Как путешествия во времени могли бы и должны были бы работать

Введение

Всем привет, добро пожаловать на подкаст Mindscape. Я ваш ведущий, Шон Кэрролл. Время! Оно не останавливается, несмотря на все психологические последствия жизни в условиях локдауна. То, как мы воспринимаем время, зависит от обстоятельств, но само время неумолимо движется вперед. Если, конечно, путешествия в прошлое вообще невозможны, как это изображается в бесчисленных научно-фантастических сюжетах. Но имеет ли это смысл? Разве в таком случае мы не смогли бы изменить прошлое, причем настолько радикально, что сами никогда не появились бы на свет? В этом сольном выпуске подкаста я говорю и о физике путешествий во времени, и об их изображении в фантастике. Я объясняю, что законы физики, возможно, допускают путешествия во времени, и рассказываю, как именно это могло бы работать, хотя на самом деле мы пока этого не знаем. А еще я пытаюсь разобраться в некоторых не самых логичных вариантах путешествий во времени, которые показывают в кино. Придумать непротиворечивую теорию, способную объяснить происходящее в «Назад в будущее», совсем непросто, но подкасты - занятие не для слабонервных.

Так получилось, что я был научным консультантом «Финала». Консультантов было много, я был далеко не единственным. Но я помню, как находился в одной комнате со сценаристами, режиссерами и продюсерами, и мы обсуждали путешествия во времени. Время, как-никак, считается одной из областей моей компетенции как физика. И я объяснил, почему у меня есть претензии к «Назад в будущее», почему, на мой взгляд, логика там не сходится и так далее. И тогда кто-то в комнате сказал: «То есть вы хотите сказать, что “Назад в будущее” - это полная чушь?» Я согласился, и в итоге эта реплика появилась в фильме. Думаю, в какой-то совсем небольшой степени я помог ей появиться на свет. И в целом, как мне кажется, в «Финале» с путешествиями во времени справились неплохо. Там осталось немного неясности насчет того, можно ли, отправившись в прошлое, повлиять на него, но все это выглядело гораздо более последовательно и логично, чем, скажем, в «Назад в будущее».

Но знаете, эта реплика всегда немного меня беспокоила. Потому что у меня есть определенный взгляд, своего рода философия того, как ученому следует работать научным консультантом в кино. Ученому очень легко заработать в Голливуде плохую репутацию, если все, что он делает, - слушает, что авторы хотят показать в фильме, и отвечает: «Нет, так нельзя». Есть немало ученых, которые с удовольствием приходят к сценаристам и режиссерам и начинают рассказывать им, чего делать нельзя. Но дополнительные люди для этого им, в общем-то, не нужны. Поэтому мой подход такой: если вам дают уже написанный сценарий или подробный синопсис и вы выступаете научным консультантом, ваша задача не в том, чтобы отчитывать авторов, объяснять им, в чем они ошибаются, или ставить им плохую оценку. Ваша задача - помочь им. Ваша задача - работать на фильм и помочь рассказать как можно более хорошую и интересную историю.

И один из способов правильно настроить себя на эту работу и эту ответственность - мысленно относиться к сценарию как к данным, а не как к теории. Иными словами, не нужно смотреть на сценарий и говорить: «Нет, мне кажется, все работало бы не так. Это не очень точное описание реальности». Для работы со сценарием это плохая установка. Нужно исходить из другого: «В этом мире именно это и произошло». А ученый, который получает данные, то есть результат эксперимента, и отвечает: «Нет, такого не может быть», далеко не продвинется. Как только вы перестраиваете мышление с вопроса «что может происходить, а что не может» на вопрос «так, это произошло, теперь моя задача - придумать этому объяснение», мышление становится гораздо свободнее. И почти всегда можно придумать какое-то объяснение того, как подобное могло произойти.

Поэтому, на мой взгляд, одним из самых сложных фильмов, который можно было бы попытаться привести к логически непротиворечивой картине, был бы как раз «Назад в будущее». Там с путешествиями во времени… скажем так, к логике путешествий во времени относились довольно вольно. И сами сценаристы фильма это признают, они прекрасно это понимают. Но фильм при этом очень любим зрителями, а с точки зрения повествования он прекрасно выполняет свою задачу. Значит, что-то в нем явно работает. И, конечно, истории о путешествиях во времени по-прежнему очень популярны. Недавно Эд Соломон написал в Twitter следующее: «В ближайшие несколько недель у людей будет возможность увидеть изысканно сделанное, нарушающее законы физики, чрезвычайно важное кинематографическое размышление о загадках времени и пространства. А еще выйдет долгожданный “Довод”». Шутка здесь, конечно, в том, что «Довод» - это долгожданный фильм Кристофера Нолана, который только что вышел в прокат. Я его еще не видел, потому что он идет только в кинотеатрах, а мы сейчас находимся в разгар пандемии. Но, насколько я понимаю, всевозможные манипуляции со временем и пространством играют в нем очень важную роль.

Эд Соломон - один из сценаристов другого фильма такого рода, а именно «Билл и Тед». Эд также писал сценарии к оригинальным фильмам о Билле и Теде, и там путешествия во времени, пусть и совершенно в иной форме, тоже являются важнейшими элементами сюжета. Так что фильмы о путешествиях во времени и рассуждения об их логике нам пока не наскучили. Интересно понять, насколько далеко мы вообще можем зайти, пытаясь во всем этом разобраться.

Отсюда и тема этого выпуска. Он будет сольным, ни с кем другим я разговаривать не буду. Мне самому есть что сказать о путешествиях во времени, и я хочу поговорить о том, как они могли бы выглядеть и каким образом в принципе могли бы работать. Какая физика за этим стоит? Что могут сказать об этом общая теория относительности и квантовая механика? Но есть и философская сторона вопроса. Что вообще означало бы существование путешествий во времени? Что это означало бы для причинности, предопределенности и свободы воли?

И наконец, что это означает с точки зрения повествования? Почему истории о путешествиях во времени работают? Как они могут работать и как им следовало бы быть устроенными? Какими принципами можно руководствоваться, пытаясь понять уже существующие истории о путешествиях во времени или, возможно, решив написать собственную? Свести воедино все эти разные вопросы и соображения - пожалуй, одно из самых увлекательных интеллектуальных занятий на свете. И именно для этого существует Mindscape. Итак, начнем.

Как возникли истории о путешествиях во времени

Сегодня мы воспринимаем путешествия во времени практически как отдельный жанр, верно? Существуют миллионы рассказов, фильмов, сериалов и всего прочего о путешествиях во времени, и у этого жанра уже сложился целый набор характерных приемов. Когда кто-то говорит: «Это история о путешествиях во времени», мы заранее представляем себе определенные вещи.

Поэтому интересно, что сами истории о путешествиях во времени вовсе не такие древние. Они существуют не так уж давно. Каждый раз, когда я это говорю, я готов отстаивать свое утверждение, но люди неизменно приводят мне контрпримеры. Разумеется, очень давно существовали истории, которые в том или ином широком смысле можно было бы отнести к рассказам о путешествиях во времени. Но сформулируем так: они не были особенно популярны. Если вы сможете назвать с ходу двенадцать историй о путешествиях во времени, написанных примерно до 1850 года, я буду очень впечатлен.

А вот в середине XIX века такие истории начали становиться по-настоящему популярными. Конечно, Герберт Уэллс написал «Машину времени», кажется, в 1895 году. Да, по-моему, именно в 1895-м. После этого жанр действительно расцвел. Но примерно в те годы, а возможно, и немного раньше, у людей начала всерьез появляться идея о том, что время можно воспринимать как место, куда мы способны отправиться. И мне кажется, что прежде самой этой идеи просто не существовало. Было прошлое, было будущее, но они не воспринимались как места, куда можно попасть.

И очевидно, поскольку «Машина времени» вышла в 1895 году, идея о времени как о месте, куда можно отправиться, возникла не благодаря Эйнштейну, общей теории относительности, пространству-времени или чему-то подобному. Все это появилось только в 1905 году или позднее. Но что-то все-таки навело людей на мысль, что пространство и время в некотором смысле следует воспринимать похожим образом - как своего рода совокупность мест. Некоторые предполагают, что причиной стало распространение механических часов - как больших, так и карманных. Возможно, это и так. Я, честно говоря, не знаю. Было бы интересно, если бы кто-нибудь это исследовал. Но я знаю один из самых ранних текстов, где прямо говорится, что пространство и время следует воспринимать как нечто сходное. Это, как ни странно, длинная поэма Эдгара Аллана По. Незадолго до смерти он написал очень длинное произведение под названием «Эврика», где изложил свои представления о космологии и физике. Поклонники этой поэмы - а их не так много, потому что произведение довольно странное и трудное - любят утверждать, что По предвосхитил такие идеи, как космология Большого взрыва, черные дыры и тому подобное.

Не знаю. По действительно относился к этому серьезно. Он по-настоящему верил в идеи, которые излагал. Но они не основывались ни на экспериментальных данных, ни даже на научных теориях. Всегда можно высказать что-то, что будет отдаленно напоминать научное открытие, сделанное позднее. Однако одну вещь он действительно формулирует совершенно недвусмысленно: пространство и длительность едины. Он очень четко говорит, что пространственные интервалы и временные длительности следует рассматривать как явления одного и того же рода.

И как только вы принимаете эту идею, истории о путешествиях во времени становятся совершенно естественным продолжением. Если пространство, очевидно наполненное местами, куда можно отправиться, в некотором смысле подобно времени, тогда, возможно, и время тоже можно воспринимать как нечто, куда можно отправиться - либо в прошлое, либо в будущее.

И опять же, это еще не совсем пространство-время. Примерно в 1905 году Эйнштейн создает специальную теорию относительности. Причем даже когда он ее сформулировал, он не использовал термин «пространство-время». Это сделал в 1908 году его бывший преподаватель математики Герман Минковский. Он показал, что специальную теорию относительности можно изложить особенно элегантно и убедительно, если мыслить в терминах пространства-времени.

Поначалу Эйнштейн отнесся к этому как к излишнему математическому формализму. Такое в физике действительно иногда бывает. Но в данном случае довольно скоро он изменил свое мнение и признал, что пространство-время - это хороший способ рассуждать о происходящем. Затем он создал общую теорию относительности, в которой пространство-время искривлено, и для нашей дальнейшей истории это будет очень важно.

Но сейчас я хочу подчеркнуть другое: чтобы начать воспринимать время как некое место, теория относительности вам вовсе не нужна. Даже если вы придерживаетесь чисто ньютоновской картины мира, даже если у вас есть только старая добрая классическая механика, где пространство и время по отдельности абсолютны, все равно, чтобы встретиться с кем-то за чашкой кофе, вам нужно сказать и где в пространстве вы встретитесь, и когда во времени. Так что здесь очевидно есть сходство, которое вообще никак не связано с теорией относительности. На самом деле существует очень давний спор, в подробности которого я сейчас вдаваться не буду, - спор между презентизмом и этернализмом. Это два разных подхода к природе времени. Согласно презентизму, реальность, то, что действительно существует, - это мир в настоящий момент. Именно поэтому это и называется презентизмом. В названии здесь никакого подвоха нет. Вы считаете, что существует трехмерная реальность со всем, что происходит прямо сейчас, и именно она по-настоящему существует. Прошлое когда-то существовало, но больше не существует. Будущее будет существовать, но в данный момент как таковое еще не существует.

Этернализм, напротив… И тут небольшое отступление: говорить обо всем этом на обычном человеческом языке очень трудно. Естественные языки просто не предназначены для точного обсуждения столь глубоких идей о пространстве и времени, поэтому иногда приходится немного нащупывать формулировки. Так вот, сторонник этернализма скажет, что все моменты времени одинаково реальны. С точки зрения человека, находящегося в каком-то конкретном моменте четырехмерного мира, есть прошлое, настоящее и будущее. Но все моменты времени и все точки этого четырехмерного мира одинаково реальны. Для этерналиста разные моменты времени действительно во многом похожи на разные точки пространства. Например, если я нахожусь здесь, в Лос-Анджелесе, то Чикаго от меня очень далеко. Но из этого ведь не следует, что я считаю Чикаго нереальным.

