Биоцентризм. Как жизнь создает Вселенную Ланца Роберт
Хотя все вышесказанное уже не вписывается в рамки возможного, странности на этом не заканчиваются. Логично предположить, что если мы сначала позволим фотону y проскочить через щель в экране-детекторе, а через долю секунды измерим траекторию его далекого фотона-близнеца, то сможем обойти законы квантовой физики. Ведь первый фотон уже прошел нужную траекторию до того, как мы попробовали определить направление его далекого близнеца. Соответственно, мы должны были бы узнать поляризацию обоих фотонов и рассмотреть их интерференционный рисунок. Правильно? Нет. При постановке такого опыта мы действительно получаем рисунок, но он не является интерференционным. Фотон y прекращает проходить через обе щели задним числом; интерференция прекращается. Складывается впечатление, что фотон y как-то «узнает», что по итогам опыта мы сможем определить его поляризацию, «узнает» это еще до попадания в поляризационный детектор.
Что получается? Имея на руках результаты этих опытов, что мы можем сказать о реальной последовательности событий, о настоящем и будущем? О пространстве и раздельности? Какие выводы мы можем сделать о нашей собственной роли и о том, как наши знания о событиях могут влиять на частицы, удаленные от нас на многие километры, причем влиять мгновенно? Как фотоны могут обмениваться информацией за нулевое время? Очевидно, фотоны-близнецы связаны каким-то особым образом, эта связь не нарушается при сколь угодно большом расстоянии между фотонами, не зависит от времени, пространства и даже причинно-следственных связей. Тем более интересно, какие выводы мы можем сделать о том, что такое наблюдение и «поле разумности», в котором протекают все эти эксперименты?
Что это значит?
Копенгагенская интерпретация была сформулирована в 1920-е годы силами неистовых гениев Гейзенберга и Бора. Они смело попытались объяснить странные результаты квантово-механических экспериментов хотя бы отчасти. Однако для полного осмысления результатов таких экспериментов требуется слишком радикально изменить мировосприятие. В сущности, копенгагенская интерпретация впервые открыто описывала феномен, на который примерно 40 годами ранее уже указывали Джон Белл и другие ученые: до акта измерения элементарная частица не существует в определенном месте и не движется в определенном направлении. Она пребывает в странном «никогде», то есть одновременно нигде и где угодно. Это зыбкое неопределенное состояние конкретизируется лишь с коллапсом волновой функции частицы. Совсем недавно сторонники копенгагенской интерпретации осознали, что при отсутствии наблюдателя природных феноменов на свете нет ничего реального. Копенгагенская интерпретация отлично вписывается в биоцентрическое представление о реальности, вне биоцентризма эта интерпретация остается совершенно загадочной.
Если мы стремимся сформулировать какую-либо альтернативную идею, а не удовлетворяться объяснением «коллапс волновой функции происходит потому, что за частицей кто-то наблюдает», а также обойтись без поправок на некое жуткое дальнодействие, то можем рассмотреть другую гипотезу. Она называется «многомировая интерпретация» и конкурирует с копенгагенской интерпретацией. В соответствии с этой гипотезой происходит все, что может произойти. Вселенная постоянно ветвится, как дрожжи при брожении, образуя целую бесконечность Вселенных. В этих бесчисленных вариантах реальности реализуются все потенциальные возможности, причем неважно, насколько они маловероятные. Вы живете в одной Вселенной. Но вокруг вас – мириады Вселенных. В одной из них вы пошли учиться не на фотографа, а на бухгалтера, либо все-таки переехали в Париж, либо женились на той девушке, с которой познакомились однажды во время автостопа. Согласно этой точке зрения, которую, кстати, разделяет наш современник Стивен Хокинг, один из величайших физиков-теоретиков, в нашей Вселенной вообще отсутствуют наложения и противоречия, нет никакого жуткого дальнодействия и нелокальности. Квантовые феномены, кажущиеся противоречивыми, а также все варианты личного выбора, которые вы, казалось бы, не совершаете, существуют в бесчисленных параллельных Вселенных.
Какая гипотеза верна? Все эксперименты с квантовой запутанностью, проведенные за последние десятилетия, красноречиво свидетельствуют в пользу копенгагенской интерпретации. А она, как было указано выше, отлично согласуется с концепцией биоцентризма.
Некоторые физики, например Эйнштейн, полагали, что странные алогичные квантовые процессы можно объяснить с помощью скрытых переменных (то есть еще не открытых и не понятых феноменов). Возможно, сам экспериментальный аппарат искажает поведение наблюдаемых частиц, а механизмы этого искажения пока еще неизвестны. Очевидно, мы не можем опровергнуть предположение о том, что какой-то результат возникает под действием еще неизвестного переменного фактора. Поэтому в таком утверждении не больше смысла, чем в предвыборных обещаниях.
Сегодня следствия всех этих экспериментов аккуратно замалчиваются и не выносятся на публичное обсуждение, так как до самого недавнего времени считалось, что квантовые явления возможны только в микромире. Но эти процессы абсолютно не поддаются рациональному осмыслению, тем более что их природа начинает пересматриваться во все новых лабораториях по всему миру. Проводятся новые эксперименты над огромными молекулами-фуллеренами. Они убедительно доказывают, что квантовые процессы вполне реальны и в макромире, где мы живем.
В 2005 году в кристаллах гидрокарбоната калия (KHCO3) удалось создать кромки высотой более сантиметра, на которых явственно прослеживалась квантовая запутанность. Соответственно, такие квантовые феномены уже различимы невооруженным глазом. Более того, совсем недавно был предложен еще один захватывающий ультрасовременный эксперимент (так называемая увеличенная квантовая суперпозиция). Он может дать наиболее убедительные доказательства того, что биоцентрическая концепция мира соблюдается и на уровне живых организмов. С чем мы, конечно же, согласимся.
Итак, сформулируем третий принцип биоцентризма.
Первый принцип биоцентризма: восприятие реальности – это процесс, в котором непосредственно участвует наше сознание.
Второй принцип биоцентризма: наши внешние и внутренние ощущения неразрывно связаны. Они не могут быть разделены, как две стороны одной медали.
Третий принцип биоцентризма: поведение элементарных частиц – на самом деле любых частиц и объектов – неразрывно связано с наличием наблюдателя. При отсутствии сознающего наблюдателя все элементы реальности в лучшем случае существуют в неопределенном состоянии и представляют собой вероятностные волны.
Глава 7. Самый потрясающий эксперимент
К сожалению, термин «квантовая теория» стал общим местом. С ее помощью пытаются доказывать самую разную чепуху, например популярную в нынешние времена теорию нью-эйдж. Весьма сомневаюсь,[13] что авторы многочисленных книг, не стесняющиеся выдвигать бредовые гипотезы о путешествиях во времени или о контроле сознания, вообще понимают физику и могут объяснить хотя бы азы квантовой теории. Тем не менее на нее постоянно ссылаются как на «доказательство» подобных спекуляций. Замечательным примером такого наукообразного творчества является фильм «Сила мысли: что мы об этом знаем?». Он вышел в 2004 году и был довольно популярен. Фильм начинается с заявления о том, что квантовая теория произвела настоящую революцию в нашем мышлении, с чем я могу согласиться. Но сразу после этого, не вдаваясь в детали и ничего не уточняя, авторы говорят, что, по данным квантовой теории, люди якобы могут путешествовать в прошлое или «выбирать любую желаемую реальность».
Ничего такого квантовая теория не утверждает. Она работает с вероятностями и описывает, в каких местах могут появляться частицы, какие действия эти частицы могут совершать с той или иной вероятностью. Как будет показано ниже, кванты света и частицы материи действительно изменяют поведение в зависимости от того, ведется ли за ними наблюдение. При этом измеряемые частицы на самом деле удивительным образом влияют на «прошлое» поведение других частиц. Но все это ни в коем случае не означает, что люди могут путешествовать в прошлое и изменять историю.
Учитывая, в каком широком смысле и как часто сейчас употребляется термин «квантовая теория», а также претензии биоцентризма на радикальное изменение всей естественно-научной парадигмы, скептики могут недоуменно спросить: «Что, и вы тоже доказываете все это при помощи квантовой теории?» Поэтому очень важно, чтобы мои читатели имели четкое представление о важнейших экспериментах квантовой теории, понимали их реальные результаты, а не продолжали ассоциировать ее с какими-то абсурдными заявлениями. Эта глава – для самых нетерпеливых. В ней вы найдете описание новейшей версии одного из самых знаменитых и захватывающих опытов в истории физики.
Речь пойдет о поразительном эксперименте с двумя щелями, который не только изменил наше представление о Вселенной, но и хорошо согласуется с концепцией биоцентризма. Эксперимент с двумя щелями многократно проводился на протяжении последних десятилетий в различных вариантах. Ниже представлен вариант, описание которого было опубликовано в журнале Physical Review A, № 65 (0 33818) за 2002 год. Но подчеркиваю, что это лишь один из многих вариантов данного эксперимента, который многократно ставился на протяжении примерно 45 лет.
История этого опыта восходит к самому началу XX века, когда физики силились ответить на очень старый вопрос о составе света: свет состоит из мельчайших частиц, которые называются фотонами, либо свет – это разновидность энергетических волн? Исаак Ньютон считал, что свет – это поток частиц. К концу XIX века более убедительной казалась версия о волновой природе света. В те годы некоторые физики прозорливо и верно полагали, что даже твердые объекты могут проявлять волновые свойства.
Чтобы ответить на этот вопрос, мы используем источник света или источник частиц. В классическом эксперименте с двумя щелями в качестве таких частиц используются электроны, поскольку они очень маленькие, простейшие (неразделимые на более мелкие составляющие) и легко образуют луч, который можно направить на удаленную цель. Например, в самом обычном телевизоре электронные лучи направляются на экран.
Мы начинаем опыт, направляя свет на экран-детектор. Но сначала свет должен пройти через первый барьер, в котором находятся две щели. Мы можем пропустить через этот барьер либо поток света, либо всего один неделимый фотон – результат будет одинаковым. Любой квант света с вероятностью 50:50 может пройти либо через правую, либо через левую щель.
Через какое-то время эти фотоны, летящие как крошечные снаряды, должны образовать характерный узор. Большая их часть будет попадать в середину экрана, а меньшинство – по краям, поскольку лучи света, как правило, прямолинейны. По законам вероятности мы должны увидеть примерно такой кластер попаданий.
Построим график на основе этого распределения (количество попаданий откладывается по оси ординат, положение точек на экране-детекторе – по оси абсцисс). Неудивительно, что основная масса частиц оказывается в центральной части, а по краям наблюдается гораздо меньше попаданий. Получается следующая кривая.
Но это не тот результат, который мы фактически получаем. При выполнении подобных экспериментов – а за прошлый век их ставили тысячи раз – мы обнаруживаем, что кванты света образуют весьма любопытный рисунок.
Вот какой график у нас получается.
Теоретически те небольшие экстремумы, которые располагаются по бокам от главного, должны быть симметричны. Но на практике мы имеем дело с отдельными квантами света и вероятностями, поэтому обычно результат немного отличается от идеального. В любом случае главный вопрос сохраняется: почему узор именно таков?
Оказывается, именно таким он и должен быть, если свет состоит из волн, а не из частиц. Волны сталкиваются, и между ними возникает интерференция, а значит, и рябь. Если вы одновременно бросите в пруд два камешка, то волны от камешков столкнутся друг с другом. В результате где-то на водной глади волны будут меньше, чем ожидалось, а где-то возникнут довольно сильные всплески. Волны могут усиливать друг друга либо разглаживаться, если сталкиваются гребни встречных волн.
Итак, уже в начале XX века был зафиксирован такой рисунок. Поскольку он может образоваться только в результате взаимодействия волн, физики убедились, что свет – это волна либо по крайней мере проявляет волновые свойства в ходе такого эксперимента. Самое интересное заключалось в том, что ровно такой же результат получался и при использовании «твердых тел» – например, если луч состоял из электронов. Оказывается, и твердые частицы могут проявлять волновые свойства! Итак, с самого начала эксперимент с двумя щелями стал демонстрировать интереснейшие и неожиданные факты о реальности.
