А если это так, то Вселенной в любом случае пиздец

Большинство мировых физиков, с которыми мне удалось поговорить, так или иначе ссылаются на данные, полученные или не полученные в результате экспериментов на Большом адронном коллайдере, как на важный источник информации и средство проверки теорий. Один из создателей этого многомиллиардного проекта – его годовой бюджет составляет почти 1,5 миллиарда швейцарских франков – в разговоре назвал свое детище громадной фотокамерой, которая показывает 45 миллионов изображений в секунду. Коллайдер является частью самой большой в мире лаборатории физики элементарных частиц, известной под названием ЦЕРН, и находится недалеко от Женевы. Этот ускоритель был результатом сотрудничества ученых, чиновников и политиков многих стран, однако решающим для его создания оказалось теоретическое обоснование его необходимости и функционирования, которое в 1984 году дал британский физик Джон Эллис (род. 1946). С 1978 года Эллис работает в ЦЕРНе и в настоящий момент занимает также профессорскую кафедру Клерка Максвелла по теоретической физике в Королевском колледже Лондона. Джон Эллис – автор и соавтор более тысячи научных публикаций и один из самых цитируемых авторов по теоретической физике в мире. Наиболее интенсивный период теоретической работы Эллиса пришелся на 70-е годы ХХ века, когда его расчеты точно предсказали параметры бозона Хиггса, открытого 4 июля 2012 года. Притом что физика элементарных частиц и астрофизика развивались почти независимо друг от друга, исследования Джона Эллиса создали основу для внутренней связи исследований в этих двух сферах, породив астрофизику элементарных частиц. Формально Эллис руководил теоретическим отделом ЦЕРНа лишь около десяти лет, но в действительности он главный теоретик ЦЕРНа все последние десятилетия. Профессору Эллису приписывают авторство термина «теория всего», но сам он уверяет, что лишь популяризирует эту фразу: наряду с активной исследовательской и теоретической работой Эллис увлеченно занимается разъяснением фундаментальной науки в общедоступной форме.

А. Р.

Насколько осмысленным вам представляется выражение «начало Вселенной»?

Трудно сказать. Мы знаем, что Вселенная расширяется, и законы природы, которые мы можем лабораторно измерить, говорят нам, что это расширение происходит уже примерно 13,8 миллиарда лет. Мы можем представить себе время, когда Вселенная была гораздо плотнее и горячее, чем сейчас. Но в какой-то момент все наши знания в области физики оказываются бесполезными. Мы не можем говорить о времени, равном нулю, то есть о самом начале, о Большом взрыве. Мы можем здраво обсуждать, что случилось после Большого взрыва, но что касается нулевого момента времени… Я, во всяком случае, не знаю, что тогда происходило. А что происходило еще раньше, и подавно.

Вы несколько раз утверждали, что говорить о «до» в контексте «до Большого взрыва» бессмысленно. Сейчас у вас более умеренная точка зрения на этот счет?

Я даже не знаю, было ли что-то «до», и у меня нет теоретических инструментов, чтобы рассуждать о том, что бы там могло быть. У меня нет даже инструментов, чтобы говорить о том, что происходило в нулевой момент.

Имеет ли смысл, на ваш взгляд, различать время и измерение времени?

Время существует независимо от того, измеряем мы его или нет, как и пространство. Когда говорят, что время – субъективное понятие, присутствующее исключительно в мозгу человека, это полная чушь.

Вы сказали, что время существует независимо от измерения. Как оно существует?

Время существует как важная часть нашего описания Вселенной и происходящих в ней процессов.

Вы сейчас себя слышите? «Время существует как важная часть нашего описания Вселенной». То есть оно часть описания, а не Вселенной.

(После паузы.) Это свойство Вселенной. Мы описываем процессы во Вселенной с помощью понятия времени, но время существует независимо от нашей модели Вселенной.

Существует независимо как что? Есть известная фраза Аристотеля: если нет изменения, нет и времени. Время – просто измерение изменения. Так говорит Аристотель.

Ну да, да, и тут ничего не поменялось.

Но у вас явно другое понятие времени.

Мне так не кажется.

Время – это измерение того, что изменяется, говорит Аристотель.