Поэтому тот, кто рассматривает пространство и время как равноправные сущности, вполне естественно считает разные моменты времени одинаково реальными. Не реальными в один и тот же момент. Прошлое и будущее не существуют сейчас, но они существуют, если такая формулировка вообще имеет смысл. Вот здесь язык начинает немного нас подводить. В философской литературе эти взгляды иногда связывают с так называемой A-теорией времени для презентизма и B-теорией для этернализма. В философии есть одна очень плохая привычка: брать совершенно нормальные слова, которые действительно что-то означают, и заменять их ничего не говорящими условными обозначениями.

Даже спустя десятилетия после знакомства с этими идеями я никак не могу запомнить, какая из них называется A-теорией, а какая B-теорией. Но A-теория - это теория, в которой время имеет временные категории: есть «сейчас», «будет», «происходит», «произойдет», «произошло». B-теорию, напротив, обычно считают безвременной в грамматическом смысле, то есть без привязки к временам глагола. В ней вещи просто существуют. Не говорится, что они происходят сейчас или что они произойдут потом. В некотором смысле все просто существует.

Я не собираюсь сейчас подробно разбирать, какая из этих теорий правильная, хотя, разумеется, это этернализм. Если хотите подробнее узнать об этих подходах, можете посмотреть видео из моей серии Biggest Ideas in the Universe, где я говорю о времени и его природе и подробно разбираю презентизм и этернализм.

Относительность, пространство-время и блок-вселенная

Когда в начале XX века появилась теория относительности, она нанесла серьезный удар по презентизму. Давайте немного разберемся, что именно говорит теория относительности. Существует специальная теория относительности - первая идея Эйнштейна 1905 года. Общая теория относительности появилась десять лет спустя. Специальная теория относительности утверждает, например, что скорость света одинакова для всех наблюдателей и что количество времени, прошедшего на часах, зависит от того, как именно вы движетесь через пространство-время. Специальную теорию относительности нередко преподают, делая основной упор на сокращение длины, замедление времени и целый набор других эффектов. Но мне кажется, что это не лучший способ понимать ее суть.

Для меня специальная теория относительности прежде всего говорит не только о том, что пространство-время существует и что пространство и время следует объединять в единое четырехмерное пространство-время, но и о том, что само устройство этого пространства-времени оказывается иным, чем мы привыкли думать. В ньютоновской классической механике пространство и время существуют и по отдельности являются абсолютными. Это звучит довольно высокопарно, но что конкретно означает утверждение, что пространство абсолютно и время абсолютно? Вот я сижу у себя в кабинете и могу сказать: «Хорошо, сейчас 13:32». И затем могу спросить: «Что прямо сейчас, в этот самый момент, в 13:32, происходит на какой-нибудь планете, вращающейся вокруг Альфы Центавра?»

В ньютоновской механике это совершенно осмысленный вопрос, потому что четырехмерная Вселенная однозначно разделена на моменты времени. Все согласны между собой: если здесь сейчас 13:32, то можно спросить, что происходит в 13:32 в любом другом месте. А специальная теория относительности говорит: «Пространство-время существует. Есть четырехмерное пространство-время, но не нужно представлять, будто существует какой-то абсолютный способ разрезать его на трехмерные мгновенные срезы, которые мы называем пространством в определенный момент времени». По сути, специальная теория относительности говорит: мыслите локально, а не глобально. Даже не задавайте вопрос о том, что происходит на Альфе Центавра «в тот же самый момент», потому что такой вопрос сам по себе не имеет однозначного смысла. Зато можно спрашивать: «Что показывают часы? Что показывает метровая линейка?» И ответы на эти вопросы у разных наблюдателей вовсе не обязаны совпадать.

Специальная теория относительности заменяет идею абсолютного разбиения пространства-времени на отдельные моменты времени другим фундаментальным правилом: двигаться быстрее скорости света нельзя. Итак, смотрите, здесь возникает довольно странная и непростая вещь. С одной стороны, мы говорим, что пространство-время можно разбивать на отдельные моменты времени. С другой - что нельзя двигаться быстрее света. Эти две идеи даже не выглядят сопоставимыми. Кажется, что это вообще утверждения совершенно разного рода. Так как же одно может заменить другое? Ответ становится понятнее, если мыслить геометрически. И вот здесь формат чисто аудиоподкаста нам немного мешает, прошу прощения. Но представьте себе световые конусы. Многие из вас наверняка видели их на схемах. А если нет, то давайте для начала назовем событием точку одновременно в пространстве и во времени. То есть событие имеет нулевую длительность. Это что-то, происходящее вот здесь, в конкретном месте, в один определенный момент времени.

Правило специальной теории относительности состоит в том, что из такого события ничто не может удаляться быстрее скорости света. Представьте, что в этой точке срабатывает фотовспышка и свет начинает распространяться во всех направлениях. Можно ли побежать достаточно быстро или сесть в ракету и разогнаться так, чтобы догнать свет? Нет, нельзя. Теперь представьте лучи света, расходящиеся во всех направлениях пространства и одновременно движущиеся в будущее. Именно они и образуют световой конус. Если мысленно нарисовать две оси - горизонтальную для пространства и вертикальную для времени, - лучи света будут расходиться под некоторым углом от исходной точки. Это и будет световой конус. В специальной теории относительности ваше будущее - это не вся совокупность событий, которые происходят после текущего момента на каком-то едином для всей Вселенной срезе времени. Ваше будущее - это то, что находится внутри будущего светового конуса.

А события вне светового конуса, например происходящее на Альфе Центавра в тот момент, который я называю «сейчас», не следует относить ни к моему прошлому, ни к моему настоящему, ни к моему будущему. Лучше вообще не мыслить об этом таким образом. Это просто область пространства-времени, до которой я не могу добраться из данного события. Чтобы попасть на Альфу Центавра именно в тот момент, который я называю «сейчас», мне пришлось бы двигаться быстрее света. Само по себе путешествие к Альфе Центавра не требует сверхсветовой скорости, но чтобы оказаться там в строго определенный момент, который для меня является настоящим, скорость света пришлось бы превысить. Ведь даже свету требуется примерно четыре года, чтобы добраться до Альфы Центавра. Таким образом, специальная теория относительности говорит, что для пространственно разнесенных событий не существует абсолютной одновременности. Если два события происходят буквально в одном и том же месте Вселенной, тогда, конечно, можно говорить об их одновременности. Если вы находитесь совсем рядом друг с другом, вы можете синхронизировать часы. Но как только расстояние становится большим, понятие двух событий, происходящих «в одно и то же время», перестает иметь абсолютный смысл. Вместо этого можно спросить: находятся ли два события внутри световых конусов друг друга?

Если находятся, то одно из них лежит в прошлом другого, а другое - в его будущем. Если же нет, мы говорим, что эти события разделены пространственноподобным интервалом. Никакой сигнал, движущийся с допустимой скоростью, то есть не быстрее света, не сможет попасть из одного такого события в другое. Объекты, которые могут двигаться по физически допустимым траекториям со скоростью ниже скорости света, движутся по времениподобным траекториям в пространстве-времени. А гипотетические объекты, которые двигались бы быстрее света, следовали бы по пространственноподобным траекториям. То есть вместо того, чтобы разбивать пространство-время на срезы постоянного времени, специальная теория относительности говорит следующее: у каждого события есть будущий световой конус, содержащий события, на которые оно в принципе может повлиять, и прошлый световой конус, содержащий все события, которые в принципе могли повлиять на него. А за пределами этих конусов находится область пространственноподобного разделения.

Единственного, однозначного способа разрезать Вселенную на отдельные моменты времени не существует. Поэтому вас, вероятно, не удивит, что теория относительности нанесла серьезный удар по презентизму. После появления специальной теории относительности уже невозможно каким-то уникальным и однозначным образом определить, что такое «настоящий момент» во всей Вселенной. Иногда это формулируют так: наблюдатели, движущиеся с разными скоростями, по-разному разделяют пространство-время на пространство и время. В этом есть доля истины, но это не главное. Это скорее следствие, возникающее уже дальше.

В теории относительности я в принципе могу выбирать разные способы координатного разбиения пространства-времени. Для наблюдателя, движущегося с постоянной скоростью, существует естественный способ сделать такое разбиение, и для наблюдателей с разными постоянными скоростями эти естественные разбиения будут различаться. Но главное, что я хочу здесь донести, состоит в следующем: специальная теория относительности фактически устраняет представление о том, что у настоящего момента есть какой-то особый физический статус. Тот настоящий момент, в который вы слушаете этот подкаст, невозможно однозначно продолжить на всю Вселенную. Поэтому после появления теории относительности гораздо естественнее говорить о четырехмерной блок-вселенной, как ее иногда называют. Это этерналистская картина, в которой пространство и время объединены в единое целое - пространство-время.

И обратите внимание: если бы путешествия во времени были возможны - мы до них еще толком не дошли, - если бы действительно можно было путешествовать в прошлое, это стало бы еще более сильным ударом по презентизму. Как можно отправиться туда, чего вообще не существует Сама идея путешествий во времени подразумевает этернализм: прошлое, настоящее и будущее в некотором смысле являются областями, куда можно попасть. Поэтому с этого момента и до конца выпуска я буду исходить из этерналистского взгляда на пространство и время. Мы можем считать все моменты истории Вселенной одинаково реальными. Есть момент, который я переживаю сейчас, пока говорю. Есть другой момент в моем будущем, который переживаете вы, когда слушаете эту запись. Но все эти моменты одинаково реальны. Теперь рассмотрим одно из следствий специальной теории относительности. Если двигаться можно только со скоростью ниже скорости света, то что произошло бы, если бы мы чисто гипотетически представили движение быстрее света? Мы ведь можем немного дать волю воображению.

Что означала бы возможность двигаться быстрее света? Предположим, я переместился на одну минуту в будущее и одновременно на четыре световых года в пространстве. Очевидно, я двигался быстрее света - преодолел четыре световых года за одну минуту. Но утверждение, что я переместился «на одну минуту в будущее», уже предполагает, что я выбрал определенную систему отсчета, которая распространяется на эти четыре световых года пространства. А весь смысл специальной теории относительности как раз в том, что можно выбирать разные системы отсчета.

И отсюда следует очень важный результат. Если я способен двигаться быстрее света, то в моей системе отсчета я могу сказать: «Я движусь в будущее, просто очень быстро перемещаюсь в пространстве». Но в другой системе отсчета окажется, что я движусь назад во времени. Для другого наблюдателя все будет выглядеть так, будто я прибыл в пункт назначения раньше того момента, когда отправился. И опять же, это следует из специальной теории относительности. Позже Эйнштейн обобщит ее до общей теории относительности, но этот вывод в основном останется в силе. Если специальная теория относительности верна, то возможность двигаться быстрее света эквивалентна движению назад во времени. По крайней мере, с точки зрения некоторого наблюдателя это и будет движение назад во времени.

Поэтому, если специальная теория относительности верна, варп-двигатель был бы машиной времени. Если вы принимаете специальную теорию относительности и при этом считаете, что когда-нибудь мы все-таки построим космический корабль, способный двигаться быстрее света, то тем самым вы допускаете и возможность путешествий в прошлое. И я хочу, чтобы вы это запомнили, потому что дальше по ходу выпуска этот момент станет очень важным. Как только вы понимаете, что можете двигаться быстрее света, вы можете построить машину времени, если специальная теория относительности верна. Но тут есть еще одно небольшое замечание. Возьмем, например, «Звездный путь» или «Звездные войны», где можно путешествовать быстрее света. Почему же тогда там повсюду нет машин времени?