К сожалению или к счастью, это была всего лишь затравка. Лишь немногие догадывались, что все самое интересное еще впереди.
Новая странность была обнаружена, когда через прибор стали пропускать всего один фотон или электрон в момент времени. Частица успевала пройти достаточно длинный путь, ее регистрировали как частицу, и уже после этого возникал интерференционный рисунок. Как же это могло быть? С чем интерферировал этот единственный фотон или электрон? Как можно получить интерференционный рисунок, если в эксперименте задействована всего одна неделимая частица?
Единственный фотон попадает в детектор.
Второй фотон попадает в детектор.
Третий фотон попадает в детектор.
Каким-то образом эти отдельные фотоны добавляются к общему интерференционному паттерну!
До сих пор не найдено полностью удовлетворительное объяснение этого феномена. Физики продолжают предлагать все новые экстравагантные идеи. Могла ли такая интерференция возникать под действием других электронов или фотонов, существующих в «параллельных Вселенных», где другой экспериментатор ставит точно такой опыт? Могли ли «их» электроны интерферировать с нашими? Эти версии кажутся слишком натянутыми, в них почти никто не верит.
Как правило, интерференционный рисунок объясняется следующим образом: возможно, когда частица оказывается перед барьером с двумя щелями, у нее появляется «выбор», в каком виде преодолеть этот барьер – как частице или как волне. До тех пор, пока не произойдет акт наблюдения, частицы не существуют как реальные сущности в конкретных местах. Акт наблюдения имеет место при попадании частицы на последний барьер-детектор.
Таким образом, в тот момент, когда частица достигает барьера с двумя щелями, она проявляет вероятностную свободу и может пройти через барьер сразу в двух ипостасях. Хотя сами по себе фотоны и электроны являются неделимыми частицами и ни при каких условиях не расщепляются, в виде вероятностных волн они проявляют совсем иные свойства.
Таким образом, через наблюдаемую нами щель проходят не физические частицы, а лишь вероятности. Вероятностные волны отдельного фотона интерферируют друг с другом! Когда через щель проникнет достаточно много таких волн, мы видим характерный узор, в котором вероятности сливаются в физические сущности, которые оказывают физическое воздействие и доступны для наблюдения – в форме волн.
Да, все это звучит невероятно, но, судя по всему, именно так все происходит в реальности. Здесь описан только первый пример квантовой странности.
Как было указано в предыдущей главе, в квантовой теории действует принцип дополнительности. В соответствии с этим принципом объект может наблюдаться либо в одной ипостаси, либо в другой, но не в двух сразу. Соответственно, он может иметь одно из двух положений и один из двух наборов свойств. Конкретное проявление объекта зависит от того, подвергается ли он наблюдению и какое оборудование при этом используется.
Теперь предположим, что мы хотим узнать, через какую именно щель фотон проскальзывает на пути к экрану-детектору. Это закономерный вопрос, и ответить на него не так уж сложно. Можно воспользоваться поляризованным светом (так называется свет, волны которого вибрируют только в горизонтальном либо только в вертикальном направлении или медленно вращаются). Когда применяется такая смесь волн, мы получаем такой же результат, как и при первом опыте.
Но теперь давайте попытаемся определить, через какую именно щель пролетает конкретный фотон. Для этого использовались разные варианты эксперимента, здесь мы рассмотрим опыт, в котором перед каждой из щелей устанавливается четвертьволновая пластинка (QWP). Каждая такая пластинка изменяет поляризацию света специфическим образом. Детектор позволяет узнать полярность входящего фотона. Итак, зафиксировав его полярность, мы определим, через какую из щелей он прошел.
Теперь повторим этот эксперимент – будем пропускать фотоны через щели по одному. В данном случае мы уже знаем, через какую именно щель прошел фотон.
Но результаты эксперимента радикально меняются. Даже несмотря на то, что четвертьволновые пластинки никак не воздействуют на сами фотоны, а просто меняют полярность света (ниже мы докажем, что изменение результатов эксперимента никак не зависит от четвертьволновых пластинок), мы уже не наблюдаем интерференционного рисунка. Кривая на графике неожиданно изменяется и становится в точности такой, как если бы фотоны были частицами, а не волнами.
Что-то произошло. Оказывается, сам акт измерения и определение траектории каждого фотона исключает «вероятностную свободу» частицы, не позволяет ей пребывать в зыбком неопределенном состоянии и идти к барьеру сразу по двум путям. Коллапс волновой функции частицы должен был произойти в измерительном устройстве, то есть на четвертьволновой пластинке, так как фотон вдруг «решил» стать частицей и проскочить либо через одну щель, либо через другую. Фотон перестал проявлять волновые свойства, как только вышел из зыбкого вероятностного не вполне реального состояния. Но почему фотон все-таки «пошел на коллапс» волновой функции? Как он узнал, что человек-наблюдатель сможет определить, через какую из щелей проскочит эта частица?
Величайшие умы прошлого века безуспешно пытались объяснить этот парадокс. Одно лишь наше знание о траектории фотона или электрона приводит к тому, что частица становится конкретной сущностью, а не суммой вероятностей. Разумеется, физики проверили, не может ли это странное поведение объясняться какими-то взаимодействиями между самим фотоном и детектором траекторий, оснащенным четвертьволновыми пластинками (либо другими подобными устройствами). Оказалось, дело не в этом. Для опытов конструировались самые разные приборы, которые со всей определенностью никак не воздействовали на фотон. Тем не менее интерференционный рисунок исчезал. Итоговое заключение, к которому ученые пришли через много лет, формулируется так: просто невозможно одновременно узнать и траекторию частицы, и интерференционный рисунок, создаваемый энергетическими волнами.
Мы возвращаемся к принципу дополнительности, важнейшему аспекту квантовой теории. Он заключается в том, что при каждом эксперименте можно узнать/измерить лишь одну пару характеристик, но не две сразу. Когда вы полностью знаете свойства частицы в одной ипостаси, то ничего не будете знать о другой. Если же вы все еще в чем-то подозреваете четвертьволновые пластинки, развею все ваши сомнения. При использовании таких пластинок в любых других условиях, даже в эксперименте с двумя щелями, но без применения поляризующих барьеров (позволяющих судить о природе частицы), сам акт поляризации фотона никак не сказывается на интерференционном рисунке.
Хорошо, давайте проведем другой эксперимент. Как было показано в предыдущей главе, существуют запутанные частицы (мельчайшие фрагменты материи) или кванты света, которые появляются одновременно и в полном соответствии с законами квантовой физики имеют общую волновую функцию. Они могут разлететься в разные стороны – даже оказаться в противоположных краях галактики, – но не утратят этой связи, «знания» друг о друге. Если мы проведем с одной из таких частиц какие-либо манипуляции, в результате которых она потеряет универсальную вероятностную природу и должна будет немедленно получить конкретное воплощение (например, в результате вертикальной поляризации), то частица-близнец также материализуется в тот самый момент – но уже с поляризацией по горизонтали. Если одна из частиц проявит себя как электрон с восходящим спином, то ее близнец также окажется электроном, но с нисходящим спином. Они навечно связаны в соответствии с принципом дополнительности.
Итак, воспользуемся прибором, который выстреливает частицы-близнецы в разных направлениях. В таких экспериментах запутанные фотоны-близнецы создаются путем пропускания света через кристаллы особого вещества, называемого «бета-борат бария» (BBO). В этом кристалле высокоэнергетический фотон фиолетового света, полученный из лазера, преобразуется в два красных фотона, каждый из которых обладает вполовину меньшей энергией, чем исходная частица. Соответственно, не происходит никаких чистых потерь или накопления энергии. На выходе получается два запутанных фотона, которые разлетаются в разных направлениях. Обозначим эти направления P и S.
В исходном варианте нашего эксперимента не учитывалась информация о том, какой путь изберет фотон. Теперь мы вносим в эксперимент всего одно изменение – добавляем счетчик совпадений. Он нужен для того, чтобы полярность фотона на детекторе S осталась для нас неизвестной, пока его близнец не попадет в детектор P. Один из близнецов проходит через щели (назовем этот фотон s), а второй просто летит ко второму детектору. Лишь когда оба детектора синхронно регистрируют попадание фотона, мы узнаем, что оба фотона-близнеца завершили свой путь. Только этот факт фиксируется нашим оборудованием. В результате получаем на детекторе S уже знакомый нам интерференционный паттерн.
Это логично. В данном эксперименте мы не узнаем, через какую именно щель проскальзывает конкретный фотон или электрон, поэтому объекты остаются вероятностными волнами.
Далее начинается самое интересное. Во-первых, мы переустановим четвертьволновые пластинки таким образом, чтобы можно было получить информацию о траектории фотонов, отправившихся по пути S.
Как и ожидалось, интерференционный рисунок исчезает, сменяется одиночной кривой – то есть мы получаем график, соответствующий отдельной частице.
Пока все понятно. Но теперь давайте устраним возможность определения пути фотона s, при этом никак не затрагивая сам фотон. Для этого мы можем поставить поляризующее стекло на пути второго фотона, P. Пластинка не позволит регистрировать совпадения на втором детекторе. Она будет измерять пути лишь некоторых фотонов и фактически деполяризует двойные сигналы. Поскольку счетчик совпадений в данном опыте исключительно важен для получения информации о завершении путей частиц-близнецов, а мы вывели его из строя, весь аппарат стал бесполезен. Теперь мы не можем с его помощью определять, в какую из щелей проскальзывают отдельные фотоны, летящие по пути S, так как не можем сравнивать их с фотонами-близнецами. Мы могли бы зарегистрировать их только при помощи счетчика совпадений, а он уже не работает. Кроме того, еще одно важное уточнение: мы не трогали четвертьволновую пластинку фотона P. Мы всего лишь повлияли на него таким образом, что сознательно лишили себя возможности пользоваться счетчиком совпадений и получать информацию о траектории. Между прочим, новая конструкция все-таки предоставляет нам данные. Прибор регистрирует «попадания», только когда полярность измеряется на детекторе S. При этом счетчик совпадений сообщает, что на детекторе P для фотона-близнеца синхронно была отмечена такая же либо иная полярность. Вот результат.
Снова видим волны. Восстановился интерференционный рисунок. Те физические точки на заднем экране, куда попадают фотоны и электроны, летящие по траектории S, теперь изменились. Но ведь мы ничего не делали с траекториями этих фотонов с момента их вылета из поляризующего кристалла и до попадания в детектор. Мы даже оставили на месте их четвертьволновую пластинку. Мы всего лишь изменили условия наблюдения для фотона-близнеца, находившегося очень далеко, изменили таким образом, что потеряли возможность получения части информации о его пути. Все изменения произошли только в нашем сознании. Как фотоны s могли «узнать», что где-то очень далеко от их траекторий мы поставим еще одно поляризующее стекло? Но в соответствии с квантовой теорией мы получили бы именно такой результат, даже если бы установили «помеху для информации» на другом конце Вселенной.
Кстати, попутно мы убеждаемся, что четвертьволновые пластинки никак не влияют на превращение частиц в волны и на изменение рисунка точек попаданий на экране детектора. Ведь в последнем случае мы получили интерференционный рисунок, даже хотя четвертьволновые пластинки оставались на месте. Судя по всему, дело только в наших знаниях об изменении конфигурации оборудования. Этих знаний достаточно, чтобы повлиять на поведение элементарных частиц.
Да, все это удивительно. Но эксперимент неизменно дает именно такие результаты, сколько бы раз его ни повторяли. По-видимому, именно наблюдатель изменяет физические характеристики «внешних» объектов.
Заканчиваются ли на этом странности? Подождите, мы можем поставить еще более поразительный опыт. Эксперимент, описанный ниже, был впервые проведен только в 2002 году. В ходе него исследователи стирали информацию о траектории, вмешиваясь в полет фотона p, и лишь затем измеряли показатели его фотона-близнеца s. Возможно, между фотонами p и s происходит какой-то обмен информацией. Фотон p предупреждает фотон s о том, что мы можем узнать, и дает собрату карт-бланш на превращение в частицу или волну. От этого и зависит наличие или отсутствие интерференционного рисунка. Возможно, когда фотон p встречает на пути поляризующее стекло, он отправляет фотону s мгновенное сообщение с бесконечной скоростью. Фотон-адресат мгновенно узнает, что должен материализоваться в виде реальной сущности, то есть элементарной частицы, так как только частица может проскользнуть через одну или через другую щель, но не через обе щели сразу. Поэтому и не наблюдается интерференционный рисунок.