Да, пожалуй, мне придется с вами согласиться на этот раз… Время – это то, чем мы пользуемся для описания того, как меняются вещи.

Но сначала вы сказали, что время существует независимо от наших измерений и описаний, от наших моделей.

Да, потому что вещи меняются независимо от того, что мы о них говорим. Звезда меняется независимо от того, измеряю я ее или нет.

Это значит, что если изменений нет, нет и времени – если можно постулировать ситуацию, в которой ничего не меняется.

(Вздыхает.) Можно, но к нашей Вселенной это не относится.

Это же одно из возможных описаний того, что предшествовало Большому взрыву, – не было изменений, а значит, не было и времени.

Потенциально… Давайте я расскажу, как я вижу то, что происходило…

В самом начале.

…в том, что я отказался называть «самым началом». Мы знаем, что на субатомном уровне изменения происходят «все время». В обычной жизни об этих квантовых эффектах можно забыть. А среди этих квантовых эффектов наверняка есть те, что связаны с гравитацией: гравитационное поле меняется, это не абсолютная константа. Конечно, мы знаем об этом на уровне теории относительности Эйнштейна. Но мы считаем, что модель Эйнштейна неполна, что она должна соответствовать и законам квантовой механики. А из этого следуют и квантовые флуктуации, например, в структуре пространства-времени. Что означает: если пространство не сплошное, то в самых микроскопических масштабах будут такие фрактальные структуры…

В пространстве?

В пространстве. То же самое, вероятно, и со временем: время уже не является непрерывным в классическом смысле, оно прыгает туда-сюда, как в квантовой физике.

«Прыгает туда-сюда» означает, что время то есть, то его нет? Или что оно негомогенно?

Что оно негомогенно. Любые часы рано или поздно начинают вести себя сумбурно. Самый точный имеющийся у нас прибор для измерения времени – атомные часы, они тикают крайне регулярно. Но я бы сказал, что если вернуться к началу Вселенной, то никаких регулярно тикающих часов там бы не было. Так что понятие времени в какой-то момент теряет смысл, потому что не происходит этого аристотелевского систематического процесса изменений. Все просто слишком много прыгает туда-сюда, чтобы это можно было адекватно описать.

Однако невозможность измерить изменения – не совсем то же самое, что отсутствие изменений.

Да, но понятие времени, которого в обычном случае придерживаемся мы с вами – и конечно же, Аристотель, – состоит в том, что время едино. Разные вещи меняются с разной скоростью, но все это соотносится с одним и тем же понятием времени.

Для меня понятие времени – одна из самых больших загадок в науке и философии, да и за их пределами. Я ссылался на Аристотеля просто как на пример ясного определения времени. Но это не значит, что я столь же ясно его понимаю.

Да, мне это понятно. Я хочу сказать, что в самом начале истории Вселенной идея о том, что все меняется предсказуемым, поддающимся расчету образом, ломается, поэтому аристотелевское понятие времени становится совершенно бесполезным, это бессмысленная ерунда.

Остается ли вообще какая-нибудь другая концепция времени применительно к этому моменту?

Не знаю, чем ее можно заменить, если вообще можно. Я бы мог предложить математический взгляд на произошедшее, но каким образом это можно выразить физически, я судить не вправе. Если позволите, я могу описать математическим языком, как я это понимаю.

Да, пожалуйста.

Эйнштейн объяснил нам, что пространство и время взаимосвязаны и что в обычной жизни пространство и время непрерывны, их можно описать геометрически, в этой геометрии есть то, что мы называем метрикой, то есть то, чем мы определяем расстояние так, чтобы Эйнштейн был нами доволен. А если устремиться назад во времени, к началу Вселенной, то с этой метрикой… все начинает прыгать туда-сюда, возникают квантовые эффекты… Например, вы измеряете расстояние, а оно каждый раз оказывается разным. В конце концов, сделав бесконечное число измерений, вы получите точное расстояние, но и оно будет подвержено механическим квантовым флуктуациям. И в конечном счете вся эта так называемая метрика теряет смысл, просто перестает существовать. Но что приходит ей на смену, я не знаю.

Метрика, на мой взгляд, предполагает наблюдателя. Без него метрика не имеет смысла.

На мой взгляд, вполне себе имеет.