Хотя в «Звездном пути» машины времени, в некотором смысле, как раз есть. «Звездный путь» прибегает к путешествиям во времени всякий раз, когда ему это нужно, а потом как будто забывает, что такая возможность вообще существует. Но если следовать нашей философии «сценарий - это данные, а не теория», то вместо того, чтобы просто сказать: «Ну, авторы ошиблись, так это работать не может», можно задать другой вопрос. Возможно ли построить теорию, в которой варп-двигатель существует, но путешествовать назад во времени при этом нельзя? Ответ - да.

Для этого специальная теория относительности должна быть неверна. Причем неверна довольно существенным образом. Один из фундаментальных принципов специальной теории относительности состоит в том, что никакое инерциальное движение в пространстве не является привилегированным. Иными словами, ни один наблюдатель, движущийся с постоянной скоростью, не является в каком-то смысле более «правильным», чем любой другой. Не существует абсолютной системы отсчета, относительно которой можно было бы измерить свою скорость. Вспомните эфир. Примерно в 1900 году физики рассматривали идею существования эфира и полагали, что относительно него можно измерять собственную скорость. Сегодня мы считаем, что такого эфира не существует. Но, возможно, мы ошибаемся.

Если вы хотите допустить существование чего-то вроде варп-двигателя, позволяющего включить, скажем, варп-фактор 9 и двигаться значительно быстрее света, но при этом не позволяющего путешествовать назад во времени, тогда придется предположить, что во Вселенной каким-то образом существует абсолютная система отсчета, относительно которой можно измерять скорость. Поэтому, когда Жан-Люк говорит: «Варп-фактор 9», это означает скорость относительно какого-то эфира, какой-то современной и гораздо более продвинутой версии эфира, о которой мы с вами ничего не знаем, но которую они открыли когда-то до XXIV века. Я не собираюсь углубляться в детали, но при желании почти всегда можно постараться задним числом придумать объяснение, которое сделает происходящее логичным. Теперь вспомним, что, говоря о специальной теории относительности, мы противопоставляем ее общей теории относительности. Специальная теория относительности появилась первой. Это теория, в которой скорость света является предельной, а все инерциальные системы отсчета равноправны.

Пространство-время существует, но оно жесткое. Оно выступает в роли фона. У него есть геометрия, но эта геометрия плоская. И, в частности, в этой теории нет гравитации. Затем появляется общая теория относительности. Мы еще доберемся до нее чуть позже. В 1915-1916 годах общая теория относительности говорит нам, что пространство-время не просто существует и не является всего лишь удобным математическим инструментом. Оно не жесткое, а динамическое. Оно может изменяться, изгибаться, деформироваться. И именно эти искривления и деформации мы с вами воспринимаем как гравитацию. Это может быть земная гравитация, движение Земли вокруг Солнца, черная дыра, Большой взрыв или что угодно еще. Все это различные проявления кривизны пространства-времени.

Мы пока до этого не дошли, но именно это я имею в виду, когда говорю о специальной теории относительности: в ней нет гравитации и нет кривизны пространства-времени. И хотя специальная теория относительности утверждает, что не существует единственного абсолютного способа разделить пространство-время на пространство и время, само пространство-время в ней все же принимается как заданный плоский и жесткий фон, на котором происходит все остальное. Один из способов понять концептуальный переход от ньютоновских абсолютного пространства и абсолютного времени к специальной теории относительности состоит в том, что специальная теория относительности разделяет две вещи, которые в ньютоновской физике совпадали: универсальное время и собственное время наблюдателя. В ньютоновском мире, если бы Ньютон оказался полностью прав, мы с вами могли бы синхронизировать часы так, чтобы они показывали одно и то же время. Предположим, часы хорошие, идут с правильной скоростью и вообще работают как положено.

После этого мы могли бы разойтись в разные стороны, и вопрос «Который сейчас час?» имел бы однозначный ответ. Я мог бы посмотреть на свои часы, вы - на свои, и они показывали бы одно и то же. В ньютоновской физике существует единая универсальная временная координата для всего мира, и именно ее показывает ваш собственный прибор для измерения времени - ваши часы. В специальной теории относительности эти два понятия - координата, которая охватывает всю Вселенную и помогает определить положение события в пространстве-времени, и длительность, измеряемая часами, которые вы носите с собой, - полностью отделяются друг от друга. Это похоже на пространство. Вообще, почти всю специальную теорию относительности можно свести к девизу: «Время в некотором смысле похоже на пространство» или, точнее, «пространство-время в определенном смысле устроено подобно пространству».

Если у вас есть две точки в пространстве, например два города, вы можете спросить, каково расстояние между ними. И большинство людей поймут, что имеется в виду. Между двумя городами существует кратчайший путь, и можно указать его длину. Но все также понимают, что, когда вы действительно едете из одного города в другой, скажем по дорогам на автомобиле, пройденное вами расстояние не будет равно этому кратчайшему расстоянию. Вы ведь не движетесь строго по прямой, как говорится, «по прямой» или «по воздуху». Вам приходится поворачивать, объезжать препятствия, и поэтому показание одометра окажется больше длины кратчайшего пути. В случае пространства это кажется совершенно естественным. Все с этим согласны.

Так вот, специальная теория относительности говорит, что со временем происходит нечто похожее. Есть время, которое мы непосредственно измеряем для себя, а есть абстрактное понятие временной координаты. Эта координата не является чем-то универсально заданным, но мы можем выбрать систему координат во Вселенной, чтобы с ее помощью описывать положение событий. Например, в космологии мы знаем, что Вселенная наполнена веществом: галактиками, темной материей, фотонами, космическим микроволновым фоном и так далее. И для всего этого можно в определенном смысле выделить систему покоя. Если для простоты забыть о веществе и темной материи и рассматривать только космический микроволновой фон, то можно выбрать такую систему отсчета, в которой этот фон выглядит одинаково во всех направлениях.

Если затем перейти в систему отсчета, движущуюся относительно исходной с некоторой скоростью, то в направлении вашего движения космический микроволновый фон будет испытывать синее смещение, а в противоположном направлении - красное. В космологическом смысле существует только одна система отсчета, в которой у космического микроволнового фона нет общего дипольного смещения в сторону синего или красного. Эту систему можно считать системой покоя Вселенной. Поэтому, когда мы говорим, что возраст Вселенной составляет примерно 13,8 миллиарда лет, мы имеем в виду время, измеренное именно в этой космологической системе покоя. Но лично вы вовсе не обязаны двигаться вместе с этой системой отсчета. Мы с вами можем перемещаться как угодно, и именно отсюда возникает знаменитый парадокс близнецов в специальной теории относительности.

Представьте двух близнецов, родившихся одновременно здесь, на Земле. Один из них остается на Земле и никуда особенно не движется, а второй отправляется на ракете со скоростью, близкой к скорости света, а затем возвращается. Хотя оба близнеца родились одновременно, изначально старели одинаково, имели одинаковые часы и так далее, близнец, который слетал на ракете и вернулся, испытает меньшую длительность времени. И вот так можно запомнить различие между пространством и временем в специальной теории относительности. Я чуть не сказал «в общей теории относительности», но речь сейчас именно о специальной. Пространство в некотором смысле похоже на время, однако между ними есть важное различие. В пространстве прямая линия дает кратчайший путь между двумя точками, а любой другой путь будет длиннее.

Со временем все наоборот. В пространстве-времени инерциальная, «прямая» траектория между двумя событиями дает наибольшее собственное время. Любая другая траектория, например если вы носитесь туда-сюда на ракете со скоростью, близкой к скорости света, приведет к тому, что вы испытаете меньшую длительность времени. Так что в теории относительности пространство и время все-таки не совершенно одинаковы. Именно в этом состоит различие между универсальным, или координатным, временем, которое я могу использовать для описания событий во Вселенной, например сказать: «Эти две черные дыры слились в таком-то месте и в такое-то время», и собственным временем. Каждый из нас носит с собой часы - буквально или в переносном смысле. И эти часы могут показывать немного разную прошедшую длительность в зависимости от того, по какой траектории мы двигались через Вселенную. И это, конечно, самый простой и совершенно реальный смысл того, что можно назвать путешествием во времени.

Есть старая шутка. В будущее путешествовать во времени можно. Шутка такая: вчера я переместился на один день в будущее. Это заняло у меня 24 часа, но вот я здесь. Поэтому всякий раз, когда кто-нибудь спрашивает: «Можно ли путешествовать во времени?», если хочется поумничать, можно ответить: «Да, можно двигаться в будущее со скоростью одна секунда в секунду». Более того, в каком-то смысле вам даже приходится это делать. Но специальная теория относительности добавляет сюда новый поворот: в определенном, вполне строгом смысле вы можете попасть в будущее быстрее. Что именно это значит? Если определить будущее с помощью какого-то универсального параметра времени, например времени в системе покоя космического микроволнового фона, то вы можете испытать меньшую длительность собственного времени и при этом оказаться далеко в будущем.

Если вы улетите на ракете со скоростью света или, точнее, очень близкой к скорости света, а потом вернетесь, то для Вселенной может пройти тысяча лет, тогда как вы постареете всего на неделю. И принципиального предела здесь нет. При наличии достаточно мощной ракеты вы можете попасть сколь угодно далеко в будущее, затратив на это сколь угодно мало собственного времени. Вот это уже вполне респектабельная физика. Это то, что мы действительно хорошо понимаем в рамках специальной теории относительности применительно к путешествиям во времени. А именно: вы можете путешествовать в будущее, как, в общем-то, могли бы и в ньютоновской механике. Если уж на то пошло, специальная теория относительности даже немного более ограничительна, потому что она запрещает двигаться быстрее света, тогда как в ньютоновской механике такого ограничения не было. Но тут нужно остановиться и спросить: а что мы вообще имеем в виду, когда говорим о «путешествии сквозь время»?

Когда я сказал, что вчера переместился на один день в будущее и это заняло 24 часа, это была шутка, причем не особенно смешная. Потому что тут явно есть нечто, что не совсем соответствует нашему обычному пониманию слова «путешествовать». И снова язык нас подводит. У нас просто нет удобного словаря, чтобы естественно говорить о таких вещах. Когда мы путешествуем в пространстве, мы можем говорить о темпе этого движения, о скорости: «Я еду на машине со скоростью 80 километров в час». Это совершенно осмысленная фраза. Мы понимаем, что имеется в виду, например скорость относительно дороги, то есть относительно соответствующей системы отсчета. Иными словами, путешествовать в пространстве означает, что по мере течения времени меняется наше положение в пространстве. Вот что значит движение в пространстве. А совершенно аналогичного понятия движения во времени нет.

Конечно, по мере течения времени меняется и наше положение во времени. Но это просто тривиальный факт. А скорость нашего собственного движения во времени никогда не может быть ничем иным, кроме одной секунды в секунду. А какой еще она могла бы быть? Она может отличаться по отношению к тому, сколько времени проходит у других людей, но для вас самих этого никогда не происходит. Поэтому, как бы мне ни хотелось относиться к фильмам снисходительно, если вы видите сцену, где кто-то движется почти со скоростью света или находится рядом с черной дырой, смотрит на свои наручные часы и видит, что они остановились или, наоборот, идут невероятно быстро, то с точки зрения физики это бессмыслица. Потому что все, что происходит с внутренними физическими процессами самого человека, происходит и с его часами. Его восприятие времени и ход часов подчиняются одной и той же физике.

Конечно, если ему дали препараты, изменяющие субъективное восприятие времени, это уже совсем другая история. И все же, несмотря на все эти оговорки, у нас действительно есть интуитивное ощущение, будто мы движемся сквозь время. Причем говорить об этом можно двумя почти эквивалентными способами. Обычно люди свободно переходят от одного к другому: либо мы движемся сквозь время, либо время проходит мимо нас. То есть либо время течет вокруг вас, либо вы сами движетесь сквозь него. Тут уж неплохо было бы определиться, что именно происходит.