Чтобы проверить, верны ли такие предположения, мы сделаем еще одну вещь. Сначала мы увеличим дистанцию, которую должен преодолеть фотон p до попадания в детектор. Соответственно, у фотона p будет уходить больше времени на преодоление пути. Следовательно, фотоны, идущие по пути S, будут попадать в свой детектор раньше. Но, как ни странно, результаты опыта не изменятся! Когда мы установим четвертьволновые пластинки на пути S, периферийная часть графика исчезнет. Когда же мы установим на пути P деполяризующие окошки и, таким образом, не сможем более измерять совпадения и определять, куда летят s-фотоны, на графике вновь появятся периферийные области. Но как это возможно? Ведь фотоны, двигавшиеся по пути S, уже достигли своей цели. Каждый фотон прошел либо через одну из щелей как частица, либо через две щели сразу как волна. Либо у фотона произошел коллапс волновой функции и он стал частицей, либо этого не произошло. Игра окончена, действие свершилось. Фотоны s уже достигли последнего барьера и были отмечены в детекторе до того, как их фотоны-близнецы p попали в деполяризующее устройство, а мы в результате этого попадания не смогли получать информацию о курсе фотона.
Каким-то образом фотоны «узнавали», сможем ли мы в будущем получать информацию об их траектории. Они «решали» не коллапсировать и не становиться частицами еще до того, как их далекие близнецы попадали в наш деполяризатор. Если мы уберем P-деполяризатор, то фотоны s вдруг снова станут частицами, опять же до того, как фотоны p будут достигать своего детектора и им активировать соответствующий счетчик совпадений. Каким-то образом фотон s узнает, будет ли стираться маркер траектории, хотя ни сам этот фотон, ни его близнец к тому моменту еще не достигли стирающего механизма. Фотон знает, когда он может проявлять интерференционное поведение, когда может запросто оставаться в зыбком квазиреальном состоянии и проскальзывать через обе щели, поскольку ему, по-видимому, известно, что летящий далеко-далеко фотон p в конце концов попадет в деполяризатор, что не позволит нам узнать, по какому пути пошел p.
Не имеет значения, как именно мы построим эксперимент. Наш разум, а также наличие или отсутствие в нем определенных знаний – вот единственный фактор, определяющий, как себя поведут эти кванты света или частицы материи.
Все вышеизложенные факты заставляют задуматься о природе пространства и времени. Насколько реалистичны предположения о том, что фотоны-близнецы манипулируют информацией до ее появления, а также без малейших затрат времени на любых расстояниях, как если бы пространства между ними не существовало?
Все новые и новые наблюдения убедительно подтверждают, что квантовые эффекты зависят от наблюдателя. В прошлом десятилетии американские физики из Национального института стандартов и технологий выполнили эксперимент, суть которого на квантовом уровне можно сравнить с таким гипотетическим явлением в макромире: на огне стоит котел с кипящей водой, но как только мы посмотрим на сосуд – кипение прекращается. «По всей видимости, – говорит Питер Ковеней, исследователь из этого института, – сам акт наблюдения за атомом не позволяет ему меняться». Теоретически, если бы мы достаточно пристально смотрели на атомную бомбу, она бы не взорвалась. На практике для этого потребовалось бы проверять ее атомы раз в миллионнотриллионную долю секунды. Здесь мы затрагиваем еще один эксперимент, подтверждающий теорию о том, что структура физического мира, и в частности мельчайших частиц материи и квантов энергии, подвергается воздействию наблюдателя.
За пару последних десятилетий ученые-теоретики, специализирующиеся на квантовой физике, показали, что, в принципе, атом не может изменять свое энергетическое состояние, если находится под наблюдением. Для проверки этого утверждения группа специалистов по экспериментам с применением лазера, работающих в Национальном институте стандартов и технологий, удерживала кластер положительно заряженных ионов бериллия («вода») при помощи магнитного поля («чайника»). Ученые «кипятили» «чайник», воздействуя на него радиочастотным полем, которое переводило атомы из низкоэнергетического в высокоэнергетическое состояние. Как правило, на такой переход требуется около четверти секунды. Однако, когда ученые проверяли состояние атомов раз в четыре миллисекунды, воздействуя на каждый атом крошеным лазерным импульсом, атомы так и не переходили в высокоэнергетическое состояние, несмотря на то что внешняя сила подталкивала их к нему. Можно было предположить, что акт измерения «тревожит» атом, сталкивая его обратно в низкоэнергетическое состояние, фактически сбрасывая систему на ноль. Такое поведение не имеет аналога в повседневном чувственно воспринимаемом мире и, по всей видимости, связано с актом наблюдения.
Загадочно? Странно? Сложно поверить, что такие эффекты действительно имеют место в реальности. Результаты просто фантастические. Когда в начале прошлого века квантовая физика только зарождалась, даже некоторые физики считали некоторые результаты ее экспериментов невозможными или невероятными. Интересно отметить, как о таких экспериментах отзывался Альберт Эйнштейн: «Я знаю, что эта область совершенно лишена противоречий, но, на мой взгляд, в ней есть некоторая непостижимость».
Потребовалось дождаться, чтобы квантовая физика состоялась как наука, а объективная реальность вновь показалась не такой очевидной, чтобы ученые вновь задались древним вопросом: может ли мир представлять собой определенное воплощение разума? Однажды Эйнштейн возвращался из Института перспективных исследований в Принстоне к себе домой на Мерсер-стрит в компании Абрахама Пайса. Он спросил Пайса, верит ли тот, что Луна на небе существует, лишь пока на нее кто-то смотрит. Этим вопросом Эйнштейн подчеркнул свой бесконечный интерес к объективной окружающей реальности, а также скептическое отношение к ней. С тех пор физики анализировали и пересматривали свои уравнения, тщетно пытаясь сформулировать естественные законы, которые никоим образом не зависят от обстоятельств, связанных с наблюдателем. Действительно, Юджин Вигнер, один из величайших физиков XX века, утверждал, что «невозможно сформулировать законы [физики] совершенно непротиворечивым образом, не учитывая сознания [наблюдателя]». Итак, квантовая теория подразумевает, что сознание есть неотъемлемая часть реальности, она тем самым негласно признает, что реальность – это в конечном счете содержимое нашего разума. Сам по себе акт наблюдения придает реальности форму и очертания. Это касается всех ее проявлений – от одуванчика на лугу до ветра, солнца и дождя.
Отсюда следует четвертый принцип биоцентризма.
Первый принцип биоцентризма: восприятие реальности – это процесс, в котором непосредственно участвует наше сознание.
Второй принцип биоцентризма: наши внешние и внутренние ощущения неразрывно связаны. Они не могут быть разделены, как две стороны одной медали.
Третий принцип биоцентризма: поведение элементарных частиц – на самом деле любых частиц и объектов – неразрывно связано с наличием наблюдателя. При отсутствии сознающего наблюдателя все элементы реальности в лучшем случае существуют в неопределенном состоянии и представляют собой вероятностные волны.
Четвертый принцип биоцентризма: без участия сознания «материя» пребывает в неопределенном вероятностном состоянии. Если Вселенная и существовала до появления сознания, то только в вероятностном состоянии.
Глава 8. Вселенная Златовласки
Где бы ни появилась жизнь, мир нарастает вокруг нее.
Ральф Уолдо Эмерсон
Складывается впечатление, что мир был специально создан для существования жизни, причем не только на микроскопическом субатомном уровне, но и в масштабах всей Вселенной. Ученые уже нашли множество признаков того, что вся материя во Вселенной – от атомов до звезд – как будто по заказу создана именно для нас. Многие специалисты называют этот феномен принципом Златовласки, поскольку космос не хорош и не плох, а как будто специально рассчитан на развитие жизни. Другие исследователи говорят о принципе разумного замысла и полагают, что космос не случайно является столь подходящим для нас местом. Правда, вторая концепция является настоящим ящиком Пандоры, так как является благодатным полем для всевозможных библейских интерпретаций и обращения к другим темам, которые в данном случае совершенно неважны или того хуже. Как бы ни назывались эти новые открытия, они уже вызвали нешуточные дискуссии как в профессиональном сообществе астрофизиков, так и за его пределами.
Особенно жаркие споры на тему некоторых этих наблюдений разворачиваются сейчас в США. Возможно, читатель слышал о судебных разбирательствах относительно того, можно ли включить теорию разумного замысла в школьный курс биологии в качестве альтернативы теории эволюции. Сторонники таких нововведений апеллируют к тому, что учение Дарвина – это действительно просто теория, которая не может в полной мере объяснить происхождение жизни, да и никогда не претендовала на такое исчерпывающее объяснение. Они считают, что на самом деле вся Вселенная является результатом творчества разумной силы, которую большинство людей именуют Богом. С другой стороны, абсолютное большинство ученых признают, что теория естественного отбора, возможно, и содержит некоторые пробелы, но, по сути дела, является научным фактом. Ученые-эволюционисты и другие критики скептически полагают, что теория разумного замысла является неприкрытым ребрендингом библейского креационизма и нарушает основополагающий принцип разделения церкви и государства.
Было бы замечательно, если бы эти дебаты вышли из неконструктивной плоскости, предполагающей выбор между эволюцией и религией, и были направлены в более продуктивное русло. Переформулируем вопрос следующим образом: почему Вселенная выглядит так, как будто специально создана для развития жизни? Разумеется, тот факт, что космос кажется тщательно выверенной средой, приспособленной для распространения жизни, – это просто неопровержимое научное наблюдение, а не ответ на вопрос «Почему?».
На настоящий момент предложено всего три объяснения этой загадки. Первое – «мир создан Богом». Даже если эта точка зрения и верна, она, в сущности, ничего не объясняет. Второе объяснение связано с привлечением так называемого антропного принципа. Некоторые версии такого объяснения серьезно поддерживают биоцентризм, о котором мы и собираемся поговорить. Третье объяснение – это чистый биоцентризм без каких-либо иных обоснований.
Независимо от того, какое из трех объяснений вам ближе, приходится признать, что наш космос сформировался практически случайно. В конце 1960-х уже стало понятно, что если бы Большой взрыв был на миллионную долю сильнее, то космическая материя разлетелась бы во все стороны слишком быстро, а звезды и планеты не успели бы сформироваться. В результате нас бы не существовало. Еще более невероятным совпадением кажется то, что все четыре основных взаимодействия, существующие во Вселенной, и все константы идеально подходят для протекания межатомных взаимодействий, существования атомов и химических элементов, планет, жидкой воды и жизни. Достаточно немного изменить любую из этих констант – и нас бы не существовало.
Вот основные физические константы (и их значения).
Такие жизнеутверждающие физические значения вплетены в ткань реальности, как хлопковые и льняные волокна в хорошую валюту. Наиболее известной из этих констант является, пожалуй, гравитационная постоянная, но постоянная тонкой структуры играет не менее ключевую роль в существовании жизни. Если бы эта величина, называемая «альфа», всего лишь в 1,1 раза или более превышала свое нынешнее значение, в звездах не мог бы протекать ядерный синтез. Постоянная тонкой структуры вызывает столь пристальное внимание, так как в результате Большого взрыва сформировались только водород и гелий – и практически ничего больше. Для существования жизни необходимы кислород и углерод (достаточно сказать о том, что кислород нужен для появления воды), но недостатка в кислороде как раз нет, поскольку он образуется в звездах как один из продуктов ядерного синтеза.
С углеродом все сложнее. Действительно, откуда взялся углерод, важнейший элемент в составе нашего организма? Ответ был найден примерно полвека назад, и как раз на тех «фабриках», где создаются все элементы тяжелее водорода и гелия, – в недрах звезд. Когда массивные звезды взрываются и превращаются в сверхновые, вещество из их ядер вбрасывается в окружающее пространство. Там эта материя смешивается с межзвездным водородом и образует вещества второго поколения, из которых, в свою очередь, формируются звезды и планеты. Когда такие процессы протекают в молодых звездах, эти звезды продолжают обогащаться все более значительными количествами сравнительно тяжелых элементов (металлов), и самые массивные из этих звезд в конце концов взрываются. Процесс повторяется. В нашем родном уголке Вселенной Солнце относится к звездам третьего поколения, а все окружающие его вещества – в частности, те, из которых состоят все живые организмы на Земле, – представляют собой такие троекратно обогащенные сложные строительные материалы.
