Время как разум: Семь уроков по физике, ДНК без догмы и гидродинамика двоеточия
В марте 2016 в США вышел – на бумаге и в твердой обложке – английский перевод весьма ныне популярной в мире книжки «Семь кратких лекций по физике», написанной известным ученым-теоретиком Карло Ровелли и переведенной уже на 24 языка планеты («Seven Brief Lessons on Physics» by Carlo Rovelli, Riverhead Books, 2016; русского перевода пока не замечено).
В книге этой, по всеобщему признанию, весьма качественно и доходчиво для широкой публики изложены общепринятые взгляды современной физической науки на устройство природы. Иначе говоря, для целей нашего расследования (занятого фундаментально критичными противоречиями и нестыковками в науке) эта книга сама по себе никакого интереса в общем-то не представляет.
Просто по той причине, что в среде больших ученых по традиции не принято выносить на суд посторонних свои масштабные проблемы. Тем более, в период глубочайшего кризиса в теоретических основах. Но поскольку книжка у Ровелли, как ни крути, получилась удачная и привлекла к себе интерес народных масс, желательно подчеркнуть, где именно в этой работе не только не проясняются, но скорее затушевываются и скрываются от читателей действительно важные вещи.
Наиболее, пожалуй, яркий и очевидный пример «оглушительного молчания» дает феномен квантовой сцепленности. Феномен, не только лежащий в самой сердцевине эффектов квантовой физики и целостной структуры пространства, но и по сию пору абсолютно загадочный в механизмах своей работы. Однако в лекциях Ровелли о физической картине мира этот удивительный аспект реальности не просто проигнорирован, но даже сам термин Entanglement – или «сцепленность» – не упомянут ни разу…
Впрочем, при обсуждении любой работы куда более продуктивно обсуждать то, что там есть, а не то, что опущено. Поэтому особого внимания заслуживает разбор темы под названием «время». Тема, как известно, для физики тоже очень и очень непростая. Можно даже сказать, по-прежнему глубоко неясная и остро дебатируемая в научном сообществе.
Карло Ровелли, в частности, относит себя к лагерю тех ученых, кто считает, по сути дела, что течение времени – это иллюзия, порожденная ограниченными возможностями нашего сознания. Иначе говоря, мы живем в условиях «теперь» лишь по причине наших человеческих способностей к восприятию мира, из-за чего «будущее» и «прошлое» выглядит для нас размытым и эфемерным.
А вот с точки зрения физических формул (полагает автор книги), если бы мы были «супер-восприимчивыми существами», способными учитывать и измерять все в окружающем мире, то не было бы для нас никакого «течения времени». Вселенная была бы единым куском из прошлого, настоящего и будущего. Так что мы живем во времени «теперь» лишь по той причине, что все и сразу объять не можем, а вот именно так нам удобнее упорядочивать жизнь и свое в ней место…
Пользуясь известными концепциями теории относительности, Ровелли поясняет, что подобно тому, как для каждого человека в пространстве ясен термин «здесь», однако каждый понимает под этим своё, примерно то же самое следует думать и о положении во времени. Любому понятно, что такое «теперь», однако для других это уже «прошлое», а для кого-то еще – пока лишь грядущее «будущее».
Дабы сразу подчеркнуть, что эта точка зрения – отнюдь не консенсус, разделяемый подавляющим большинством ученых, имеет смысл тут же привести и возражения оппонентов по столь важному для науки вопросу.
Например, в рецензии на книгу Ровелли, написанной Алвой Нё (Alva Noë), известным американским философом и историком науки, особо заостряется тот момент, насколько плохо подобный взгляд на время сочетается с тем, что мы знаем о самих себе:
А сможем ли мы без понятия «течение времени» извлечь хоть что-то осмысленное из феномена собственного сознания? Возьмем, к примеру, музыкальные мелодии – ведь это чистое порождение хода времени. И есть ли вообще хоть какой-нибудь смысл пытаться вообразить, каким образом кто-то может «думать в обратную сторону»?