Я записывал еще один выпуск подкаста - уверен, вы его, конечно же, слушали - с Лерой Бородицки. Мы говорили о языке, которым пользуемся для описания времени, и о том, насколько активно заимствуем пространственные метафоры. Мы говорим, что время находится перед нами или позади нас, а разные люди в разных обстоятельствах могут представлять будущее либо впереди себя, либо позади и так далее.

Если вы сторонник презентизма, если вы действительно считаете, что существует только настоящий момент, тогда в идее течения времени есть определенный смысл. Под словом «вы» в таком случае понимается тот «вы», который существует прямо сейчас. И, конечно, этот «вы сейчас» меняется и развивается - именно так рассуждают презентисты. Получается, что у течения времени есть некая внутренняя движущая сила: время идет, как бы увлекая вас за собой, толкая вперед и изменяя вас. Это очень естественный и интуитивно понятный способ мыслить. Как я уже говорил, лично я в конечном счете не придерживаюсь презентизма, но нельзя винить презентиста за такой взгляд. Именно так мы привыкли воспринимать себя с детства. Я существую сейчас и меняюсь по мере того, как проходит время. Этерналист сформулировал бы это иначе: в каждый момент времени существует отдельный «вы». И то, что мы называем вами, представляет собой совокупность всех этих «вас» в разные моменты времени. Нет какой-то единой сущности «вас», которая находится не только в определенной точке пространства, но еще и в одном конкретном моменте времени. Есть вы, существующий 1 января 2021 года ровно в полдень. Есть вы, существующий 1 января 2021 года в 12:01. Есть вы в 12:02 и во все остальные моменты. А если считать время непрерывным, таких моментов бесконечно много. Это отдельные сущности, отдельные состояния вас, но они не независимы друг от друга. Они различны, однако связаны. Их соединяет причинная и психологическая непрерывность.

Вы в 12:01, надеюсь, не слишком сильно отличаетесь от вас в 12:00 или в 12:02, если только за эту минуту не произошло чего-то чрезвычайного. Небольшие различия, конечно, есть. Если же проходит много времени, меняются и атомы вашего тела. Многие из них заменяются, хотя и не все. Вы, безусловно, накапливаете воспоминания, не говоря уже о всевозможных болях и недомоганиях, которые появляются с возрастом. Поэтому вы в 50 лет - уже не тот же самый вы, которым были в 20. Этерналист сказал бы, что между этими двумя версиями существует совершенно определенная связь, но все же это две разные сущности. Именно такого изменения перспективы требует от нас этернализм. К нему бывает непросто привыкнуть, но когда это удается, он действительно помогает разобраться во многих непростых вопросах, связанных с личной идентичностью.

Философ Дерек Парфит писал о транспортерах, подобных транспортеру из «Звездного пути». Вас телепортируют на поверхность какой-нибудь планеты. Насколько мне известно, сами авторы «Звездного пути» не вполне однозначно объясняли, что именно происходит при такой транспортировке. Передаются ли ваши реальные атомы? То есть человека разбирают буквально атом за атомом, отправляют эти атомы на поверхность планеты, а затем собирают обратно? Или же человека каким-то образом разбирают на атомы, сохраняют информацию о том, как именно эти атомы были организованы относительно друг друга, а затем на планете используют уже местное вещество, чтобы заново собрать человека из других атомов? Мне кажется, обычно подразумевается именно второй вариант - передается информация. По крайней мере, временами создается такое впечатление. Но совершенно четко это нигде не объясняется. И тогда возникает вопрос: убили ли вы человека, когда поместили его в транспортер? Является ли это смертью? А тот человек, который появился на поверхности планеты, - совершенно новый человек? С определенной интуитивной, наивной точки зрения именно так и кажется. Это очень естественный вывод.

Те из вас, кто слушал мой выпуск Mindscape с Сетом Макфарлейном, знают, что у него есть сериал «Орвилл», который во многих отношениях является данью уважения «Звездному пути». И он совершенно сознательно решил не вводить в мир «Орвилла» транспортеры. Отчасти именно по этой причине. Он говорил, что не хотел снова и снова убивать своих персонажей. А вот Парфит, как мне кажется, сказал бы иначе. Когда Дерек Парфит рассуждал об этом, он пытался показать, что транспортировка вовсе не означает убийство человека. Да, после работы транспортера возникает заново реконструированный человек. Но этот человек сохраняет непрерывность воспоминаний, желаний и личности того человека, которого разобрали в транспортере. Поэтому, по крайней мере если вы этерналист и вообще принимаете такую картину мира, вполне логично считать их одним и тем же человеком. Происходит разрыв в пространственном положении этого человека - он исчезает в одном месте и появляется в другом. Но непрерывность психологии и памяти позволяет рассматривать эти два состояния как разные проявления в разные моменты времени и в разных точках пространства одной и той же сущности, одного и того же человека.

Не существует какой-то метафизической души, которую нужно обязательно переносить из одного места в другое. Человека делает тем, кто он есть, определенная структура, определенный паттерн организации его атомов. И если у вас есть работающий транспортер, то этот паттерн сохраняется. Все это, конечно, звучит как чистая научная фантастика, потому что ею и является. Но эти рассуждения имеют непосредственное отношение, например, к многомировой интерпретации квантовой механики.

Мы еще немного поговорим о квантовой механике, но те, кто давно слушает этот подкаст, уже не раз слышали мои рассуждения о многомировой интерпретации. Ее идея состоит в том, что каждый раз, когда вы измеряете квантовую систему, находящуюся в суперпозиции, например электрон, спин которого может быть направлен в одну или в противоположную сторону, до измерения оба варианта входят в суперпозицию и оба в некотором смысле реально присутствуют. После измерения возникают уже два мира, две версии реальности: в одной вы получили один результат измерения спина, в другой - противоположный. И тут у людей часто возникает вопрос: а которая из этих версий - вы? Кем именно вы в итоге окажетесь? Если следовать рассуждениям Парфита о личной идентичности и сходным идеям, ответ будет таким: нет какой-то единственной версии, которая и есть «настоящий вы». Теперь существуют два человека. Оба раньше были вами, но теперь это два разных человека. Они находятся в разных мирах и друг с другом не взаимодействуют. Поэтому у вопроса «Которым из них я стану?» просто нет ответа.

Я сделал это небольшое отступление потому, что вопросы личной идентичности, вопросы о том, как мы понимаем самих себя, приходится переосмысливать, когда мы переходим от повседневной картины мира, от интуитивной, «народной» физики, с которой мы вырастаем, к более сложным и абстрактным представлениям современной физики. И для путешествий во времени это чрезвычайно важно.

Итак, я утверждаю, что теория относительности, а тем более сама возможность путешествий во времени, наносит серьезный удар по презентизму. Она подсказывает, что этернализм - более естественный способ мыслить о пространстве и времени. Но при этом нельзя отрицать нашего ощущения, нашего непосредственного впечатления, будто мы движемся сквозь время, стареем, что-то переживаем и испытываем. Здесь явно присутствует какое-то очень сильное интуитивное чувство.

Почему нам кажется, что время течет

Так откуда оно берется? И здесь, как любит говорить Дэниел Деннетт, который тоже был гостем моего подкаста, начинается работа философии. Задача философии - согласовать научную картину мира с той картиной мира, которая непосредственно дана нам в опыте. Научная картина говорит: существуют разные моменты времени, и все они реальны. В каждый момент существует своя версия вас. А повседневная картина говорит: я один человек, я нахожусь здесь и сейчас и меняюсь с течением времени. Поэтому можно спросить: почему мне кажется, что время течет вокруг меня? Или почему мне кажется, что я сам движусь сквозь время?

Этот вопрос очень тесно связан с вопросом о свободе воли. Почему мне кажется, что я принимаю решения и могу влиять на будущее? Почему причины во времени предшествуют следствиям? Даже если в конечном счете я захочу сказать: «Ну, это просто законы физики. Не то чтобы лично у меня была какая-то особая способность что-то делать. Я всего лишь совокупность частиц и взаимодействий, подчиняющихся законам физики». Вопрос «Почему мне кажется, что я принимаю решения?» очень тесно связан с вопросом «Почему мне кажется, что я движусь сквозь время?» Если вам нужен более глубокий ответ на этот вопрос с точки зрения философии и нейробиологии, можете еще раз послушать мой выпуск с Дженанн Исмаэль, автором книги «Как физика делает нас свободными». Но я хочу дать вам небольшую подсказку уже сейчас, потому что это важный момент для понимания того, почему путешествия во времени кажутся нам проблематичными.

Почему мы думаем, что путешествия во времени порождают парадоксы? И действительно ли эти парадоксы неизбежны? Проблема состоит в следующем. С одной стороны, существуют безличные законы физики. И на самом деле не так уж важно, детерминированы эти законы или нет. Это отвлекающий вопрос, на котором люди очень часто зацикливаются. Важно не то, детерминистичны законы физики или недетерминистичны. Важно другое: существуют ли вообще законы физики и являемся ли мы, люди, полностью физическими существами, которые этим законам подчиняются? Вот это действительно имеет значение.

И тогда возникает вопрос: если мы действительно состоим только из физической материи, подчиняющейся законам физики, а сами законы безличны и выражаются уравнениями, независимо от того, детерминистичны они или нет, то как вообще совместить это с нашей человеческой природой и нашим ощущением, что мы движемся сквозь время, принимаем решения и влияем на будущее?

В презентистской Вселенной такой вопрос, по сути, вообще не возникал бы. Если вы Аристотель, то вы воспринимаете вещи, даже физические, телеологически, то есть считаете, что у них есть цели. В таком взгляде естественно присутствует направленность в будущее: мы описываем происходящее так, будто Вселенная разворачивается во времени от настоящего момента к будущему. Но затем появляется классическая механика, еще до теории относительности. Вы все знаете эту историю, особенно если давно слушаете подкаст. Пьер-Симон Лаплас указал, что можно вообразить некий колоссальный интеллект, который сегодня мы называем демоном Лапласа. Если бы он знал абсолютно все о состоянии Вселенной в некоторый момент времени, обладал бесконечной вычислительной мощностью и знал законы физики, то для такого интеллекта прошлое и будущее были бы столь же очевидны, как настоящее.

Потому что существует определенная закономерность. Она не направлена ни в будущее, ни в прошлое. В каждый момент времени все будущее и все прошлое полностью определяются тем, что происходит именно в этот момент. Опять же, возможно, в буквальном смысле это неверно, поскольку затем появилась квантовая механика и так далее. Но именно такой была классическая механическая картина мира: Вселенная как часовой механизм, демон Лапласа. И где в такой картине вообще разместить течение времени? Для демона Лапласа прошлое, настоящее и будущее в этом отношении ничем принципиально не различаются.

И вот плохая новость: вы не демон Лапласа. Хотя, может быть, это как раз хорошая новость, не знаю. Но совершенно точно: вы не демон Лапласа. Я вынужден немного на этом настаивать, потому что, мне кажется, люди не вполне осознают, насколько сильно вы отличаетесь от демона Лапласа. У Лапласа есть этот мысленный эксперимент. Представьте, скажем, ящик с газом или несколько бильярдных шаров на столе, которые сталкиваются друг с другом. И вы думаете: «Ну хорошо, у меня нет идеальной информации о том, что делают эти шары, где именно они находятся и как движутся. И вычислительных возможностей, чтобы точно предсказать их дальнейшее поведение, у меня тоже нет. Но можно вообразить, что я стану немного умнее, получу немного больше информации, и тогда смогу все вычислить и превращусь в демона Лапласа».