Вернемся, однако, к углероду. Само его существование обусловлено причудливым нюансом тех ядерных реакций, благодаря которым сияют Солнце и другие звезды. Итак, простейшая ядерная реакция происходит, когда два атомных ядра (как правило, два протона), движущиеся с огромной скоростью, сталкиваются и сливаются в ядро более тяжелого элемента. Обычно получается ядро гелия, но в результате реакций ядерного синтеза могут образовываться и более тяжелые ядра, особенно в старых звездах. Образование углерода в ходе такого процесса является крайне маловероятным, так как в цепочке реакций синтеза от гелия до углерода участвует ряд очень нестабильных ядер. Единственная реакция, в результате которой может синтезироваться значительное количество углерода, требует одновременного слияния трех ядер гелия. Но вероятность одновременного столкновения трех ядер гелия в одну и ту же миллисекунду, даже в раскаленных звездных печах, исчезающе мала. Этот удивительный факт впервые отметил Фред Хойл, который не пользовался авторитетом удачливого азартного игрока, но прославился как человек, впервые раскритиковавший модель стационарной бесконечной Вселенной. Уже в конце 1960-х эта модель действительно бесславно отправилась на свалку истории. Но именно Хойл-игрок правильно отметил, что в глубине звезд должно происходить что-то по-настоящему интересное и даже невероятное. Такой загадочный эффект должен радикально повышать вероятность столкновения трех ядер гелия и в избытке насыщать Вселенную углеродом, который входит в состав всех живых организмов.
Оказалось, что все дело в своеобразном резонансе. Резонансом называется ситуация, в которой разнородные физические явления накладываются друг на друга и вызывают третье, неожиданное физическое явление. Так, в 1940 году в США случилась трагедия: обычный ветер вошел в резонанс с опорами моста Такома-Нэрроуз, штат Вашингтон. В результате мост сильно закачался и обрушился. И вот что удивительно: атомы углерода входят в состояние резонанса при совершенно определенном уровне энергии, как раз достаточном для того, чтобы в звездах образовывалось значительное количество углерода. В свою очередь, углеродный резонанс зависит от величины «сильного взаимодействия» – той силы, которая удерживает вместе все компоненты атомного ядра даже в самых дальних уголках наблюдаемой Вселенной.
Явление сильного взаимодействия по-прежнему остается загадочным, но имеет ключевое значение для существования известной нам Вселенной. Эта сила действует только в пределах атома. Действительно, она сходит на нет так быстро, что почти не ощущается даже вблизи от краев самых крупных атомов. Вот почему огромные атомы – например, атом урана – так нестабильны. Самые отдаленные от ядра протоны и нейтроны в этих атомах располагаются на границе распространения сильного взаимодействия, где оно едва ощутимо. Поэтому некоторые элементарные частицы в этих атомах преодолевают хватку сильного взаимодействия, и атом распадается – образуются другие, более компактные атомы.
Итак, если сильное взаимодействие кажется столь тонко отрегулированным, то мы не можем игнорировать и электромагнитные взаимодействия, определяющие природу всех электрических и магнитных связей, присутствующих в атомах. Великий физик-теоретик Ричард Фейнман, рассказывая об этой силе в своей книге «КЭД: странная теория света и вещества», писал: «Вам, конечно, хотелось бы узнать, как появляется это число: выражается оно через или, может быть, через основание натуральных логарифмов? Никто не знает. Это одна из величайших проклятых тайн физики: магическое число, которое дано нам и которого человек совсем не понимает. Можно было бы сказать, что это число написала “рука Бога” и “мы не знаем, что двигало Его карандашом”. Мы знаем, что надо делать, чтобы экспериментально измерить это число с очень большой точностью, но мы не знаем, что делать, чтобы получить это число на компьютере, не вводя его туда тайно!»
Это число равно 1/137, когда все ячейки заполнены, и представляет собой постоянную тонкой структуры. Постоянная тонкой структуры описывает еще одну из четырех фундаментальных сил, которые обеспечивают существование атомов, а значит – и всей наблюдаемой Вселенной. Стоит минимально изменить значение этой величины – и нас бы не существовало.
Такие странные факты оказывают сильнейшее влияние на современные космологические представления. В конце концов, разве не должны космологические теории правдоподобно объяснять, почему мы живем в такой невероятной реальности?
«Нисколько», – считал физик Роберт Дикке (1916–1997) из Принстонского университета. Статьи на данную тему он писал в 1960-е годы, в 1974 году они были доработаны Брэндоном Картером. Предложенная Картером концепция получила название «антропный принцип». Картер писал, что в реальности, которую мы можем наблюдать, «должны существовать именно такие условия, которые необходимы для присутствия нас, наблюдателей». Иными словами, если бы сила тяжести была чуть-чуть мощнее, а Большой взрыв – немножечко слабее, из-за чего длительность существования Вселенной существенно сократилась бы, не было бы нас с вами, тех, кто может об этом задуматься. Поскольку мы существуем, Вселенная должна быть именно такой, и ничего удивительного в этом нет. Точка.
В соответствии с такой логикой «космологическое благоволение» кажется неудивительным. Наше, казалось бы, чрезвычайно удачное, подозрительно подходящее местоположение с именно таким диапазоном температур, физической и химической средой – это совокупность условий, необходимых для появления жизни. Если мы существуем, то именно такую Вселенную и должны видеть.
Этот логический ряд сегодня именуется слабой версией антропного принципа (WAP). Сильная версия данного принципа, которая еще более вторгается в пределы философии, но при этом убедительно поддерживает биоцентризм, формулируется так: «Вселенная должна обладать такими свойствами, которые допускают в ней развитие жизни, так как она, очевидно, бла “задумана” таким образом, чтобы в ней рано или поздно могли возникнуть и развиться существа-наблюдатели». Однако без биоцентризма сильная версия антропного принципа не позволяет объяснить, почему Вселенная должна обладать свойствами, поддерживающими жизнь. Покойный физик Джон Уилер (1911–2008), автор термина «черная дыра», шел еще дальше и отстаивал концепцию, которая сегодня известна под названием «антропный принцип соучастия» (PAP). Согласно этому варианту антропного принципа наличие наблюдателей является необходимым условием существования Вселенной. Так, по теории Уилера, древняя Земля, на которой еще не зародилась жизнь, находилась в неопределенном состоянии, как кот Шредингера.[14] Когда появляется наблюдатель, доступные для наблюдения аспекты Вселенной должны разрешиться в конкретное состояние. Земля в таком состоянии еще очень напоминает безжизненную планету. Таким образом, Вселенная, лишенная жизни, могла сформироваться в определенном виде лишь постфактум, после зарождения жизни. Поскольку время – это иллюзия нашего сознания, в чем мы вскоре убедимся, все эти выкладки о «до» и «после» не вполне корректны и приводятся здесь только для наглядности.
Поскольку Вселенная находится в неопределенном состоянии до тех пор, пока не выходит из него под действием наблюдателя, а при выходе из такого неопределенного состояния оформляются и фундаментальные константы, подходим к следующему выводу. Переход в конкретное состояние должен происходить таким образом, чтобы в такой свершившейся Вселенной могла существовать жизнь. Соответственно, биоцентризм согласуется с умозаключениями Джона Уилера и строится на их основе, помогая понять, к чему нас ведет квантовая теория. Биоцентризм предлагает решение антропной проблемы, уникальное и более логичное, чем все существующие альтернативы.
Притом что вторая и третья из вышеописанных формулировок антропного принципа убедительно поддерживают биоцентризм, большинство астрономов осторожно соглашаются лишь с первой, самой простой версией этого принципа. «Мне нравится слабая версия антропного принципа, – сказал астроном Алексей Филиппенко из Калифорнийского университета одному из авторов книги в ответ на вопрос, что он думает об этих теориях. – Если им правильно пользоваться, он довольно удобен при прогнозировании». Затем он добавил: «Достаточно немножечко изменить эту, казалось бы, скучную Вселенную – и уже некому было бы скучать».
Да, но в том-то и дело, что изменить Вселенную таким образом невозможно!
Однако следует быть честными и для полноты картины упомянуть все точки зрения. Так, некоторые критики полагают, что слабый антропный принцип может быть всего лишь примером порочного круга умозаключений либо удобной лазейкой, позволяющей не объяснять исключительно сложной физической организации Вселенной. В 1989 году философ Джон Лесли написал в своей книге «Вселенные»: «Человек, стоящий перед расстрельной командой из ста солдат, очень удивится, если после залпа в него не попадет ни одна пуля. Конечно, он мог бы подумать: “Все они просто промахнулись. Если бы в меня попали, то я бы сейчас уже ни о чем не думал”. Но любой здравомыслящий человек захочет узнать, как могло произойти такое крайне маловероятное событие».
Биоцентризм объясняет, почему «в нас не попала ни одна пуля». Если Вселенная является творением жизни, то просто не может возникнуть Вселенная, не допускающая существования жизни. Такая логика отлично согласуется с квантовой теорией и «соучастной Вселенной» Джона Уилера. В соответствии с теорией соучастной Вселенной наблюдатель необходим для того, чтобы Вселенная начала существовать (воплотилась). Ведь если даже допустить, что Вселенная существовала задолго до появления жизни, то такая Вселенная находилась в неопределенном вероятностном состоянии, пока в ней не появились наблюдатели. Некоторые варианты организации Вселенной, или даже абсолютное их большинство, непригодны для жизни. Однако, когда начинается наблюдение, Вселенная схлопывается в реальное состояние. Это реальное состояние должно быть именно таким, чтобы допускать существование наблюдателя, присутствие которого и вызвало коллапс волновой функции. В контексте биоцентризма парадокс «Вселенной Златовласки» разрешается, а роль сознания в формировании Вселенной становится предельно ясной.
Итак, возможно, мы имеем дело с крайне маловероятным совпадением. В основе его лежит тот неоспоримый факт, что космос мог иметь любые свойства, но на самом деле свойства мироздания именно таковы, как будто космос биоцентричен. Так или иначе, представление об «абсолютно случайном» космосе, который мог бы регулироваться любыми силами в любом диапазоне значений, но непостижимым образом идеально подогнан для существования жизни, кажется практически невозможным, а то и откровенно глупым.
Если же все вышесказанное кажется вам слишком абсурдным, давайте разберемся, в какую альтернативу предлагает нам поверить современная наука: вся Вселенная, которая идеально подходит для нашего существования, мгновенно возникла абсолютно из ничего. На самом деле разве можно в это поверить? Уже прошло примерно 14 миллиардов лет с того момента – и разве есть хотя бы одно убедительное объяснение тому, что в мире образовалось более триллиона триллионов триллионов тонн материи из «пшика». Разве мы можем объяснить, как заурядные молекулы углерода, водорода и кислорода могли случайно сгруппироваться таким образом, что из них возникли чувствующие и сознающие существа, которые теперь пользуются своими возможностями восприятия, чтобы оценить вкус хот-дога и мелодию блюза? Как любой мыслимый естественный случайный процесс мог в течение миллиардов лет смешать отдельные молекулы таким образом, чтобы получился дятел или Джордж Клуни? Кроме того, может ли кто-нибудь вообразить себе границы космоса? Он бесконечен? Кстати, а каким образом элементарные частицы до сих пор возникают из ничего? Попробуйте также представить себе любые из воображаемых «других измерений», которые должны существовать повсюду, если космос состоит из неразрывно связанных струн и петель. Попробуйте объяснить, как обычные химические элементы могут сгруппироваться и перегруппировываться снова и снова таким образом, чтобы состоящие из них люди могли приобретать самосознание и не любить макароны с сыром? Наконец, остается открытым вопрос, как десятки физических констант и сил оказались настолько тонко настроены для поддержания жизни?
Разве не очевидно, что наука лишь претендует на объяснение фундаментальных законов мироздания?
