Время — это не то, чем кажется

Наденьте своё самое странное мышление. Серьёзно.

А что, если я скажу, что время — то самое, которое кажется таким надёжным и понятным — работает совершенно не так, как вы думаете?

Спокойно. Дышите.

Последние сто лет физики были уверены в одном: время фундаментально. Оно просто существует. Как пространство. Как гравитация. Это базовая «инфраструктура» вселенной.

Но вот что сводит с ума: чем глубже учёные копают, почему время устроено так, а не иначе, тем сильнее всё разваливается. Как дешёвая мебель из магазина.

Загадка одностороннего движения

Вопрос: почему мы помним вчера, но не завтра?

Звучит глупо? Конечно, мы не можем помнить будущее. Его ещё не существует.

Но вот что странно: большинство законов физики вообще не различают направление времени. Если смотреть видео с планетами, электронами или маятниками — запустите его вперёд или назад, разницы не будет. Математика не знает, где прошлое, а где будущее.

Так почему же наш опыт времени имеет такую жёсткую направленность? Почему не наоборот?

Физики называют это «стрелой времени», и она десятилетиями сводит их с ума.

Проблема энтропии (и почему она раздражает)

Долгое время лучшим объяснением была энтропия — идея, что вещи становятся более беспорядочными со временем. Разбить стакан легко, собрать обратно — невозможно. Помешать яичницу просто, разделить обратно на желток и белок — нет. Энтропия в закрытых системах только растёт.

И тут всё сходится: если будущее — это рост энтропии, то вот она, стрела времени. Объясняет, почему мы помним прошлое (низкая энтропия) и не помним будущее (высокая).

Идеально? Не совсем.

Есть проблема.

Если энтропия должна расти с начала времён, значит, вселенная должна была начаться в невероятно упорядоченном состоянии. Подозрительно упорядоченном. Словно кто-то специально всё настроил.

Но это не вяжется с тем, что мы думаем о Большом взрыве. По наблюдениям, он был хаотичным и беспорядочным, а не аккуратно организованным.

Физики не любят идею, что вселенной нужны необъяснённые специальные условия. Ощущение «костыля». Неудовлетворительно.

Безумная идея Джулиана Барбура: гравитация создаёт время

Тут становится по-настоящему интересно.

В 2014 году физик Джулиан Барбур предложил то, что звучит как научная фантастика: а что, если стрела времени возникает из-за гравитации?

Серьёзно? Та самая гравитация, которая держит вашу кружку на столе?

Потерпите.

Барбур и его команда работали не с привычной теорией Эйнштейна. Они использовали Shape Dynamics — другую математическую систему для описания вселенной.

Суть: вместо того чтобы думать о том, где находятся объекты в пространстве и времени, они сосредоточились на отношениях между ними. Как предметы расположены относительно друг друга? Какие паттерны образуют?

Когда Барбур провёл симуляции — взял случайные частицы, пустил гравитацию делать своё дело — произошло кое-что удивительное.

Стрела времени возникла. Естественно. Без подсказок системе, куда ей течь.

Частицы начинали в относительно организованном состоянии, взаимодействовали через гравитацию и естественно двигались к более сложным структурам с более высокой энтропией. Направление времени просто... появилось. Как магия, но это математика, так что это одновременно и более магически, и менее.

Почему это важно (и почему это не вся правда)

Моё мнение: идея потрясающая, но радоваться рано.

Модель Барбура упрощённая. Он работал только с частицами и гравитацией. Реальная вселенная полна разных частиц, всех четырёх фундаментальных сил, квантовых эффектов, тёмной материи и, вероятно, вещей, которых мы ещё не открыли.

Построить полную реалистичную модель всей вселенной на основе Shape Dynamics? Огромная задача. Сейчас над ней работают буквально единицы исследователей по всему миру.

Но главная идея — что время может быть не фундаментальным свойством, а возникать из других физических процессов — это действительно заставляет задуматься. Время — не сцена, на которой разворачивается вселенная. Это что-то, что рождается из взаимодействий материи и энергии.

И тут мы переходим к совершенно безумному предположению...

А что, если где-то время течёт назад?

Я почти не хочу вам это говорить, потому что звучит дико. Но физики всерьёз это обсуждают.

Некоторые теории предполагают, что время может течь в обратном направлении не везде. В других измерениях или далёких областях мультивселенной стрелка может быть перевёрнута. Прошлое и будущее меняются местами, но для тамошних наблюдателей всё совершенно нормально. Они помнят своё будущее и забывают прошлое — точно как мы.

Концепция, от которой мозг болит в лучшем смысле этого слова.

Конечно, это крайне теоретически. Измерения, которые мы не можем наблюдать напрямую. Физика, работающая совершенно иначе. Но именно это и делает тему такой захватывающей — вселенная может быть страннее, чем наши интуиции способны представить.

Итог

Вот о чём я думаю: время кажется нам абсолютным. Самым надёжным, что есть. Каждый момент плавно перетекает в следующий, и ничего не изменить.

И всё же, чем глубже мы смотрим, тем больше понимаем, как мало мы знаем.

Фундаментально ли время? Или оно возникает из более глубоких принципов? Может ли гравитация быть источником стрелы времени? Существуют ли области реальности, где время течёт способами, которые мы даже представить не можем?

Не знаю как вы, но меня это утешает. В мире, который иногда кажется предсказуемым и скучным, вселенная делает вещи, от которых умудрённые учёные приходят в восторг.

Где-то прямо сейчас время может течь в обратном направлении. И, честно говоря, от этой мысли завтра становится чуть интереснее.