Так вот, я хочу особенно подчеркнуть: такой переход вовсе не настолько прост. Демон Лапласа - это мысленный эксперимент. Его никогда не задумывали как цель, к которой нам следует стремиться, будто мы действительно могли бы стать демоном Лапласа. Количество процессов, происходящих внутри одного человеческого организма, да даже внутри одного насекомого или чего-нибудь совсем крошечного, настолько немыслимо огромно, а точность, с которой потребовалось бы знать их состояние, настолько абсурдно высока, что сама мысль о возможности стать демоном Лапласа просто не имеет практического смысла.

Я иногда использую такую аналогию. Представьте, что вы можете выжать лежа 150 фунтов и думаете: «Если потренироваться и стать сильнее, возможно, я смогу выжать 200 или 250». Затем в мысленном эксперименте можно представить себе, что вы выжимаете 500 или даже 1000 фунтов. Да, такое вообразить можно. Но переход от «я вижу бильярдные шары на столе» к «я могу представить себя демоном Лапласа» устроен совсем не так. Это скорее как сказать: «Я могу выжать лежа 150 фунтов, поэтому давайте представим, что я могу выжать Солнце». Да, именно Солнце, которое находится в небе.

Это уже просто выходит за рамки осмысленной аналогии. Дело не только в том, что Солнце слишком массивно. Это вообще объект совершенно другого рода. Его ведь даже нельзя просто взять и толкнуть. Поэтому не следует рассуждать так: «Ну да, я, конечно, не демон Лапласа, но, возможно, это неплохое приближение». Нет, это вообще не приближение ни к чему реальному. На самом деле вы представляете собой машину, или, если хотите, совокупность физической материи, которая располагает неполной информацией о мире и пытается внести в этот мир некоторый порядок, чтобы хоть как-то его осмыслить. Если вспомнить наш выпуск с Карлом Фристоном, у него есть так называемый принцип свободной энергии. Он рассматривает мозг как своего рода байесовскую систему вывода, которая пытается понять, что происходит в окружающем мире, и минимизировать неожиданность происходящего.

Именно этим мы, в общем-то, и занимаемся, и у нас это довольно неплохо получается. Но если посмотреть, что на самом деле происходит в мозге, картина оказывается удивительной. И, мягко говоря, очень далекой от демона Лапласа. В некотором вполне буквальном смысле мы одновременно живем в прошлом и постоянно предвосхищаем будущее. Что я имею в виду, говоря, что мы живем в прошлом? Вам кажется, что вы находитесь прямо сейчас, оглядываетесь вокруг, видите предметы, слышите звуки, ощущаете что-то пальцами, вкусом, обонянием и так далее, и говорите себе: «У меня есть представление о том, как выглядит мир прямо сейчас».

Но если задуматься, мозгу требуется время, чтобы собрать эту картину воедино. Разумеется, свету нужно время, чтобы дойти от объекта, на который вы смотрите, до ваших глаз, а затем нервному сигналу требуется время, чтобы пройти от глаза до зрительной коры. То же самое относится к звуку и другим ощущениям. Мозгу нужно некоторое время, чтобы связать все это в единую согласованную картину. И в зависимости от того, о каком именно аспекте восприятия идет речь, нейробиологи могут довольно точно определить величину задержки между тем, что буквально происходит в настоящий момент, и тем, что вы воспринимаете как «сейчас». Эта задержка измеряется миллисекундами, иногда десятками миллисекунд, в зависимости от конкретного процесса. Для разных явлений характерны разные временные масштабы. Это можно увидеть, например, в моей любимой демонстрации. Представьте, что рядом с вами стоит человек и ведет баскетбольный мяч. Вы видите, как мяч ударяется о пол, и одновременно слышите хлопок от удара.

Ваш мозг связывает эти два события воедино. При этом вы понимаете, что свет от момента удара мяча о пол достигает ваших глаз немного раньше, чем звуковая волна достигает ушей. Но пока человек находится рядом, разница очень мала. Теперь пусть он продолжает вести мяч и постепенно отходит от вас. И тут происходит интересная вещь: мозг компенсирует то, что звуковой волне требуется время, чтобы дойти до ушей. Поэтому, хотя человек удаляется и разница между моментом прихода света и звука становится все больше, мозг это учитывает и корректирует восприятие. Вам по-прежнему кажется, что мяч ударяется о пол и издает звук одновременно. Но только до определенного расстояния.

Когда человек отойдет достаточно далеко, мозг в какой-то момент перестанет пытаться синхронизировать зрительную и слуховую информацию. И тогда вы увидите удар мяча о пол раньше, чем услышите его. Потому что настоящее - это не совсем то настоящее, которое вы воспринимаете. Момент, в котором вы живете как сознательное существо, на самом деле находится не строго в настоящем, а на несколько миллисекунд в прошлом. И одновременно с этим вы постоянно предсказываете ближайшее будущее.

Я не имею в виду мысли вроде: «Что я сегодня буду есть на ужин?» или «Стоит ли мне поступать в аспирантуру?» Речь снова идет о миллисекундах. Ваш мозг постоянно предсказывает, где окажется ваше тело через мгновение и что оно будет делать. Существует теория моторного контроля, согласно которой, если ваша рука лежит на столе и вы хотите ее поднять, мозг в некотором смысле обманывает сам себя, представляя, будто рука уже поднята. Затем он пытается привести это внутреннее представление в соответствие с реальными сенсорными сигналами, и в результате вы действительно поднимаете руку.

То есть в вашем мозге постоянно существует внутренняя модель того, что делает ваше тело, и эта модель немного опережает настоящее. Затем мозг непрерывно пытается скорректировать происходящее так, чтобы предсказание будущего совпало с поступающей сенсорной информацией. Между вами, вашим внутренним представлением о том, что происходит сейчас, которое мозг постоянно конструирует, и изменяющейся окружающей средой идет непрерывный обмен информацией. И хотя за всем этим стоит гораздо более длинная, сложная и до конца еще не понятая история, именно поэтому у нас и возникает ощущение движения сквозь время.

С точки зрения этерналиста существуют разные версии вас в разные моменты времени. Но каждая из этих версий несет в себе образ совсем недавнего прошлого и совсем ближайшего будущего. И эти версии как будто последовательно проходят через цепочку моментов. Человек в каждый конкретный момент несет с собой немного прошлого и немного будущего в виде образов и моделей, существующих в его мозге. Эти внутренние образы непрерывно меняются, и именно такое постоянное «скольжение» по последовательности впечатлений создает у нас ощущение, будто время течет вокруг нас.

Очень похожую историю можно рассказать и о принятии решений, и о свободе воли. С точки зрения этерналиста мы знаем что-то о прошлом не потому, что прошлое фундаментально отличается от будущего. Мы знаем о прошлом больше, чем о будущем, потому что у нас есть свидетельства: окаменелости, книги, фотографии и так далее. У нас есть воспоминания.

Для этерналиста между прошлым и будущим нет какой-то глубокой метафизической разницы. Просто у нас гораздо больше доступа к информации о прошлом. И связано это со стрелой времени и энтропией. И снова я советую посмотреть мои видео из серии Biggest Ideas in the Universe, и выпуск о времени, и выпуск об энтропии. Там мы обсуждаем, почему нам кажется, что между прошлым и будущим существует такая огромная разница, даже если с точки зрения этернализма фундаментального различия между ними нет. Там же мы, хотя и довольно кратко, говорим о том, почему нам кажется, что мы способны принимать решения и влиять на будущее. Причина в том, что у нас неполная информация. Мы не демоны Лапласа, но при этом знаем о прошлом гораздо больше, чем о будущем. И все это ощущение движения сквозь время создает у нас впечатление, будто мы можем влиять на будущее. Я могу прямо сейчас принять решение, последствия которого проявятся позже.

Но никто, находясь в здравом уме, не считает, что может принять решение сейчас и тем самым изменить прошлое. И опять же, все это полностью совместимо и с этернализмом, и с безличными законами физики. Но полезно понять, каким именно образом эта совместимость возникает.

Поэтому, когда речь заходит о путешествии в будущее, с точки зрения законов физики нас это не особенно удивляет. Более того, мы иногда просто закатываем глаза, когда кто-то называет это путешествием во времени. Потому что обычно под путешествием во времени мы имеем в виду совсем не это.

Почему путешествие в будущее не похоже на путешествие в прошлое

Когда мы говорим о путешествиях во времени, нас прежде всего интересует путешествие в прошлое. Так можно ли это сделать? Пока, исходя из тех законов физики, о которых я уже говорил, ответ очень прост: нет. Ни в ньютоновской классической механике, где пространство и время абсолютны, ни в специальной теории относительности, где скорость света является предельной, путешествовать в прошлое нельзя. Если бы одна из этих теорий оказалась окончательно правильной, путешествия в прошлое были бы просто невозможны.

Тем не менее еще в XIX веке, когда мы не знали ничего лучшего и ньютоновская механика все еще считалась вполне возможной фундаментальной теорией мира, люди уже писали истории о путешествиях во времени. И вы можете взять такие произведения и спросить: «А как именно там происходило путешествие во времени?» Ответ, по сути, один: магия.

Ни в одной из этих историй не было какой-то подробно разработанной теории, объясняющей, почему с помощью машины времени вообще можно попасть в прошлое. Вы просто садились в какую-нибудь стимпанковскую машину, вокруг начинали мигать огни, валил дым, а потом вы внезапно оказывались либо в будущем, либо в прошлом. Это была работа воображения, но она совершенно не опиралась на какое-либо научное понимание того, как подобное могло бы происходить.

Общая теория относительности и замкнутые времениподобные кривые

А затем появляется общая теория относительности, примерно в 1915 году. И Эйнштейн теперь говорит: «Хорошо, пространство-время действительно важно. Я ошибался, профессор Минковский. Пространство-время - это действительно фундаментальная вещь». Более того, энергия, масса и все подобное влияют на пространство-время. Они искривляют и деформируют его. А эти искривления и деформации мы воспринимаем как гравитацию, как причину того, почему Земля обращается вокруг Солнца и так далее.

И вот это уже очень сильно меняет ситуацию, когда речь заходит о путешествиях во времени. Здесь я хочу сделать небольшое замечание. Обратите внимание, что происходит в нашем обсуждении того, что вообще означает путешествие во времени. Во-первых, мы никогда его не наблюдали. Мы никогда его не испытывали и не располагаем никакими эмпирическими данными о том, как оно должно выглядеть. Во-вторых, мы не знаем окончательных фундаментальных законов физики.

Поэтому нам приходится постоянно формулировать условные утверждения: «Если бы ньютоновская механика была правильной, все выглядело бы так. Если бы правильной была специальная теория относительности, все было бы иначе. Если верна общая теория относительности - еще иначе». А совсем скоро мы добавим сюда квантовую механику, и картина снова изменится. Но факт остается фактом: мы не знаем.

Поэтому, когда вы слышите, как кто-нибудь уверенно рассуждает о путешествиях во времени и говорит: «Они обязательно должны работать вот так», вовсе не обязательно принимать это всерьез. Потому что мы не знаем, как именно они работали бы. Насколько нам известно, путешествий во времени вообще никогда не происходило. Более того, если бы мне пришлось делать ставку, я бы поставил на то, что в реальном мире путешествия во времени просто невозможны. Но наверняка мы этого не знаем.

Поэтому все, что мы сейчас делаем, - рассматриваем разные возможные варианты того, какими в конечном счете могут оказаться законы физики. Некоторые из этих вариантов могут очень сильно отличаться от привычной нам картины мира. А значит, мы попросту не знаем, как на самом деле выглядело бы путешествие во времени. Но общая теория относительности по крайней мере позволяет говорить о том, как могли бы выглядеть путешествия во времени в рамках полноценной физической теории.