Наука постоянно напоминает нам о том, каких впечатляющих успехов мы достигли в описании внутренних процессов, протекающих в нашем организме, как хорошо изучили механику физических тел, какие изумительные новые устройства мы умеем конструировать из разнообразного сырья. При этом она отделывается просто смешными «объяснениями» природы космоса в целом. Спасибо науке, что у нас есть телевидение высокой четкости и гриль Джорджа Формана.[15] Однако очень сложно всерьез воспринимать объяснения фундаментальных проблем мироздания, внушающие не больше доверия, чем игра в наперстки.
Итак, мы можем сформулировать следующий принцип биоцентризма.
Первый принцип биоцентризма: восприятие реальности – это процесс, в котором непосредственно участвует наше сознание.
Второй принцип биоцентризма: наши внешние и внутренние ощущения неразрывно связаны. Они не могут быть разделены, как две стороны одной медали.
Третий принцип биоцентризма: поведение элементарных частиц – на самом деле любых частиц и объектов – неразрывно связано с наличием наблюдателя. При отсутствии сознающего наблюдателя все элементы реальности в лучшем случае существуют в неопределенном состоянии и представляют собой вероятностные волны.
Четвертый принцип биоцентризма: без участия сознания «материя» пребывает в неопределенном вероятностном состоянии. Если Вселенная и существовала до появления сознания, то только в вероятностном состоянии.
Пятый принцип биоцентризма: вся организация Вселенной объяснима только с позиций биоцентризма. Вселенная тонко настроена для поддержания жизни, и это совершенно логично, если жизнь создает Вселенную, а не наоборот. Вселенная – это просто полностью непротиворечивое пространственно-временное представление самой себя.
Глава 9. Совсем нет времени
За кругом земель, за хором планет, где ни мрак, ни свет, ни времени нет.
Эдгар Аллан По. Страна сновидений[16]
Квантовая теория заставляет нас все сильнее сомневаться в существовании времени – по крайней мере в том виде, как мы его воспринимаем. Поэтому давайте обсудим эту удивительно древнюю научную проблему. Несмотря на то, какой несущественной она может показаться на первый взгляд, вопрос наличия или отсутствия времени чрезвычайно важен при внимательном изучении организации космоса.
Согласно концепции биоцентризма наше восприятие существования как движения вперед в потоке времени на самом деле является результатом неосознаваемой вовлеченности в мир бесконечных процессов и их исходов. Поэтому ход времени только кажется ровным и непрерывным.
В каждый момент мы находимся в состоянии, которое было впервые описано около двух с половиной тысяч лет назад философом Зеноном Элейским. Зенон предложил парадокс, который назвал «стрела». Исходя из логической посылки о том, что ни один предмет не может находиться в двух местах одновременно, он пришел к выводу, что стремительно летящая стрела в каждый момент своего движения находится только в одном месте. Но если в данный момент она находится в конкретном месте, то должна быть неподвижной. Иными словами, стрела в каждое мгновение должна занимать лишь одно место в пространстве, и из таких неуловимых положений складывается ее траектория. Таким образом, логика подсказывает, что движения как такового не существует, любое движение – это последовательность отдельных событий. Здесь мы подходим к первому признаку того, что движение абстрактного времени, в целом подобное движению конкретной стрелы, есть не свойство окружающего мира, а проекция неких процессов, протекающих в нашем сознании. Время – это способ логической связи явлений, которые мы наблюдаем вокруг. В таком случае время является чертой не объективной, а субъективной реальности.
Действительно, реальность времени уже давно казалась сомнительной и философам, и физикам, проявлявшим в этом странное единодушие. Первые полагали, что время – это идеальная сущность, которая обретается только в нашем разуме. Сами же идеи – это нейроэлектрические события, происходящие строго в настоящий момент.
Философы также настаивают, что будущее – не что иное, как вымышленный конструкт, предположение, клубок мыслей. Поскольку само мышление протекает только в настоящем, возникает вопрос: а где же оно, время? Существует ли время само по себе, вне человеческих представлений, которые являются лишь логическими упрощениями наших действий или описанием процессов и событий? Итак, сама логика заставляет усомниться в существовании чего-либо за пределами «вечного сейчас». Даже человеческие мысли о прошлом или грезы наяву происходят только в настоящем.
Физики, в свою очередь, приходят к выводу, что все работоспособные модели реальности – от законов Ньютона до эйнштейновских уравнений поля и квантовой механики – не включают в себя фактора времени. Все они симметричны времени, то есть не зависят от него. Время – это концепция, связанная с протеканием, если, конечно, не говорить об изменениях во времени, например об ускорении. Но мы вскоре убедимся, что такие изменения (обычно обозначаемые греческой заглавной буквой «дельта», ) и время – это не одно и то же.
В популярной литературе время часто именуется «четвертым измерением». Обычно такая формулировка приводит человека в замешательство, поскольку в повседневной жизни время ничуть не напоминает три пространственных измерения. Вспомним школьный курс геометрии и опишем три этих измерения.
Линии считаются одномерными сущностями в любых контекстах, кроме теории струн. В теории струн допускается существование и многомерных линий. Согласно теории струн, нити, состоящие из энергии и частиц, настолько тонкие, что напоминают сильно вытянутые точки, несоотносимые с конкретными координатами. Толщина струн настолько ничтожна, что соотносится по размеру с диаметром атомного ядра примерно так же, как величина протона и мегаполиса.
Плоскость, примером которой является тень на ровной стене, имеет два измерения – длину и ширину.
У твердых тел, которые бывают, в частности, шарообразными и кубическими, уже три измерения. Иногда говорят, что реальный шар или куб состоит из четырех измерений и именно четвертое измерение геометрического тела позволяет ему стабильно существовать. Поскольку тело может не только долго существовать, но и изменяться, мы полагаем, что у него есть еще какая-то составляющая, не сводимая к трем измерениям. Эту составляющую мы именуем временем. Но что же такое время – идея или реальный феномен?
С научной точки зрения кажется, что без времени не обойтись практически в любой дисциплине. Так, второй закон термодинамики кажется бессмысленным, если в нем не учитывать время. Второй закон термодинамики описывает энтропию (процесс распада сложноструктурированных систем на слабоструктурированные). Бытовой пример энтропии – беспорядок, который постепенно возникает на дне платяного шкафа. Энтропия может накапливаться только с течением времени и без времени не имеет смысла.
Представьте себе стакан с газировкой, в котором лежат кубики льда. Сначала эта смесь является хорошо структурированной. Существуют четкие границы между льдом, жидкостью и пузырьками газа. При этом температура льда и жидкости различается. Но если мы взглянем на этот стакан позже, то лед растает, газ исчезнет (газировка выдохнется), а содержимое стакана станет однородным, без следов той структуры, которая еще недавно наблюдалась в сосуде. Далее жидкость будет лишь испаряться, никаких других изменений с ней не случится.
Такие изменения, связанные с распадом сложных структур и приводящие к однородности, случайности и инертности, – это и есть энтропия. Процессы энтропии протекают во всей Вселенной. Практически все физики сходятся во мнении, что в долгосрочной перспективе энтропия будет определяющим космологическим фактором. Сегодня во Вселенной можно наблюдать отдельные жаркие точки – это звезды, подобные нашему Солнцу. Звезда испускает тепло и потоки элементарных частиц в окружающее ее холодное пространство. Существующие в настоящее время космические структуры постепенно распадаются в ходе энтропии. Этот процесс однонаправленный и связан с общим упрощением организации окружающего мира.
В классической науке энтропия имеет смысл только с учетом хода времени, так как этот процесс развивается во времени и является необратимым. На самом же деле энтропия определяет стрелу времени. Без энтропии время лишено всякого смысла.
Но многие физики оспаривают это «общепринятое убеждение», связанное с энтропией. Ее суть может не только заключаться в постепенном разрушении сложных структур и дезорганизации (считается, что такие процессы направлены из прошлого в будущее), но и быть проявлением совершенно случайных действий. Тела движутся. Молекулы движутся. Это происходит здесь и сейчас. Их перемещения спонтанны. Рано или поздно наблюдатель заметит распад структур, которые ранее были более упорядоченными. Причем же тут линейность, стрела времени? Не следует ли считать такую случайную энтропию доказательством несущественности и нереальности времени, а не наоборот?
Допустим, у нас есть комната, наполненная чистым кислородом, а за дверью – другая комната, наполненная чистым азотом. Мы открываем дверь и возвращаемся через неделю. В обеих комнатах будет равномерная смесь из двух газов. Как мы опишем произошедшие изменения? С точки зрения «энтропии» следовало бы сказать, что исходная «аккуратная» организация была утрачена, теперь перед нами беспорядочная смесь двух газов и произшедший процесс смешивания необратим. На этом примере демонстрируется «однонаправленная» природа времени. Но, с другой стороны, здесь просто переместились молекулы. Движение – это не время. Смешивание – естественный результат такого смешивания. Все просто. Прочее – это лишь человеческое восприятие происходящего в соответствии с нашими представлениями о порядке.
В таком случае результирующая энтропия и утрата структуры обусловлены лишь тем, что наш мозг рано или поздно перестает улавливать паттерны и порядок в рассматриваемой системе. Вот почему наша наука так нуждается в концепции времени как некоторой реальной сущности.
Разумеется, спор о существовании или несуществовании времени очень древний. Ответ на вопрос этого спора может быть непостижимо сложным, в том числе и потому, что мы выделяем в реальности множество аспектов. Некоторые из них, не менее субъективные, чем наше восприятие времени, лишь кажутся реальными на некоторых уровнях действительности (например, в биологии). На других же уровнях эти аспекты могут быть несущественными или даже несуществующими (скажем, в квантовой механике элементарных частиц). Впрочем, важнее всего именно их иллюзорность.
Здесь стоит сделать одно интересное отступление. В течение последних 20–30 лет физики пришли к следующему выводу. Аналогично тому, как у всех тел должна быть форма, у времени должно быть подобное свойство, а именно – направление. Далее возникли споры о том, можно ли изменить направление стрелы времени. Даже Стивен Хокинг предположил, что, когда расширение Вселенной сменится сжатием, время также пойдет в обратном направлении. Правда, позже он изменил свое мнение. В любом случае идея времени, идущего вспять (которую так и не удалось развить), оказалась не столь немыслимой, как могло показаться.
Подобные гипотезы вызывают в нас протест, ведь здравый смысл подсказывает, что в таком случае следствие будет предшествовать причине, чего просто не может быть. Например, серьезная автомобильная авария превратится в жуткий спектакль: мы увидим, как искалеченные люди мгновенно исцеляются без всяких шрамов, искореженные машины отпрыгивают друг от друга, одновременно разглаживаясь на месте удара и ремонтируясь. Всем известная рекомендация о том, что за рулем не следует разговаривать по мобильному телефону, в данном случае не только смешна, но и лишена всякого смысла.
Однако существует контраргумент, согласно которому происходящее не казалось бы нам нонсенсом. Ведь наши мыслительные процессы также шли бы в обратном направлении, и мы не заметили бы никаких причинно-следственных противоречий.
Правда, такие неразрешимые вопросы и явно абсурдные построения исчерпываются, если правильно расценивать природу времени. Как было указано выше, время – это биоцентрический конструкт, явление биологическое, а не абсолютное. Время требуется лишь для упрощения повседневной деятельности и регулирует мысленные последовательности у некоторых живых организмов. Итак, время – это механизм для функционального облегчения жизнедеятельности.
Чтобы все это осмыслить, предположим, что вы смотрите фильм о турнире лучников, держа в уме зеноновский парадокс «стрела». Стрелок отпускает тетиву, стрела летит. Оператор снимает путь стрелы от лука до мишени. Вдруг проектор останавливается, и вы видите застывшую стрелу в отдельном кадре. То есть вы рассматриваете стрелу, остановившуюся в процессе полета, чего в реальности никак не могли бы сделать. Пауза в фильме позволяет вам определить положение стрелы с очень большой точностью. Стрела только что миновала трибуну и находится на высоте около шести метров. Но вы уже потеряли всю информацию о ее движении. В кадре стрела никуда не летит, ее скорость равна нулю. Путь стрелы, то есть ее траектория, также неизвестен. Он неопределенный.