Когда начинаешь задавать подобного рода вопросы, вполне резонно замечает философ, то далее все больше и больше приходится удивляться по поводу неисчерпаемых возможностей тех самых гипотетических «супер-восприимчивых существ», способных объять весь мир целиком и сразу. Ведь если они не воспринимают естественный ход времени, то получается, что они оказываются глухими к красоте музыки? И способны ли они вообще думать в таком случае?
Как ученый-физик, старающийся не обременять себя догматизмом, Карло Ровелли в своей книге с готовностью признает, что его наука пока еще очень и очень далека от постижения природы человека и тайн устройства сознания. Но при этом, как и многие из его коллег, Ровелли не сомневается, что постепенно и этот рубеж будет физикой покорен на базе уже известных знаний.
Однако для философа перспективы выглядят несколько иначе:
Книга у Ровелли получилась прекрасная, но хотелось бы предупредить читателей и предупредить автора. Если вслед за автором и наукой в целом мы будем считать, что люди являются частью той же самой природы, которую они описывают, а задача физики – понимать природу, то тогда выходит так, что сама наша физика пока еще не может считаться полной или адекватной. Потому что на сегодня мы не имеем ничего похожего на адекватное описание нас самих – человека и его сознания – в мире природы.
Завершая рассказ о книге Ровелли, осталось лишь особо выделить три особо важных для нашего расследования момента:
(а) имеются вполне отчетливые признаки того, что феномен течения времени непосредственно связан с устройством нашего сознания;
(б) современная теоретическая физика пока что и близко не подступилась к тайне этой взаимосвязи;
(в) есть веские основания предполагать, что нынешний фундаментальный кризис физики в значительной степени вызван пунктами (а) и (б).
Хотя для следствия научно-мистического детектива (Sci-Myst) перечисленные моменты выглядят практически самоочевидными, в большой науке взгляды на то же самое, ясное дело, могут быть самые разнообразные. Однако и среди больших-авторитетных ученых вполне хватает таких, кто согласится если и не со всеми тремя пунктами, то по крайней мере с некоторыми из них.
Одним из таких светил, несомненно, является известнейший математик (и отчасти физик-теоретик) Майкл Атья, развернутый рассказ о котором был на сайте чуть ранее. Ныне, как известно, Атья занимается собственной переформулировкой фундаментальных основ физической науки – для помощи коллегам в выходе из затянувшегося кризиса.
Однако для следствия особо интересен чуть более ранний период, когда математик лишь начинал задумываться о столь серьезной работе. И в порядке «спекулятивных рассуждений» в общих чертах поделился с коллегами тем, на что, по его мнению, следовало бы обратить особое внимание.
Дело было в 2003 году, на праздничной научной конференции в честь 90-летия Израиля Гельфанда – одного из особо выдающихся математиков XX века, отличавшегося поразительной разносторонностью научных интересов и при этом достигшего завидных академических высот как уникальный самоучка – вообще без какого бы то ни было формального образования (см.сборник «The Unity of Mathematics: In Honor of the Ninetieth Birthday of I.M. Gelfand», Birkhauser, 2005).
Конференция носила подобающее название «Единство математики», собрала чуть ли не весь цвет мировой математической науки, а Майкл Атья, соответственно, сделал доклад о поразительном единстве и о «Взаимосвязях между геометрией и физикой». В ходе этого рассказа ученый не мог обойти проблему принципиальной нестыковки между квантовой физикой и геометрической теорией гравитации, а потому в заключении счел вполне уместным обрисовать то, как видится выход из этой проблемы на взгляд математика.
В первую очередь, уверен Атья, для принципиального шага вперед теоретической физике здесь с необходимостью придется пожертвовать одной из тех фундаментальных догм, которые прежде считались незыблемыми. (Вообще-то подобных догм, ощутимо сдерживающих прогресс науки, в основах физики довольно много, но) По мнению математика, самым первым из фундаментальных принципов, от которых пора отказаться, должно быть вот что.