Общая теория относительности утверждает, что пространство-время не является фиксированным и жестким, не задано нам раз и навсегда. Оно может изменяться со временем, если так можно выразиться. Но в более общем смысле общая теория относительности говорит, что пространство-время динамично и в некоторой степени может вести себя по-разному. Мы по крайней мере можем представить разные типы пространств-времен. Недостаточно просто сказать: «Есть пространство-время». Нужно уточнить, как именно оно устроено. И на самом деле существует очень простой способ представить себе машину времени.

Что вообще означает «машина времени» в общей теории относительности? В специальной теории относительности у нас было правило, что двигаться нужно медленнее света. Предположим, что мы не фотоны и не другие безмассовые частицы. Мы состоим из массивных частиц, то есть речь идет о реальном человеке. А реальные люди всегда движутся медленнее света. Технически мы говорили, что при этом движемся по времениподобной траектории. То есть если вы движетесь медленнее света, ваша траектория времениподобна, потому что в определенном вполне реальном смысле вы движетесь в большей степени в направлении времени, чем в направлении пространства.

Вернемся к мысленной диаграмме, где время отложено по вертикальной оси, а пространство - по горизонтальной. Если вы вообще не движетесь в пространстве, вы все равно движетесь во времени. Вы стареете, продвигаясь в будущее со скоростью одна секунда в секунду. А если вы начнете двигаться в пространстве максимально быстро, то на такой диаграмме луч света можно изобразить под углом 45° . То есть свет в этом условном изображении одинаково «продвигается» по пространственному и временному направлениям. Если же вы движетесь медленнее света, ваша траектория всегда будет отклоняться от вертикальной оси меньше чем на 45°. Иными словами, вы всегда в большей степени движетесь в направлении времени, чем в направлении пространства.

Поэтому мы и говорим, что вы движетесь по времениподобной траектории. Если бы специальная теория относительности была окончательной теорией, то у времениподобных траекторий было бы очень простое свойство: они начинались бы в прошлом и заканчивались в будущем. И только так. Они не могли бы замыкаться сами на себя и возвращаться в исходную точку.

В пространстве можно нарисовать окружность. Можно построить замкнутую кривую. Но в пространстве-времени специальной теории относительности нельзя построить времениподобную кривую, которая замыкается сама на себя, образуя петлю. Можно нарисовать в пространстве-времени замкнутую кривую, но тогда в одних участках она будет времениподобной, а в других - пространственноподобной. В специальной теории относительности это неизбежно.

А вот общая теория относительности позволяет по крайней мере представить существование замкнутых времениподобных кривых. Это кривые, которые во всех своих точках остаются времениподобными. Локально вы все время движетесь медленнее скорости света, но глобальная структура пространства-времени устроена таким образом, что, двигаясь по этой траектории через четырехмерную Вселенную и нигде не превышая скорость света, вы в конце концов возвращаетесь точно в ту же точку и пространства, и времени, из которой отправились. Это и называется замкнутой времениподобной кривой, по-английски closed timelike curve, сокращенно CTC. Иногда используют выражения «замкнутая времениподобная петля» или «замкнутая времениподобная линия», но наиболее распространенный термин - именно «замкнутая времениподобная кривая». В специальной теории относительности таких кривых существовать не может.

Общая теория относительности позволяет нам их по крайней мере вообразить. Я намеренно не говорю, что общая теория относительности однозначно разрешает их существование. Причина в том, что словосочетание «общая теория относительности» само по себе еще не задает полную физическую теорию. Если вы немного знакомы с общей теорией относительности, то знаете, что она говорит о том, как кривизна пространства-времени связана с содержимым Вселенной, с веществом, энергией и так далее. Поэтому для полной теории мира недостаточно одной общей теории относительности. Нужна еще и теория самого содержимого Вселенной. Нужно знать, что именно представляет собой вещество и энергия, которые заставляют пространство-время искривляться.

Именно поэтому я не могу раз и навсегда сказать, допускает ли общая теория относительности путешествия во времени и замкнутые времениподобные кривые. Все зависит от того, какое именно вещество и какая энергия присутствуют во Вселенной и каким образом они воздействуют на геометрию пространства-времени. Но одно сказать можно точно: общая теория относительности позволяет нам рассматривать пространство-время, в котором существуют замкнутые времениподобные кривые.

Вот очень простой пример. Представьте, что мы живём не в расширяющейся Вселенной, хорошо? Представьте, что во Вселенной почти ничего нет, кроме, скажем, одной галактики, в которой находимся мы. А за пределами нашей галактики нет ничего. Буквально ничего больше. То есть снаружи нашей галактики существует просто плоское пустое пространство-время. И теперь представьте, что само время замкнуто в цикл.

Допустим, есть некоторый момент, назовём его T = 0, и через 100 миллиардов лет всё содержимое Вселенной оказывается точно в том же состоянии, в каком оно находилось при T = 0. Тогда получается так, словно, а возможно, буквально так и есть, что мы берём Вселенную через 100 миллиардов лет и отождествляем её со Вселенной в момент времени ноль. Это как если бы вы взяли лист бумаги, соединили его верхний и нижний края и получили цилиндр. Таким образом, пространство-время могло бы иметь форму цилиндра. Точно так же на этом листе можно было бы нарисовать кривую, которая всё время движется к верхнему краю, но в итоге встречается сама с собой у нижнего края, потому что весь лист свёрнут в цилиндр.

В общей теории относительности время вполне может быть устроено подобно цилиндру. Более того, для этого во Вселенной вообще не обязано быть какое-либо вещество. Забудьте про галактику, забудьте про нас. На самом деле даже проще представить, что во Вселенной вообще ничего нет. Пустое пространство, в котором нет ничего, кроме самих пространства и времени, можно было бы отождествить в один момент времени с ним же в другой момент, оставив между ними некоторый временной интервал, в течение которого всё могло бы меняться. Получилась бы Вселенная, в которой через каждую точку пространства-времени проходит замкнутая времениподобная кривая. То есть кривая, которая начинается в некоторой точке, идёт в будущее, затем возвращается и заканчивается там же, где началась.

Это простой пример машины времени в общей теории относительности. По сути, можно просто замкнуть Вселенную саму на себя, получив цилиндр. Но как только вы это сделаете, вы откроете настоящий ящик Пандоры - и физических, и метафизических проблем. Представьте вариант такой Вселенной, в которой уже существуют люди, существуете вы, а между началом и концом цикла проходит не 100 миллиардов лет, а, скажем, 10 лет. Могли бы вы тогда встретить самого себя из прошлого, каким вы были 10 лет назад?

Но физика, пожалуй, сильнее беспокоит другая проблема. Обычно мы представляем себе физику следующим образом: я могу задать некоторые начальные условия для бильярдных шаров, осцилляторов или квантовых полей. Я могу выбрать любые начальные условия, какие захочу, а затем с помощью законов физики определить, как система будет эволюционировать в будущее. Это может быть второй закон Ньютона F = ma, уравнение Шрёдингера или что угодно ещё. При обычном развитии событий сложная физическая система практически никогда не вернётся в точности в то состояние, с которого она начала. Так что же произойдёт, если состояния не совпадут?

Допустим, я говорю: “Хорошо, через 100 миллиардов лет Вселенная замкнётся сама на себя”. Но это уже накладывает ограничение не только на то, что произойдёт через 100 миллиардов лет, но и на то, что происходит во Вселенной прямо сейчас. Ведь нынешнее состояние Вселенной должно быть совместимо с требованием, чтобы ровно через 100 миллиардов лет всё вернулось в исходное состояние. Вот это уже проблема. Что с ней делать? Но пока отложим её в сторону. Забудем обо всех трудностях, которые возникают, если подобное действительно возможно, и просто подумаем о пространстве-времени и об общей теории относительности.

Мы рассмотрели тривиальный пример Вселенной-цилиндра, в которой время замыкается само на себя. Можно сказать: “Ну, этого легко избежать, просто предположив, что наша Вселенная устроена не так. Она не замкнута сама на себя”. Однако почти с самого появления общей теории относительности Эйнштейна существовало отдельное направление исследований, в рамках которого физики находили решения уравнений Эйнштейна, допускающие существование замкнутых времениподобных кривых. Пример Вселенной-цилиндра, который я привёл, всё-таки немного искусственный. Мы просто глобально отождествляем два разных момента времени, но с чего бы им вообще быть отождествлёнными? Это не то, что возникает в результате какого-то физического процесса, когда вы просто перемещаете материю. Получается, будто это должен был сделать Бог или что-то в таком духе, либо такая структура должна была быть заложена во Вселенную с самого начала. Естественным образом она бы не возникла.

Поэтому возникает вопрос: можно ли каким-то образом построить машину времени? Можно ли динамически перемещать материю во Вселенной так, чтобы создать замкнутые времениподобные кривые, если изначально их не было? У этого вопроса долгая история. Есть знаменитый пример Курта Гёделя, который дружил с Эйнштейном и прославился своими теоремами о неполноте. Они показывают невозможность построить достаточно мощную теорию чисел или другую формальную систему, которая могла бы доказать все истинные утверждения. В такой системе либо окажутся доказуемые, но ложные утверждения, что для теории было бы совсем плохо, либо будут существовать истинные утверждения, которые невозможно доказать, а значит, система будет неполной. Но Гёдель также дружил с Эйнштейном, хорошо знал общую теорию относительности и, собственно, был в ней настоящим специалистом. Он предложил решение уравнений Эйнштейна космологического типа - Вселенную, повсюду заполненную материей. При этом у неё было одно особое свойство. Понятия не имею, как он вообще до этого додумался, но эта материя обладала суммарным угловым моментом. Это отличается от нашей Вселенной, где материя распределена повсюду, но в среднем нет какого-то общего направления вращения. Галактика в одном месте может вращаться в одну сторону, в другом месте - в другую, и никакого глобально выделенного направления нет. Гёдель же представил Вселенную, в которой материя повсюду обладает ненулевым суммарным угловым моментом. Он решил уравнения Эйнштейна, вручную задав такое условие, и обнаружил космологическое решение, содержащее замкнутые времениподобные кривые. И что интересно, для него это было действительно важно. Он не просто дурачился и не рассматривал это как забавную математическую игру.

Кип Торн, имя которого скоро снова появится, мой коллега из Калтеха и, вероятно, один из ведущих мировых специалистов по путешествиям во времени и общей теории относительности. Он также был гостем моего подкаста. Можете послушать наш разговор о путешествиях во времени, фильме “Интерстеллар” и других подобных вещах. Много лет назад Кип Торн вместе с Джоном Уилером и Чарльзом Мизнером написал учебник по общей теории относительности. Когда они работали над ним, они действительно беседовали с Гёделем при его жизни. Когда у них только появилась идея этой книги, они посетили его в кабинете в Институте перспективных исследований и поговорили с ним. Я точно не знаю, что именно интересовало их, но самого Гёделя очень волновал один вопрос: достигли ли космологические наблюдения такого уровня, чтобы можно было определить, обладает ли Вселенная ненулевым суммарным угловым моментом.

Иными словами, вращается ли Вселенная как единое целое? Потому что Гёдель всё ещё в какой-то мере надеялся, что его необычное космологическое решение может иметь отношение к реальному миру. Но в определённом смысле Вселенная Гёделя похожа на тот искусственный пример, где мы просто отождествляем один момент времени с другим. Замкнутые времениподобные кривые там, можно сказать, имеют космологический масштаб, охватывая всю Вселенную. Не то чтобы они буквально бесконечно велики. Скорее, они существуют повсюду и проходят через всю Вселенную.

Поэтому снова можно сказать: “Ну, возможно, наша Вселенная просто устроена не так. Да, я могу представить такое решение и записать соответствующие уравнения, но реальная Вселенная может ему не соответствовать”. Было и другое решение, предложенное Фрэнком Типлером. В нём тоже фигурировал цилиндр, но уже не цилиндр времени. То есть здесь мы не берём один момент времени и не отождествляем его с другим. Типлер рассматривал буквально цилиндр из материи - цилиндрический источник материи и энергии бесконечной длины. Физики могут себе позволить такие вещи - мы вполне можем рассматривать совершенно нереалистичные объекты.