Чтобы точно определить положение стрелы в конкретный момент, необходимо заключить ее в статичном кадре, как говорится, поставить кино «на паузу».
Напротив, если вы следите за динамикой стрелы, то не можете вычленить из ее полета такой кадр, поскольку движение – это сумма множества кадров. Нельзя одновременно и с равной точностью определить и положение, и динамику стрелы. Точное знание одного из этих параметров означает сильную приблизительность информации о другом. Налицо неопределенность: либо для динамики, либо для положения.
Сначала предполагалось, что подобная неопределенность в экспериментах из области квантовой теории объясняется технологическим несовершенством методов наблюдения и применяемых инструментов, небезупречной методологией. Но вскоре стало понятно, что принцип неопределенности вплетен в саму ткань реальности. Мы видим лишь то, на что смотрим.
Разумеется, все это совершенно логично с точки зрения биоцентризма. Биоцентризм трактует время как разновидность внутреннего чувственного восприятия, свойственную живым организмам. Время лишь «анимирует» перед нашими глазами неподвижные «кадры» пространства, превращая их в события. Разум прокручивает окружающую реальность в определенном темпе подобно тому, как механизм кинопроектора прокручивает пленку. И разум, и проектор выстраивают из неподвижных пространственных состояний серии бегущих картинок. Более того, разум упорядочивает такие события, согласуя их с ходом нашей жизни. Движение формируется у нас в сознании, когда разум объединяет в видеоряд «клетки-кадры». Вы уже догадываетесь: все, что вы видите, в частности эта страница, постоянно пересобирается у вас в голове. Вы читаете эти слова прямо сейчас. Глаза не могут заглянуть под свод черепа; весь воспринимаемый опыт, в том числе визуальные образы, складывается в единый «информационный водоворот» у вас в мозге. Если бы мозг мог на секунду остановить свой «проектор», то вы увидели бы застывший кадр, полностью лишенный динамики, – как киноаппарат, в котором мы увидели неподвижную стрелу.
На самом деле время можно определить как внутреннюю имитацию, связывающую пространственные состояния. Соответствующая физическая величина, которую можно измерять при помощи приборов, называется «импульс» или «количество движения». Пространство можно определить как положение, застывшее в статическом моменте. Соответственно, «движение через пространство» – это оксюморон.
Здесь мы имеем дело с самой сутью принципа неопределенности Гейзенберга. Позиция (положение в пространстве) относится к внешнему миру, а импульс (в котором есть временной компонент, складывающийся из взаимодействия клеток-кадров) относится к внутреннему миру. Проникнув на самые базовые уровни материи, ученые разложили Вселенную на ее простейшие логические составляющие и пришли к выводу, что время просто не относится к внешнему, пространственному миру. Гейзенберг говорил: «Современная наука как никогда ранее испытывает необходимость ответить на древний вопрос о том, насколько наш мозг пригоден для восприятия реальности. Этот вопрос ставит перед нами сама природа, и теперь мы отвечаем на него не так, как раньше».
В качестве еще одной метафоры приведем пример со стробоскопом. Быстрые вспышки света в темноте выхватывают фрагменты стремительно движущихся тел – допустим, это тела танцоров на дискотеке. Наклон, шпагат, щелчок пальцами становятся статичными позами. Движение приостанавливается. Один момент покоя следует за другим. В квантовой механике «позиция» напоминает положение предметов при вспышке стробоскопа. Импульс – это сумма многих кадров, которая воспринимается сознанием как движение.
Компоненты пространства неподвижны, между такими «фрагментами» или «кадрами» ничего нет. Объединение этих «кадров» в динамические процессы происходит в мозге. Возможно, фотограф Эдвард Мейбридж был первым, кто сымитировал этот процесс практически ненамеренно. В конце 1870-х, незадолго до появления кино, Мейбридж смог запечатлеть движение на пленке. Он установил 24 фотоаппарата вдоль беговой дорожки. По дорожке бежала лошадь, которая при этом обрывала тонкие бечевки, каждая из которых спускала затвор своего фотоаппарата. Аллюр лошади анализировали кадр за кадром, как серию изображений. Сумма этих отдельных снимков давала иллюзию движения.
Спустя две с половиной тысячи лет парадокс «стрела» наконец обретает смысл. Зенон, выдающийся представитель элейской философской школы, оказался прав. Прав был и Вернер Гейзенберг, говоривший: «Путь существует с того момента, как вы его увидите». Без жизни нет ни времени, ни движения. Реальность не ждет вас за дверью, не имеет определенных свойств, а разворачивается во всех своих проявлениях лишь перед взглядом наблюдателя и зависит от его действий.
Люди, полагающие, что время – это реальное свойство существующей реальности, логически заключают, что возможны и путешествия во времени. Для того чтобы доказать эту точку зрения, некоторые даже злоупотребляют квантовой физикой, пытаясь обосновать такие путешествия в ее русле. Лишь очень немногие физики-теоретики всерьез воспринимают возможность путешествий во времени, а также возможность существования других временных измерений, параллельных нашему. Не считая нарушения основных физических законов, здесь есть еще одна деталь. Если бы путешествия во времени действительно были осуществимы и люди могли бы переноситься в прошлое, то где они? В истории нет ни одного свидетельства о встречах с таинственными пришельцами из будущего.
Даже ход времени, который кажется вполне ощутимым, воспринимается по-разному, а в реальности определенно изменяется. Мы наблюдаем в телескопы такие уголки пространства, где время как будто пробуждается от летаргического сна (в соответствии с теорией относительности), видим звезды и галактики в том виде, в каком они существовали миллиарды лет назад. Состав времени кажется не менее странным и таинственным, чем состав дешевых сосисок.
Давайте рассмотрим одно из типичных изменений хода времени, поставив простой мысленный эксперимент. Допустим, вы с огромной скоростью летите на ракете прочь от Земли и смотрите из заднего иллюминатора кабины на удаляющуюся планету. Допустим, вы обладаете невероятной зоркостью и, как в телескоп, можете рассмотреть, что сейчас происходит на полигоне космодрома, откуда вы стартовали. Там стоят люди и аплодируют, радуясь успешному запуску ракеты. В каждое мгновение вы все сильнее отдаляетесь от них, свету требуется все больше времени, чтобы преодолеть расстояние между вашими глазами и космодромом. Соответственно, все наблюдаемые события вы видите с все более существенной задержкой. В результате вы видите происходящее как при замедленной съемке, люди аплодируют удручающе вяло. Если физическое тело от нас удаляется, нам обязательно будет казаться, что оно замедляется. Поскольку почти все вещество во Вселенной действительно от нас удаляется, небеса открываются перед нами как при своеобразной замедленной съемке. Практически все события, наблюдаемые в космосе, происходят не в тот момент, когда мы их видим.
Благодаря именно этому явлению удалось понять, что существует скорость света. Это открытие совершил более 200 лет назад норвежец Оле Ремер. Он заметил, что скорость спутников Юпитера регулярно замедлялась, а через полгода становилась прежней. Оказалось, это происходит, когда Земля, двигаясь по околосолнечной орбите, удаляется от Юпитера. Ремер вычислил скорость света с 25 %-ной погрешностью от ее истинного значения. Напротив, в следующие полгода казалось, что бег юпитерианских лун ускоряется. Если бы эти спутники были обитаемыми, а мы снарядили к ним пилотируемую экспедицию, то наши космонавты рассматривали бы этих существ «с ускорением». Подобное ускорение на кинопленке применялось в кино и наиболее известно по походке героев Чарли Чаплина.
Эти иллюзорные, но тем не менее неизбежные искажения приводят к тому, что время действительно замедляется на высоких скоростях и в сильных гравитационных полях. От такого явления уже нельзя отделаться поверхностными объяснениями вроде тех, которыми пытается оправдаться подгулявший супруг, явившийся домой среди ночи. Здесь мы имеем дело с исключительно странным феноменом.
Такой эффект, называемый «релятивистским замедлением времени», обычно остается несущественным, но на субсветовых скоростях он просто поразителен. При достижении 98 % скорости света время течет вполовину медленнее, чем обычно. При достижении 99 % время замедляется уже в семь раз. Причем нам известно, что это действительно так, это реальные данные, а не гипотетические построения. Например, космические лучи бомбардируют молекулы воздуха в верхних слоях атмосферы. Под действием этих лучей молекулы разлетаются на мелкие частицы, как на бильярдные шары, и эти частицы несутся к Земле почти на скорости света. Некоторые из таких микроскопических снарядов пронзают наши тела, где они могут повредить генетический материал и вызвать опасные заболевания.
Но эти субатомные частицы не должны были бы попадать в нас и причинять такой вред. Ведь эти атомные компоненты являются исключительно короткоживущими. Так, мюон обычно существует не дольше миллионной доли секунды, и этого времени недостаточно, чтобы долететь до поверхности Земли. Мельчайшие осколки атомов попадают по нам именно потому, что движутся с огромной скоростью и время для них замедляется. Они могут пронизывать наше тело именно потому, что каждая из таких частиц как будто существует в фантастическом мире, где время течет совсем не так, как у нас. Поэтому релятивистские эффекты далеко не умозрительны; порой они могут вызывать болезни и смерть.
Если бы вы могли прокатиться на ракете, развивающей 99 % от скорости света, то испытали бы на себе семикратное замедление времени. Но сами бы вы этого не заметили. Так, если бы ваше путешествие продлилось 10 лет по корабельному времени, то вы стали бы на 10 лет старше. Но, вернувшись на Землю, вы бы обнаружили, что отсутствовали дома целых 70 лет и никого из ваших друзей уже нет в живых. Знаменитая формула, позволяющая рассчитать замедление времени для любой интересующей вас скорости, приводится в приложении 1.
В таком случае вы на практике испытали бы то, что сейчас кажется лишь теорией. Вы и остальные члены экипажа действительно прожили всего 10 лет, тогда как за то же время на Земле прошло целых 70 лет. Абстрактные аргументы неуместны, ведь 10 лет вашей жизни на корабле оказались равны жизни целого поколения дома.
Вы можете возразить, что время не имеет никакого «основного состояния». Как сама природа определяет, кто должен стареть быстрее, а кто – медленнее? Все уголки Вселенной существуют по одним и тем же законам. Возможно, и вы находились в том же состоянии, что и Земля, так планета тоже удалялась от вас с субсветовой скоростью, а потом приближалась к вам с такой же скоростью. Почему же это вы старели медленнее, а не земляне? Физика позволяет ответить и на этот вопрос.
Вы прожили дольше, соответственно, ответ также заключается в вас. Действительно, ведь это вы были в космическом полете, вы испытали на себе разгон почти до скорости света, а на обратном пути – такое же сильное замедление. Согласитесь, это ваша скорость увеличилась, а не скорость Земли. Весь парадокс исчерпан: тот, кто отправился в путешествие на субсветовой скорости, знает, кто должен испытать на себе замедление времени.
Эйнштейн учил, что время не просто преображается, проходя уникальное полное превращение и изменяя свой темп. При этом также сокращается расстояние – данный феномен оказался совершенно неожиданным. Например, космический корабль, летящий к центру Галактики на скорости 99,9999 99999 % скорости света, испытывает эффект замедления времени в 22 360 раз. За то время, пока корабельные часы успеют отсчитать один год, на Земле пройдет 223 века. На дорогу туда и обратно уйдет всего два года, однако на Земле за это время пройдет немыслимое количество времени – 520 веков. Правда, с точки зрения пилота время будет идти без изменений, а вот расстояние до центра Галактики сократится до одного светового года. Если бы корабль мог лететь со скоростью света, то он должен был бы ощущать себя во всех точках Вселенной сразу. Вероятно, именно это испытывал бы фотон, если бы мог чувствовать.
Все эти эффекты связаны с относительностью – разницей между тем, как мы воспринимаем время, и измерениями времени, которые выполняет кто-то другой. Как минимум это означает, что время, бесспорно, не является постоянной величиной. Любой аспект реальности, который варьируется при изменении обстоятельств, не может быть фундаментальной составляющей реальности и мироздания. Такими базовыми элементами мироздания можно считать скорость света, сознание или даже гравитационную постоянную.
