесконечности прошлого). Но мы отвлеклись.
Прошлое, настоящее, а где же будущее. Не это ли самое интригующее?!
Подойдем с другой стороны. Как я уже говорил в одном из вышеречённых пассажей, скорость, с которой мы перемещаемся через пространство, обуславливает быстроту или медлительность времени для каждого из нас индивидуально; причём информация каждого из нас о том, как происходят события одинаково правомерна. Иными словами, если предположить такую ситуацию, которая происходит на платформе поезда, но судят об этой ситуации как люди, которые стоят на пероне, так и стоящие на той же платформе, то информация о разворачивающихся событиях у тех и у других будет далеко неодинаковая. И чем больше скорость и длина поезда, тем принципиальней разница. Но самое чудесное это то, что и те и другие зрители будут правы. Вот как это понять?! Допустим на платформе происходит чья-то дуэль. Правила дуэли таковы: соперники должны стрелять друг в друга одновременно. Сигнал к залпу должен дать один из секундантов, стоящий вместе с ними на платформе поезда. Он стоит посередине на равном расстоянии от каждого из стрелков. Да, поезд естественно движется!!! На пероне, однако, стоит другой секундант и проверяет, чтобы правила дуэли строго соблюдались. Сигнал дан, выстрелы прозвучали (к счастью оба промазали). И тут выясняется, что секундант, стоящий на платформе двигающегося вместе с дуэлянтами поезда, говорит, что стрелки пальнули одновременно, а тот что стоял на пероне говорит, что первым высрелил тот стрелок, который стоял ближе к хвосту поезда, а вторым выстрелил тот, кто стоял соответственно ближе к голове движущегося вперёд поезда. Почему такие противоречивые показания? Всё просто. Для того секунданта, который стоял на поезде всё произошло одновременно, потому что он движется с такой же скоростью, что и оба соперника и стоял он на равном расстоянии от каждого из них и, следовательно, сигнал "к барьеру" данный им имел одинаковое расстояние, чтобы долететь до стрелявших. Что же рассказывает секундант стоящий на пероне? Он убеждён, что после сигнала, тот стрелок выстрелил первый, который стоял ближе к хвосту поезда, потому что он вместе с поездом двигался навстречу сигналу, сокращая тем самым условное расстояние; в то время как стрелок, который стоял ближе к голове поезда, двыгался от сигнала, увеличивая тем самым то же самое условное расстояние; таким образом сигнал первым достиг того стрелка, который двыгался по направлению к нему и тот выстрелил безусловно раньше. Так вот, чем больше скорость и длина поезда, тем значительней промежуток между выстрелами зарегистрирует секундант на пероне. Но самое смешное то, что по теории относительности оба секунданта правы на все 100%.
Теперь ещё одна деталь - свет это единственный источник, о скорости которого все наблюдатели имеют одинаковые показания. Его скорость постаянна для всех наблюдателей. Как можно понять эту аксиому - если бы сигнал к выстрелам был дан, например, в виде световой вспышки, то оба стрелка должны получить его одновременно, а главное оба секунданта должны тогда тоже согласиться в своих наблюдениях? Но это не так. А если мы подумаем о скорости поезда? Она ведь тоже может быть постоянной? Человек стоящий на поезде идущем с постоянной скоростью не ощущает своего движения с этой скоростью, но он ведь может измерить скорость бегущего за окном пейзажа и эта скорость должна быть по идее такой же, что и скорость поезда, которую измерит человек стоящий на пероне. Однако на самом деле ответы их получатся разные, потому что один измеряет во время движения, а другой во время того, как стоит. А вот если бы и тот и другой увидели световые сигналы, то независимо от состояния движения или относительного покоя они сошлись бы в том, с какой скоростью движется световой сигнал.
[Если обозначить на графике состояние покоя в определённый момент времени, то это будет прямая горизонтальная линия. Прямая вертикальная линия будет обозначать стрелу времени. Таким образом, каждая горизонтальная линия пересекающая вертикальную линию вниз погружает нас шаг за шагом в прошлое, а каждая горизонтальная линия пересекающая вертикальную линию вверх уносит нас соответственно в будущее. А вот скорость света должна тогда изображаться на графике диагональю под сорок пять градусов напревленная от одной из точек пересечения горизонтали с вертикалью. За этот предел не может перевалить ни один предмет имеющий массу. Таким образом, предмет, который движется может быть изображён при помощи любой диагонали между горизонтальной линией и линией под углом 45 градусов. Чем больше скорость предмета, тем линия имеет больший угол и ближе к 45 градусному пределу].
Всё что происходит на платформе находится под определённым углом к наблюдателю на пероне (и будь то весь мир в состоянии такого же "покоя" - то и к нему тоже. Но всё конечно же двигается. И двигается под определённым углом друг к другу). Как бы в сокращании или растяжении. Зато те кто движутся с постоянной скоростью относительно друг друга могут сказать, что то, что происходит выглядит, как будто они находяться в состоянии покоя, то есть, как ряд горизонтальных линий поднимающийся по вертикальной оси времени вверх. Просто всё дело в том под каким углом находятся оси координат. Те же самые события могут выглядет совершенно изменёнными до неузнаваемости, если на них посмотреть применяя разный угол оси координат...
Скорость оказывается не единственный показатель, при котором возможно увидеть более очевидную разницу между углами реальности. Дело в том, что расстояние оказывается тоже! Если вернуться к нашему списку NOW и представить, что где-нибудь в другой галактике так же как и вы в состоянии покоя (для простоты сравнения на время забудьте о том, что Земля вращается вокруг Солнца, что Солнце со всем хороводом безчисленных звёзд в нашей галактике Млечный Путь вращается вокруг Чёрной Дыры, как и любая другая галактика) одним словом, сидит где-нибудь некий гуманоид также, как и вы в своей комнате - вы в состоянии покоя относительно друг друга. Всё на ваших NOW будет полностью совпадать. Но стоит ему встать и начать движение, как угол его реальности драматически меняется. И скорость-то у него может быть самая при этом пустяковая. Важно ещё вот что по направлению к вам или от вас он двигается. Для примера, если он начнет от вас удаляться со скоростью 10 миль в час, то в его NOW попадают события, которые по-вашему уже произошли 150 лет назад. Ну а если ему вздумается пойти к вам навстречу с той же скоростью, то аналогично в его NOW будут происходить события, которые произойдут в вашем NOW через 150 лет в будущем. А теперь представим на минуточку, если на таком расстоянии ещё и задействовать скорость приближающуюся к скорости света. Как далеко в прошлое или в будущее этих гуманоидов мы могли бы заглянуть. Ну и они в наше, соответственно.
Вот и получается: а существует ли время вообще? Ответ - нет, не существует, во всяком случае отделённое от пространства. Одна из главных заслуг Энштейна в том, что он объединил время и пространство в нечто одно - ВРЕМЯПРОСТРАНСТВО. Где одно без другого просто немыслимо.