Кроме того, цилиндр Типлера вращается, причём очень быстро. Получается тонкий, плотный, бесконечно длинный цилиндр из материи, стремительно вращающийся вокруг своей оси. И опять же, понятия не имею, что вдохновляет людей придумывать подобные конструкции, но Типлер решил уравнения Эйнштейна для такого источника. Напомню, что в уравнениях Эйнштейна геометрия пространства-времени определяется распределением материи и энергии. Типлер решил эти уравнения и обнаружил, что вблизи цилиндра возникают замкнутые времениподобные кривые. Если двигаться… Я уже не помню точно, по направлению вращения или против него. Кажется, против направления вращения цилиндра. В таком случае пространство-время оказывается настолько сильно искривлено, что вы можете отправиться в путешествие на ракете и в итоге прибыть раньше, чем отправились, встретив самого себя в тот момент, когда вы только начинаете своё путешествие.

Но и здесь можно сказать: “Ну не знаю. Бесконечно длинный цилиндр? Вряд ли такой объект случайно где-нибудь найдётся”. Главная мысль, которую я хочу здесь подчеркнуть, заключается в следующем: как вообще выглядело бы путешествие назад во времени? Ответ такой: вы садитесь в космический корабль и летите через пространство. В общей теории относительности, если существуют замкнутые времениподобные кривые, машина времени - это вовсе не летающая телефонная будка, в которую вы заходите, затем исчезаете и мгновенно появляетесь в другом моменте времени. Это работало бы не так.

Путешествие во времени при наличии замкнутых времениподобных кривых больше похоже на обычное путешествие в пространстве. Вы садитесь в ракету, направляете её по правильной траектории через пространство и пространство-время и в итоге прибываете раньше, чем отправились. Именно этой идеи в XIX веке попросту не существовало. Сейчас она у нас есть, но сценаристам сериалов, фильмов и авторам книг всё равно больше нравится волшебная версия - когда человек просто исчезает и появляется где-то ещё. Иногда я использую такую аналогию. Представьте себе множество разумных деревьев. Именно деревьев, не энтов - они не умеют ходить и никогда не перемещались в пространстве. Они укоренены в земле, но при этом разумны, умеют разговаривать друг с другом и любят представлять, каково было бы путешествовать в пространстве. И единственное, что они способны вообразить, - это будто вы просто исчезаете в одном месте и появляетесь в другом. Им даже не приходит в голову идея действительно пройти через все промежуточные точки.

Физически корректный способ путешествия во времени в общей теории относительности не предполагает исчезновения и появления. Он предполагает движение через все промежуточные точки, но пространство-время при этом должно быть искривлено и замкнуто настолько радикальным образом, что ваша траектория в итоге замыкается сама на себя. Однако все примеры, которые я пока приводил, - Вселенная Гёделя, Вселенная-цилиндр - по-прежнему требуют, чтобы вся Вселенная в некотором смысле особым образом “сговорилась”, чтобы создать машину времени.

Можно ли построить машину времени

Поэтому остаётся вопрос: можем ли мы построить машину времени у себя в гараже? Допускает ли общая теория относительности какие-то действия, которые позволили бы это сделать? Пусть наш гараж будет очень большим и невероятно технологичным, но всё же конечного размера. Иными словами, сформулируем вопрос так. Можем ли мы представить Вселенную, в которой до некоторого момента времени вообще не существовало замкнутых времениподобных кривых, а затем в ограниченной области пространства мы определённым образом воздействуем на материю, энергию и пространство-время и своими действиями создаём замкнутые времениподобные кривые, тем самым построив машину времени?

Вот это уже настоящий вопрос. Иногда его формулируют так: что могла бы сделать сколь угодно развитая цивилизация? Причина, по которой эта тема на короткое время стала очень популярной в физике в конце 1980-х и начале 1990-х годов, по крайней мере согласно той версии истории, которую слышал я, связана с Карлом Саганом. Он тогда работал над романом “Контакт”, и по сюжету его героиня Элли Эрроуэй падала в чёрную дыру, а затем вылетала где-то в другом месте Вселенной. Саган был достаточно умён, чтобы понимать, что чёрные дыры, скорее всего, на самом деле работают не так. Но он был планетологом, а не физиком-теоретиком, поэтому не был до конца уверен, как именно устроены чёрные дыры. Поэтому он поговорил со своим другом Кипом Торном, специалистом по чёрным дырам, и Кип объяснил ему: “Нет, тебе нужна не чёрная дыра. Чёрная дыра уничтожила бы человека. Тебе нужна червоточина”.

Червоточины были придуманы… Точнее, не совсем придуманы, но впервые их рассмотрел Эйнштейн. Эйнштейн, Подольский и Розен… Простите, Эйнштейн и Розен предложили такую конструкцию, а сам термин “червоточина” позднее ввёл Джон Уилер, который был научным руководителем Кипа Торна в аспирантуре. Так что Кип Торн прекрасно знал, что такое червоточина. Это не чёрная дыра, куда вас затягивает и откуда вы уже не можете выбраться. Червоточину можно представить как туннель, соединяющий две разные области пространства, через который можно пройти. Между ними находится то, что называют горловиной червоточины, а по краям располагаются два её устья, то есть два входа. По сути, это своего рода короткий путь через пространство-время.

Обычно, когда изображают червоточину, её рисуют примерно как нору червя в земле: есть отверстие, уходящее под землю, а затем тоннель выходит наружу где-то в другом месте. Но есть и более удачный, физически реалистичный способ это себе представить. Потому что обычно нам кажется, что, оказавшись внутри червоточины, мы увидели бы что-то вроде тоннеля метро. Но это не совсем так. Червоточину лучше представлять следующим образом. Возьмите две сферы в пространстве. Представьте что-нибудь вполне наглядное: скажем, сферическую область диаметром один метр в одной части пространства и ещё одну такую же сферическую область диаметром один метр в другой его части. И я не имею в виду сферу из стали, земли или какого-то другого вещества. Просто представьте область пространства сферической формы.

А теперь мысленно удалите пространство внутри обеих этих сфер и вместо этого отождествите поверхность одной сферы с поверхностью другой. Что я имею в виду? Если я просуну руку в одну сферу, она появится из другой. Понятно? Вот это и есть червоточина. В данном идеализированном случае её горловина имеет нулевую длину. Червоточина - это просто область пространства-времени, соединяющая две области пространства-времени, которые при движении обычным путём могут казаться очень далёкими друг от друга. То есть это своего рода короткий путь через пространство-время. Мы берём две сферы и отождествляем их. Всё, что входит в одну сферу, мгновенно выходит из другой. Никакой поездки по тоннелю метро, никаких светящихся огней и ничего подобного. Просто пространство-время, искривлённое совершенно определённым образом.

Именно так и следует представлять себе червоточину. Кип Торн сказал: “Вот что тебе нужно. Червоточина - это короткий путь через пространство-время, и именно она тебе подходит”. Саган так и сделал. Он включил это в свой роман, потом по нему сняли фильм с Джоди Фостер и всем остальным. Но Кип Торн, разумеется, прекрасно знал физику. Он знал и тот факт, о котором мы уже говорили: согласно теории относительности, движение быстрее скорости света в определённом смысле эквивалентно движению в прошлое. Если вы можете двигаться быстрее света, то в некоторой системе отсчёта вы будете двигаться назад во времени. И Торн понял, что если червоточины действительно возможны… Собственно, вопрос Сагана заставил его всерьёз задуматься о том, как они должны работать.

О червоточинах говорили и раньше, ими занимался его научный руководитель, но дело происходило уже в 1980-х, и Торн впервые начал самостоятельно и очень внимательно исследовать их физику. Он понял, что с точки зрения внешнего наблюдателя человек, использующий червоточину для перемещения в пространстве, фактически движется быстрее света. А значит, в некоторой системе отсчёта с помощью такой червоточины можно попасть в прошлое. Торн и его студенты разработали довольно сложные схемы с несколькими червоточинами. Можно было пройти через одну, затем через другую и таким образом создать замкнутую времениподобную кривую. То есть вы могли бы пройти по некоторому замкнутому маршруту через пространство-время, используя червоточины, и в итоге вернуться в момент, предшествующий вашему отправлению.

Позднее они поняли, что для этого на самом деле достаточно всего одной червоточины. Конструкция получается немного сложнее, но её стоит объяснить, потому что она очень красивая. Итак, представьте одну червоточину. Допустим, мы каким-то образом её создали. Не спрашивайте пока, как именно. У нас есть две сферические области пространства - два устья червоточины. Вы входите в одно и мгновенно выходите из другого.

А теперь представьте, что мы каким-то образом можем перемещать устья червоточины. Например, можем воздействовать на одно из них неким тяговым лучом и двигать его независимо от другого. И вот что здесь важно: если проходить непосредственно через червоточину, расстояние между её устьями по-прежнему равно нулю. Переходя из одной сферы в другую через червоточину, вы фактически не преодолеваете никакого расстояния. Но с точки зрения внешнего наблюдателя два устья могут находиться либо совсем рядом, либо очень далеко друг от друга. Поэтому Торн и его коллеги предложили следующее. Сначала расположим оба устья совсем рядом. Затем одно из них унесём далеко, а потом вернём обратно.

Второе устье при этом всё время остаётся на месте. И вот эта ситуация, когда одно устье червоточины неподвижно, а другое удаляется, скажем, со скоростью, близкой к скорости света, а затем возвращается, должна напомнить вам парадокс близнецов. Если установить часы на каждом устье, то после такого путешествия они покажут разное время. Допустим, на неподвижном устье пройдёт два часа, а на том устье, которое улетело и вернулось, пройдёт только один час. Изначально, с точки зрения внешнего наблюдателя, на обоих часах было, скажем, ровно 12:00. Затем для неподвижного устья проходят два часа, и его часы показывают 14:00. А часы на устье, которое улетело и вернулось, показывают только 13:00. Таким образом, теперь эти часы расходятся на один час. И вы говорите: “Хорошо, всё понятно. Обычная специальная теория относительности, парадокс близнецов. Тут всё ясно”. Но вот в чём хитрость. Если посмотреть сквозь червоточину, вы увидите то, что находится на другой стороне. Никаких мигающих огней, никакого тоннеля метро. Вы просто видите другую сторону. Это похоже на окно или, скажем, телескоп. Вы смотрите через своего рода смотровой портал в пространстве-времени.

Представим, что наши часы расположены так, что через любое из устьев червоточины можно увидеть часы на другом устье. Итак, когда одно устье движется, удаляется и затем возвращается, что я увижу, если всё это время буду смотреть через него на часы неподвижного устья? С точки зрения наблюдения через червоточину ничего не движется. Если смотреть сквозь червоточину, расстояние между её двумя устьями по-прежнему равно нулю, в отличие от того, что видит внешний наблюдатель. Снаружи устья сначала удаляются друг от друга, а потом снова сближаются. Но если смотреть через саму червоточину, расстояние между ними вообще не меняется.

Поэтому вы не видите, как другие часы куда-то движутся. Для вас они остаются неподвижными. А значит, вы видите, как они идут с обычной скоростью - одна секунда за секунду, точно так же, как ваши собственные часы. И это звучит парадоксально. Ведь если смотреть на оба устья снаружи, то одно из них совершает путешествие в духе парадокса близнецов, и на его часах проходит один час, а другое остаётся неподвижным, и на его часах проходит два часа. Значит, теперь часы расходятся. Но если вместо наблюдения снаружи посмотреть через червоточину, то, если воспользоваться таким выражением, часы остаются синхронизированными. Они показывают одно и то же время.