Развенчание времени из одной из основ фактической реальности в проявление субъективного опыта, вымысел или даже социальную условность – важнейший пункт биоцентризма. В сущности, время не является реальностью, а представляет собой лишь вспомогательную систему, совместно выработанную разметку для описания повседневной жизни. Итак, у нас появляется еще одно серьезное основание усомниться в нашем привычном представлении об «окружающей Вселенной».
Но даже если время является вспомогательным биологическим механизмом, можно все равно задаться вопросом: что же именно представляет собой эта неоднозначная сущность, которую мы дробим на краткие фрагменты и о которой любим размышлять? Эйнштейн предложил концепцию пространства-времени, чтобы продемонстрировать, как можно непротиворечиво описать движение объектов независимо от системы координат и от искажения времени и пространства, обусловленного действием скорости или гравитации. В ходе таких исследований Эйнштейн пришел к выводу, что, хотя скорость света в вакууме и не изменяется ни при каких обстоятельствах, в любой точке наблюдения, другие величины – расстояние, длина и время – не являются столь же неизменными.
Человек постоянно пытается упорядочить окружающую реальность в социологическом и научном отношении, поэтому располагает предметы и события в пространственно-временном континууме. Возраст Вселенной – 13,7 миллиарда лет, возраст Земли – 4,6 миллиарда лет. Вид Homo erectus (человек прямоходящий) появился на нашей планете несколько миллионов лет назад, но нашим предкам потребовались сотни тысяч лет, чтобы изобрести земледелие. Около 400 лет назад Галилей поддержал гипотезу Коперника о том, что Земля вращается вокруг Солнца. Дарвин открыл законы эволюции в середине XIX века, будучи на Галапагосских островах. Эйнштейн сформулировал специальную теорию относительности в 1905 году, когда работал в швейцарском патентном бюро.
Итак, в механистической Вселенной, описанной Ньютоном, Эйнштейном и Дарвином, время можно сравнить с журналом, в котором записываются события. Мы представляем себе время как континуум, движущийся вперед, из прошлого в будущее. Время накапливается, так как человек и другие существа – последовательные материалисты, жестко запрограммированные на линейное мышление. Время – это ежедневное выполнение запланированных дел и поливка цветов. Тахта, на которой моя знакомая Барбара спала со своим супругом Юджином, когда он еще был жив, много лет стоит в комнате, а вокруг тахты копится всякий хлам.
Итак, давайте предположим, что время не является абсолютной реальностью, а напоминает что-то вроде звукозаписи. Когда мы слушаем старую пластинку, сама запись не меняется. Мы можем ставить иглу в разных местах пластинки и прослушивать определенные отрывки записи. Это мы называем настоящим. Если на пластинке записаны песни, то часть из них располагается до мелодии, которую мы сейчас слушаем, другая часть – после. Эти отрезки можно сравнить с прошлым и будущим. Давайте рассмотрим с такой точки зрения каждый момент времени, протекающего в реальности. Запись никуда не девается. Все отдельные «сейчас» (все песни с пластинки) существуют одновременно, хотя мы можем воспринимать мир (или слушать запись) только фрагмент за фрагментом. Нам не кажется, что вокруг то и дело поется песенка «Звездная пыль»,[17] поскольку воспринимаем время линейно.
Если бы Барбара[18] могла просматривать моменты из всей своей жизни, то есть ставить иглу в любое место этой «пластинки», другими словами, воспринимать время нелинейно, то она могла бы посмотреть на меня и в 2006 году, когда мне исполнилось 50, и когда я только научился ходить, и подростком, и стариком – все в одно и то же время.
В конце концов, даже Эйнштейн признавался: «Вот и Бессо (один из самых старых его друзей) ушел из этого странного мира немного раньше меня. Это ничего не значит. Для таких людей, как мы… различие между прошлым, настоящим и будущим – всего лишь упрямая иллюзия».[19]
Представление о времени как о фиксированной сущности – это плод человеческого воображения. Не менее фантастично и мнение о том, что мы живем на острие стрелы времени. А представления о том, что существует необратимый однонаправленный континуум событий, связанный со всеми галактиками, звездами и Землей, – полнейший вымысел. Пространство и время – это всего лишь формы, в которых животное сознание воспринимает реальность. Точка. Мы не в силах расстаться с этими убеждениями, как черепаха с панцирем. Но вокруг нас просто не существует абсолютной самодостаточной матрицы, в которой физические события происходили бы независимо от жизни.
Но давайте вернемся к более фундаментальному вопросу. Барбара хочет разобраться в устройстве часов. «У нас есть высокоточные механизмы, например атомные часы, при помощи которых мы измеряем время. Если время можно измерить – разве это не значит, что оно существует?»
Это хороший вопрос. В конце концов, мы же меряем бензин литрами или канистрами и платим ровно за такое количество бензина, который залили в бак. Можем ли мы столь же скрупулезно отсчитывать нечто несуществующее?
Эйнштейн отмахивался от этой проблемы, просто говоря: «Мы измеряем время при помощи часов. Мы измеряем пространство при помощи мерной рейки». Физики делают акцент на измерении. Однако с тем же успехом можно сделать акцент и на «мы», то есть на наблюдателе, что и делается в этой книге.
Но если пример с часами вас слишком озадачивает, давайте подумаем над следующим вопросом. Мы можем измерять время, но означает ли это, что время физически существует?
Часы – это ритмичный прибор, то есть при работе он постоянно воспроизводит один и тот же процесс. Человек ориентируется на ритм некоторых событий, например на тиканье часов, и отсчитывает в зависимости от этого ритма ход других событий, в частности вращение Земли. Но это не время, а сравнение событий. В течение многих лет древние люди подмечали, что многие природные процессы ритмичны – таковы были вращение Солнца и Луны, разливы Нила. Эти явления натолкнули нас на создание других эталонов ритма, позволяющих отслеживать взаимосвязи других событий. Все это делалось исключительно для сравнения одних ритмов с другими. Чем более регулярным и цикличным было движение, тем лучше оно подходило для таких измерений. Было замечено, что если подвесить грузило на струне длиной около одного метра, то эта конструкция качнется в одну сторону примерно за одну секунду. Именно такая длина маятника упоминается в первом определении метра, причем само слово «метр» родственно словам «мера» и «измерение». Позже было открыто удобное свойство кристаллов кварца – оказалось, что если воздействовать на них слабыми электрическими импульсами, то эти кристаллы вибрируют ровно 32 768 раз в секунду. Именно это явление лежит в основе работы большинства современных наручных часов. Такие искусственные устройства, генерирующие ритм, мы называем часами. В наручных часах ритмичность обеспечивается процессом очень высокой частоты, но есть и гораздо более неспешные ритмичные процессы – например, движение Солнца, применяемое для измерения времени на солнечных часах. Солнечные часы отбрасывают тень, длина и положение которой меняется в зависимости от того, как относительно друг друга располагаются Земля и Солнце. Правда, механические часы не слишком точны, так как их циферблаты и шестеренки изменяют размер под действием температуры. Гораздо более точны атомные часы, в которых используется ядро цезия. Такое ядро остается в определенном состоянии спина, только если постоянно подвергается воздействию электромагнитного излучения и через него проходит ровно 9 192 631 770 электромагнитных волн в секунду. Поэтому секунду можно определить (и действительно такое определение считается официальным) как сумму именно такого количества «биений» в ядре цезия-133. Во всех описанных случаях человек использует ритмичность конкретных событий для отсчитывания хода других событий. Но это всего лишь события, а не время.
Кстати, все естественные процессы, характеризующиеся регулярностью и цикличностью, могут использоваться (и иногда действительно используются) для отслеживания времени. Морские приливы, ход Солнца по небу, фазы Луны – вот наиболее значительные периодические процессы, наблюдаемые в природе. Даже более обыденные и прозаические естественные события могут применяться для отсчета времени, пусть и не с такой точностью, как часы. Таяние льда, взросление ребенка, гниение яблока на земле – подойдет практически что угодно.
Подобные процессы вполне могут быть искусственными. Например, волчок вертится в течение некоторого времени, а потом останавливается. Можно сравнить длительность вращения волчка с периодом, который уходит на таяние кубика льда в жаркий день, и подсчитать, сколько раз успеет обернуться волчок, пока растает кубик. Допустим, 24 оборота – один кубик. После этого мы можем предположить, что один «день» ледяного кубика состоит из 24 «часов», где каждый час равен обороту кубика. Затем ничто не мешает нам пригласить Барбару на чай к 2,5 таяния кубика либо к 60 оборотам волчка, в зависимости от того, какую единицу отсчета времени мы выберем. Вскоре будет вполне понятно, что на самом деле время – это просто сменяющиеся события.
Мы привыкли считать время физической величиной, так как сами изобрели приборы-часы. Часы просто работают гораздо более ритмично, чем гниют яблоки или расцветают яблони. На самом деле в реальности происходит только движение, обычное движение, а любой акт движения свершается в настоящем. Разумеется, мы отслеживаем время и потому, что одно универсально согласованное событие (например, возникновение цифр 20:00 на наших циферблатах) уведомляет нас о другом событии, например о начале нашей любимой телепередачи.
Нам кажется, что мы живем на острие времени. Психологически это очень удобно, так как подобное предположение помогает нам чувствовать себя живыми. Мы на кромке времени, завтра еще не наступило. Будущее еще не разыграно. Большинство из наших потомков еще не родились. Все грядущее – великая тайна, зияющая пустота. Жизнь расстилается перед нами. Мы несемся по жизни, пристегнувшись к ветровому стеклу поезда времени, который неуклонно мчится вперед, в неизведанное будущее. Позади нас – вагон-ресторан, спальные вагоны, служебный вагон для отдыха проводников, а также многие километры рельсов, оставшиеся за спиной. Прошлое – это часть истории Вселенной. Абсолютное большинство наших предков уже умерли, причем о многих из них нам не известно ровно ничего. Все прошлое уже минуло, ушло навеки. Но такое субъективное восприятие жизни – всего лишь очень стойкая иллюзия, трюк нашего разума, пытающегося вместить природу в постижимые рамки, где за одним днем календаря следует другой, лето сменяет весну и так пролетают годы. В биоцентрической Вселенной время не является последовательным, хотя наши привычки заставляют нас верить в обратное.
Если все время действительно течет в будущее, разве не поразительно, что мы все время остаемся на его острие и время не обгоняет нас ни на мгновение? Вообразите себе все дни и часы, которые истекли с начала времен. Теперь попробуйте взгромоздить все эти дни друг на друга как стулья и сядьте на самый верхний из них. Если же вам больше нравится аналогия со скоростью – вновь пристегнитесь к ветровому стеклу этого поезда.
Наука не в силах объяснить, почему вся наша жизнь протекает именно на кромке времени, между прошлым и будущим. Согласно современной физиоцентрической картине мира это просто случайность, один из мириад шансов.
Скорее всего, человек воспринимает время как длительный плавный процесс, потому что постоянно думает. Мышление происходит «слово за словом», именно в таком ритме мы представляем и предвосхищаем события и идеи. В редкие моменты просветления или ментальной опустошенности либо когда совершенно новые переживания требуют от нас всецело сконцентрироваться на собственном сознании этот плавный процесс сменяется невыразимо прекрасным ощущением свободы или всецелым желанием устранить свалившуюся на тебя беду. В такие моменты, свободные от мышления, время всегда течет по-особенному. Например, «я помню, что вся авария прокручивалась передо мной, как при замедленной съемке».
Итак, с биоцентрической точки зрения, время не существует во Вселенной независимо от живых существ, способных его наблюдать, а в самом строгом смысле и вообще не существует. Но давайте вновь вспомним о Барбаре. Выращивая детей, старея и особенно остро ощущая ход времени, когда умирают наши любимые, мы, люди, и формируем наши представления о ходе и существовании времени. Наши дети становятся взрослыми. Мы стареем. Они стареют. Никого не щадят годы. Вот что такое для нас время. Оно неотделимо от нас.
Теперь мы готовы сформулировать шестой принцип биоцентризма.
Первый принцип биоцентризма: восприятие реальности – это процесс, в котором непосредственно участвует наше сознание. Если бы «внешняя» реальность существовала, то она по определению должна была бы находиться в пространстве. Но это не имеет значения, так как и время, и пространство являются не абсолютной реальностью, а лишь категориями мышления, помогающими постигать мир.