Еще со времен Ньютона в основах физических наук закрепилась бесспорная практически для всех идея, согласно которой мы можем предсказывать будущее на основе знаний о настоящем состоянии системы. Чем больше мы знаем о настоящем, тем точнее предсказываем будущее. Этот внятный принцип отлично работал в классической физике, затем был успешно перенесен в физику квантовую, а потому ни у кого не было оснований сомневаться в его истинности.
Однако ныне, полагает Атья, пришло время задуматься: А действительно ли это верный принцип? Быть может, вместе с тем, как задачи физики усложнились и уперлись в непреодолимые проблемы, нам пора взглянуть на ситуацию иначе, и допустить, что для более аккуратного предсказания будущего нам требуется знать не только настоящее, но еще и прошлое? Ведь в конце концов, наблюдая природу, мы же видим, что в биологическом мире это именно так – где наше прошлое представлено молекулами ДНК в наших клетках…
(Тут уместно, наверное, пояснить, что главный герой той конференции, «виновник торжества» Израиль Гельфанд, среди прочего, особенно знаменит своим внушительным математическим вкладом в исследования биологии. Иначе говоря, во многом благодаря Гельфанду и его соратникам стало ясно, насколько неэффективными оказываются в биологии стандартные физико-математические методы исследований.)
Далее в докладе Атьи высказано несколько идей о том, каким образом технически можно было бы без противоречий соединить бесспорные успехи физики-математики на основе традиционных методов с теми новыми подходами, которые следуют при отказе от привычной догмы. Однако тут для этих подробностей явно не место (в материале «Ересь сдвига» можно найти ссылки на последующие исследовательские работы Майкла Атьи, в которых он развивает первичные идеи уже на уровне математических выкладок).
Здесь же далее пойдет развернутый рассказ о том, сколь любопытным образом идеи о структуре ДНК взаимосвязаны не только с устройством памяти материи, но и с такими свойствами «текущего времени», которые формируют голографическую физику сознания и реальности. Причем реализовано это всё в рамках одной и той же нетривиальной геометрической конструкции.
Если привлекать уже разъясненные ранее (в Sci-Myst #10) технические термины, то по сути своей данная конструкция представляет собой «фибрацию Хопфа», которую физически порождает «генератор Дирака». Или иначе, «осцилляции связного двоеточия Александрова в базе расслоения». Ну а попутно та же самая конструкция порождает и AdS/CFT, и всю прочую открывающуюся для науки физику-математику.
Продвигаться к освоению этой конструкции, ясное дело, лучше постепенно. Причем в естественном историческом контексте, с опорой на известные факты из истории науки XX века и заметные события из текущей ленты новостей. Ну а начать рассказ наиболее логично с самого простого элемента – связного двоеточия – и с его конкретной физической реализации в природе.
Наиболее доходчивой аналогией тут может быть картинка капли, падающей на поверхность воды. Такая иллюстрация наглядно передает важнейшие особенности структуры: одно целое, состоящее из двух существенно разных частей – отдельной «замкнутой» капли и порожденной ею «открытой» области возмущения на воде.
На сегодняшний день уже достоверно установлено, что при тонкой подстройке параметров в такого рода экспериментах имеется возможность не только заставить каплю прыгать на поверхности жидкости, но и сделать эти прыжки очень стабильным, устойчиво сохраняющимся процессом.
Таким процессом, который в условиях классической гидродинамики воспроизводит чуть ли не все «загадочные феномены» квантовой физики – за исключением, правда, самого непостижимого феномена квантовой сцепленности. Но вот если исхитриться как следует и ту же самую систему подвергнуть «раздвоению поверхности» – для начала хотя бы в эксперименте мысленном – то можно решить и эту загадку.
Причем в условиях двуделения пространства становится яснее не только механика и геометрия сцепленности, но и естественные геометрические причины для множества тех удивительных дуальностей, что обнаружены за последние десятилетия в теоретической физике и математике.
А кроме того, наконец, куда более внятной становится и «учетверенная» природа фермионов, то есть частиц материи в фундаментальном уравнении Дирака.
(Продолжение следует)
Берд Киви