Второй принцип биоцентризма: наши внешние и внутренние ощущения неразрывно связаны. Они не могут быть разделены, как две стороны одной медали.
Третий принцип биоцентризма: поведение элементарных частиц – на самом деле любых частиц и объектов – неразрывно связано с наличием наблюдателя. При отсутствии сознающего наблюдателя все элементы реальности в лучшем случае существуют в неопределенном состоянии и представляют собой вероятностные волны.
Четвертый принцип биоцентризма: без участия сознания «материя» пребывает в неопределенном вероятностном состоянии. Если Вселенная и существовала до появления сознания, то только в вероятностном состоянии.
Пятый принцип биоцентризма: вся организация Вселенной объяснима только с позиций биоцентризма. Вселенная тонко настроена для поддержания жизни, и это совершенно логично, если жизнь создает Вселенную, а не наоборот. Вселенная – это просто полностью непротиворечивое пространственно-временное представление самой себя.
Шестой принцип биоцентризма: время как таковое не существует вне чувственного восприятия, свойственного человеку и животным. Время – это процесс постижения изменений, происходящих в окружающей нас Вселенной.
Глава 10. Окружающий мир
О боги! Уничтожьте время и пространство
И сделайте счастливыми двух влюбленных.
Александр Поуп, 1728
Как наш живой разум воспринимает мир?
Нас всегда учили, что существует время и пространство и их очевидная реальность подтверждается в каждом дне нашей жизни. Это происходит каждый раз, когда мы переходим из точки А в точку B, каждый раз, когда пытаемся что-то достать. Большинство из нас в повседневной жизни не задается абстрактными вопросами о пространстве. Пространство, как и время, является совершенно неотъемлемой частью нашей жизни. Размышлять о пространстве – все равно что о ходьбе или о дыхании.
«Разумеется, пространство существует, – скажете вы, – ведь мы в нем живем. Мы в нем двигаемся, ездим, строим. Мили, километры, литры, метры – вот лишь некоторые единицы, которыми мы измеряем пространство». Мы назначаем встречи в определенных местах – допустим, в Нью-Йорке на углу Бродвея и 82-й улицы, в кафе на втором этаже книжного магазина Barnes & Noble. В речи мы четко указываем те или иные пространственные параметры, которые зачастую сопровождаем информацией о времени. В повседневной жизни мы постоянно говорим о «когда» и «где».
Теория о том, что пространство и время являются всего лишь аспектами чувственного восприятия, присущими животным, – то есть что это черты нашего мироощущения и сознания, – пока слишком нова и абстрактна. Ее сложно понять, а повседневный опыт никак не подтверждает такой трактовки реальности. Напротив, жизнь учит нас, что время и пространство – это черты внешней, а не внутренней реальности, и вполне вероятно, что эта реальность бесконечна. Кажется, что время и пространство ориентируют и связывают весь наш жизненный опыт, являются фундаментальными чертами реальности, но никак не вторичны относительно жизни. Представляется, что пространство и время абсолютно неподвластны человеческому опыту, из них выстраивается та матрица, в которой разворачиваются все события.
Мы, разумные животные, устроены таким образом, что описываем наши переживания себе и окружающим в контексте пространства и времени. История рассказывает о прошлом, располагая людей и события на определенных отрезках времени и пространства. Историческая логика лежит и в основе научных теорий. Это касается и теории Большого взрыва, и описания древних геологических эпох, и теории эволюции. Наш физический опыт включает движение из точки A в точку B, нам известно, что такое параллельная парковка, что такое «стоять на краю пропасти».
Когда мы берем стакан воды с кофейного столика, наше ощущение пространства обычно кажется безупречным. Вода из стакана практически никогда не проливается – так сложно промахнуться при настолько простом движении. Чтобы представить себя самого создателем пространства и времени, а не обычным объектом, подвергающимся их законам, требуется пойти против здравого смысла, жизненного опыта и образования. Каждому из нас потребовалось бы радикально изменить точку зрения, чтобы интуитивно понять, что и пространство и время – это лишь аспекты чувственного восприятия. Ведь следствия такой точки зрения еще более ошеломительны, чем она сама.
Все мы инстинктивно ощущаем, что пространство и время – не вещи, то есть не объекты, которые можно видеть, ощущать, нюхать или пробовать на вкус. Для времени и пространства характерна особая нематериальность. Время и пространство нельзя собрать в горсть и разложить на полке, как ракушки или камешки, найденные на пляже. Физик не может принести в лабораторию время или пространство в пробирке, в отличие от энтомолога, который собирает насекомых, изучает их и классифицирует. Пространство и время в этом отношении стоят особняком. Дело именно в том, что они не относятся к реальности ни с философской, ни с физической точки зрения. Они концептуальны, а значит, являются исключительно субъективными сущностями. Пространство и время – это режимы интерпретации и понимания реальности. Они – часть ментальной логики живого организма, то «программное обеспечение», которое моделирует из наших ощущений многомерные объекты.
Пространство, как и время, – это еще один человеческий конструктор. Нам кажется, что все предметы находятся в огромном контейнере, у которого нет стен. К сожалению, ощутимое восприятие «не-пространства» обычно возможно только в ходе экспериментов, связанных с «изменениями сознания». При таких экспериментах субъекту кажется, что любые произвольные объекты утрачивают реальность и словно перестают быть отдельными элементами.
В данный момент, который мы воспринимаем через призму логики, мы все равно видим, что внешний облик каждого из бесчисленных отдельных объектов, существующих в матрице пространства, сперва требуется узнать и идентифицировать как внешний вид конкретного предмета. Паттерн, состоящий из этих предметов, закрепляется в памяти.
Когда мы смотрим на тривиальные объекты, например на набор тарелок и сервиз на столе, мы воспринимаем каждый предмет как отдельный, а между предметами видим пустое пространство. Это старинная ментальная привычка, сложившаяся у нас. Такое восприятие не вызывает никаких приятных переживаний, не связано с трансцендентным опытом. В ложках и вилках нет ничего необычного. Это элементы реальности, вычленяемые мыслящим разумом и обладающие характерными признаками: цветом, формой, назначением. Мы считаем зубцы вилки отдельными элементами лишь потому, что они имеют название. Напротив, изогнутая часть вилки между рукояткой и зубцами названия не имеет, поэтому не осознается нами как отдельный предмет.
Давайте рассмотрим такие редкие случаи, в которых логически мыслящий разум внезапно сталкивается с совершенно новым визуальным опытом, застающим разум врасплох. Таковы, например, бурно переливающиеся узоры северного сияния, которые особенно красивы в центральной части Аляски. Перед таким зрелищем просто разеваешь рот и забываешь дышать. Все узоры, которые ты видишь, не имеют названия, а при этом еще и постоянно меняются. Мы не замечаем в сполохах северного сияния никаких отдельных объектов, поскольку они существуют вне нашей привычной системы категоризации. При восприятии этого феномена пространство также не ощущается, поскольку объект и его окружение сливаются. Все калейдоскопическое шоу – это единая чудесная новая сущность, не подчиняющаяся законам пространства. Поэтому подобное всеобъемлющее восприятие вполне возможно и в реальности, а не только под действием психоделических препаратов. Для него просто требуется более непосредственное восприятие, а не распознавание, которое всегда основано на подгонке реальности под привычные образцы и концепции. Конечно же, такие «шаблоны» являются выученными, а не подлинно существующими.
Поскольку человеческий язык и воображение определяют, где заканчивается один объект и начинается другой, мы время от времени сталкиваемся со сложными визуальными феноменами или событиями, для которых характерны многообразные цвета и узоры – примером такого события является закат, – и не можем разложить подобное явление на части. Тогда мы просто называем все, что видим, одним словом. Воробей или просветленный мудрец могут просто захлебнуться неописуемым великолепием этой постоянно видоизменяющейся игры контуров и красок, а интеллектуал всего лишь подберет для этой феерии название. После чего, возможно, разразится умной болтовней о других закатах, о том, что по этому поводу пишут поэты, и т. д. Другие примеры – постоянно изменяющиеся контуры летнего облака или бесчисленные струи и всплески в бушующем водопаде. Водопад занимает очень большое пространство, но мы не привыкли рассматривать его вблизи, поэтому мысленно членим его на отдельные «водные детали», а потом называем и идентифицируем их как капли, струи или другие сущности. Мы представляем, что между всеми этими струями и каплями есть пространство, хотя его очертания и постоянно меняются. Сложновато для нас. Итак, мы именуем весь сложный феномен облаком или водопадом, это нормальная ментальная категоризация объектов, разделенных пустым пространством. Поэтому мы воспринимаем окружающий мир четко, не пытаемся осмыслить весь поток ментальных феноменов, а упрощаем то, что видим. Такое зрелище, как Ниагарский водопад, вероятно, никого не оставит равнодушным. Однако он вызывает особенно сильное воодушевление, так как при виде водопада наш разум может ненадолго «растопить» прутья тех ментальных клеток, которыми мы его ограничиваем. Такое зрелище, как водопад, все-таки не совсем лишено реалистичности, поскольку поток воды издает ровный громкий шум. Но этот звук плохо подходит для осмысления.
Старинная буддистская мудрость гласит: «Назови цвета – и ослепишь себя». В этой фразе тонко подмечено, что привычка нашего разума именовать все вокруг приводит к потере огромной доли ощущений, так как подменяет динамичную живую реальность непрерывным потоком ярлыков. Эта мудрость вполне применима и к пространству, которое является просто интеллектуальной концепцией, помогающей разуму воспринимать реальность как последовательность четко определенных символов.
В любом случае пространство является субъективным конструктом, и этот факт уже подтвержден экспериментально (мы подробно рассматривали такие опыты в главах, посвященных квантовой теории). Последние исследования убедительно свидетельствуют, что пространство (расстояние) не существует для запутанных частиц, даже если нам кажется, что две такие частицы очень сильно удалены друг от друга.
Бесконечные моря пространства и времени?
Эйнштейновская теория относительности также позволяет убедиться, что пространство не является ни постоянным, ни абсолютным и, следовательно, его нельзя считать безусловно материальным. В данном случае мы имеем в виду тот факт, что при перемещении с исключительно высокими скоростями пространство сжимается практически в ничто. Когда мы выходим во двор и смотрим на звездное небо, мы можем лишь удивляться, как далеко от нас находятся звезды и какие огромные пустые пространства существуют во Вселенной. Но вот уже на протяжении целого столетия мы снова и снова убеждаемся, что кажущееся разделение между нами и внешним миром является субъективным. Соответственно, пространство не относится к фундаментальным аспектам реальности. Конечно, мы не отвергаем существования пространства, а лишь указываем, что оно является довольно условным. Если бы мы жили в мире с очень высокой силой тяжести или летели к звездам на субсветовой скорости, то расстояние до них казалось бы совершенно другим. Вот реальные цифры: если бы мы направлялись к Сириусу с 99 %-ной скоростью света, около 297 000 километров в секунду, то обнаружили бы, что от нас до Сириуса не более одного светового года, а не 8,6 светового года, как кажется с Земли. Если бы мы пересекли на такой скорости гостиную длиной семь метров и измерили наш путь любым инструментом, то убедились бы, что длина комнаты составляет менее метра. И вот что самое интересное: в обоих случаях – и расстояния от Земли до Сириуса, и расстояния от двери до окна гостиной – речь не идет о «сжатии» пространства под действием какой-то иллюзии. Звезда действительно удалена от нас ровно настолько. Комната действительно имеет менее метра в длину. А если бы мы могли двигаться со скоростью 99,9 999 999 % от скорости света, что совершенно не противоречит законам физики, то гостиная уменьшилась бы в 2236 раз от исходного размера и была бы не больше точки в конце этого предложения. Все предметы, мебель или люди в комнате также стали бы крошечными. Пространство превратилось бы практически в ничто. Где же, спрашивается, эта надежная матрица, в которой мы располагаем такие привычные «предметы»?
Кстати, еще в XIX веке были обнаружены первые признаки того, что пространство может оказаться гораздо более странной и необычной штукой, чем мы могли предположить. В те времена физики еще полагали (как и полагают в большинстве своем до сих пор), что пространство и время являются внешними сущностями, которые никак не зависят от нашего сознания.