То есть после того, как устье, отправившееся в путешествие, вернётся, его часы будут показывать 13:00, тогда как часы оставшегося на месте устья будут показывать 14:00. Но если мы посмотрим через червоточину со стороны устья, которое улетело и вернулось, на другое устье, то по-прежнему увидим там 13:00. Потому что часы по ту сторону, если смотреть через червоточину, должны показывать то же самое время, что и часы устья, которое совершило путешествие. И вот что из этого следует. Надеюсь, вы уследили за рассуждением и согласились со всеми предыдущими шагами. Если теперь вы сами войдёте в червоточину со стороны устья, которое улетало и вернулось, когда его часы показывают 13:00, то выйдете из другого устья не только в другом месте пространства, но и в другом моменте времени с точки зрения внешнего наблюдателя. Поскольку, глядя сквозь червоточину, вы видите, что часы на другой стороне показывают 13:00, именно в 13:00 вы там и выйдете.

То есть с точки зрения внешнего наблюдателя вы переместились в прошлое. Внешний наблюдатель увидит следующее: в 14:00 вы вошли в червоточину, а в 13:00 из неё вышли. Вы появились раньше, чем отправились. После этого вы могли бы просто остаться поблизости и встретить более позднюю версию самого себя, которая ещё только собирается войти в червоточину. Вы могли бы даже поздороваться с самим собой. Это уже самая настоящая замкнутая времениподобная кривая, причём созданная в локальной области пространства. Она не была заранее встроена в структуру всей Вселенной с самого начала. Это было серьёзное открытие. Они буквально поняли: “Ого, похоже, это можно сделать довольно прямолинейным способом”.

Но теперь всё-таки вернёмся к реальности. Лично я в последнее время не встречал никаких червоточин. Мы совершенно не уверены, существуют ли они вообще в реальном мире. Более того, мы почти уверены, что никаких макроскопических червоточин в природе не существует. У нас нет никаких оснований считать, что они где-то там находятся и только ждут, пока мы их обнаружим. На самом деле ситуация ещё хуже. Если бы вы не были особенно заинтересованы в существовании червоточин, если бы вам очень не хотелось, чтобы они оказались реальными, и кто-то спросил бы вас: “Могут ли во Вселенной существовать конфигурации искривлённого пространства-времени, имеющие форму червоточины?”, то, немного подумав, вы, скорее всего, ответили бы: “Нет, пожалуй, не могут”. Причина в следующем. Допустим, каким-то образом вы всё-таки создаёте червоточину… Хотя, кстати, сделать это нельзя.

В классической общей теории относительности существует теорема, очень похожая на теоремы о сингулярностях, согласно которым при определённых условиях внутри чёрной дыры неизбежно возникает сингулярность. Так вот, в классической общей теории относительности есть теорема, утверждающая, что если попытаться изменить топологию пространства-времени, то при этом также возникнет сингулярность. Это не означает, что сделать такое вообще невозможно. В конце концов, во Вселенной существуют сингулярности. Но идея в том, что если вы попытаетесь настолько сильно искривить и деформировать пространство-время, чтобы создать червоточину, то почти наверняка вместо неё у вас просто получится чёрная дыра, и вся конструкция схлопнется внутрь этой чёрной дыры. Поэтому, когда Торн и его коллеги писали эти статьи, они рассуждали примерно так: “Возможно, на чрезвычайно малых масштабах порядка планковской длины существуют квантовые флуктуации пространства-времени. Тогда, быть может, мы смогли бы каким-то образом захватить квантовую червоточину, не дать ей исчезнуть и постепенно увеличить её до макроскопических размеров”.

Но тут возникает проблема. Вернёмся к нашей модели червоточины, где есть две отождествлённые сферы. Я говорил, что если просунуть руку в одно устье, она появится из другого. А теперь представьте, что мы запускаем туда две частицы. Обе летят перпендикулярно поверхности сферы, то есть входят в неё под углом 90 градусов. Это означает, что их траектории должны быть слегка направлены навстречу друг другу. Например, если две траектории направлены к центру Земли, то есть идут перпендикулярно её поверхности, они будут сходиться друг с другом под небольшим углом. Но когда частицы появляются с другой стороны червоточины, они опять движутся перпендикулярно поверхности сферы, а значит, теперь уже удаляются друг от друга. Изначально они сближались, затем прошли через червоточину, а после этого стали расходиться.

Получается, что искривление пространства-времени, связанное с червоточиной, превращает траектории сближающихся частиц в траектории расходящихся частиц. А это в некотором смысле противоположно тому, что обычно делает гравитация. Обычно гравитация заставляет тела сближаться. Допустим, две частицы движутся по параллельным прямым. Если поместить под ними массивный объект, его гравитация притянет обе частицы и заставит их траектории сходиться. Поэтому на концептуальном уровне мы обычно думаем о гравитации как о взаимодействии, которое сближает частицы. Тут есть оговорка, связанная с космологической постоянной и энергией вакуума, но сейчас не будем в неё углубляться. Это отдельная история, и она полностью согласуется с тем, что я здесь говорю.

Итак, гравитация обычно притягивает. А червоточина в этом смысле действует отталкивающе. Она берёт частицы, которые сближались, и заставляет их расходиться. И это не просто образное сравнение. Если внимательно посмотреть на уравнения, окажется, что для существования червоточины и для того, чтобы она оставалась открытой, необходима отрицательная энергия. Поэтому, опять же, если бы вас сами червоточины совершенно не интересовали и кто-то просто спросил: “Хорошо, допустим, червоточина уже есть. Что с ней произойдёт?”, то в обычной ситуации она просто схлопнется ещё до того, как вы успеете пройти от одного её конца к другому, то есть войти в одно устье и выйти из другого. Поэтому мы говорим, что при разумных условиях на энергию во Вселенной, когда речь идёт об обычных источниках с положительной, а не отрицательной энергией, создать проходимую червоточину нельзя.

Но, опять же, это не строгая теорема и не утверждение, которое доказано со стопроцентной уверенностью. В квантовой теории поля существуют ситуации, в которых, возможно, можно получить отрицательную энергию. Есть и другие, более хитрые конструкции. Тем не менее общее впечатление таково: создать червоточину и удерживать её открытой чрезвычайно трудно, а возможно, вообще невозможно. Мы пока недостаточно хорошо знаем фундаментальные законы физики, чтобы утверждать это наверняка. И даже если бы червоточина у вас уже была и вы каким-то образом могли удерживать её открытой, всё равно остались бы вопросы: “Что значит управлять ею? Что значит взять одно устье червоточины, разогнать его почти до скорости света, а потом вернуть обратно? Как именно я должен это сделать?”

Можно пытаться отвечать на такие вопросы, но совершенно не очевидно, что предлагаемые ответы действительно имеют физический смысл. Так что это замечательный мысленный эксперимент, который заставляет очень серьёзно задуматься о том, что вообще допускает общая теория относительности. Но одновременно он заставляет подозревать, что мы позволяем себе слишком большую степень контроля над пространством-временем, которой в реальном мире у нас, возможно, попросту нет. Из-за всего этого я хочу сделать небольшое отступление и поговорить о вещи, которую не всегда упоминают, когда речь заходит о путешествиях во времени, но которая лично для меня имеет особое значение. Одна из самых первых научных статей по физике, которые я написал или в написании которых участвовал как соавтор, была посвящена путешествиям во времени и замкнутым времениподобным кривым. Но речь там шла не о червоточинах, а о космических струнах.

Примерно в то же время, когда Кип Торн и другие исследовали червоточины, Ричард Готт из Принстона опубликовал статью, в которой показал, что можно найти точное решение уравнений общей теории относительности Эйнштейна, по духу похожее на вращающийся цилиндр Фрэнка Типлера, но выглядящее несколько более физически правдоподобно. В конструкции Готта фигурировала космическая струна. Космическая струна - это не просто цилиндр, а совершенно особый тип объекта, который может возникать в квантовых теориях поля. У неё есть и плотность энергии, и давление, а в идеализированной модели она представляет собой бесконечно длинную прямую струну, содержащую энергию. Одно из замечательных свойств космических струн состоит в том, что для них можно точно решить уравнения Эйнштейна.

Если во Вселенной находится одна неподвижная космическая струна, происходит довольно удивительная вещь. Если вы стоите рядом с ней, то не чувствуете никакого гравитационного притяжения. Несмотря на то что в струне сосредоточено огромное количество энергии, она не создаёт направленной к себе силы гравитационного притяжения. Вместо этого возникает глобальный эффект, связанный с геометрией Вселенной. Причина связана с особыми свойствами плотности энергии и давления внутри космической струны. Вдоль направления струны у неё, в определённом смысле, нет выделенной системы покоя. Если вы движетесь вдоль струны, то есть в направлении, в котором она протянута, вы не можете измерить свою скорость относительно неё.

Это чем-то напоминает космологическую постоянную. Космологическая постоянная, или тёмная энергия, представляет собой энергию пустого пространства, существующую повсюду, но у неё нет собственной системы покоя. Вы не можете измерить свою скорость относительно неё. Аналогично и с космической струной. Вы можете двигаться к струне или от неё, но если вы перемещаетесь вдоль неё, в направлении её протяжённости, то нельзя определить вашу скорость относительно самой струны. Все такие скорости в физическом смысле эквивалентны. Из этого следует, что вся нетривиальная физика бесконечной прямой космической струны сосредоточена в плоскости, перпендикулярной струне. Если двигаться вдоль струны вверх или вниз, никакой новой физической информации вы не получите. Всё существенное происходит в поперечной плоскости.

Поэтому такая система служит хорошей моделью, или по крайней мере источником интуиции, для гравитации в трёхмерном пространстве-времени. Обычно мы говорим, что живём в четырёхмерном пространстве-времени: три пространственных измерения и одно временное. А теперь представьте, какой была бы жизнь в трёхмерном пространстве-времени. Пространство тогда было бы двумерным, как во “Флатландии”, только не обязательно совершенно плоским. В таком двумерном пространстве могут находиться источники энергии, например частицы, и они способны гравитационно воздействовать на окружающую геометрию. И это воздействие выглядит так: из плоского пространства вы как будто вырезаете некоторый угол, превращая его геометрию в поверхность, похожую на конус.

Представьте лист бумаги - это наше двумерное пространство. Время при этом остаётся отдельным временным измерением. Поставим на листе точку, изображающую частицу, и спросим: “Как выглядит гравитационное поле этой частицы?” Ответ такой: возьмите ножницы и вырежьте из листа клиновидный сектор, идущий от края бумаги до этой точки. Затем склейте две стороны получившегося разреза. После этого точка, изображающая частицу, станет вершиной конуса. И здесь проявляется любопытная особенность геометрии пространства-времени. Конус выглядит искривлённым. Когда вы смотрите на конус, кажется, что его поверхность обладает кривизной. Но это в значительной степени следствие того, что вы представляете эту поверхность вложенной в трёхмерное пространство. Если развернуть конус обратно в плоский лист бумаги, из которого просто удалён некоторый угловой сектор, станет видно, что повсюду, кроме самой вершины, пространство совершенно плоское. То есть локальной гравитационной силы там нет. В общей теории относительности гравитационные эффекты связаны с геометрией и кривизной пространства-времени. Хорошо. Но это ещё не машина времени. Это просто гравитационное поле космической струны.

Кстати, в 1980-х и 1990-х годах физики довольно серьёзно рассматривали космические струны как возможный источник формирования крупномасштабной структуры Вселенной. Космические струны сравнительно легко могли возникать в ранней Вселенной, а создаваемые ими гравитационные возмущения могли способствовать образованию галактик и других структур. Разумеется, реальные космические струны не были бы бесконечно длинными и идеально прямыми, поэтому они не в точности эквивалентны точечным частицам в пространстве-времени размерности 2+1. Но физическая мотивация здесь очень похожа.

И вот что сделал Ричард Готт. Он сказал: “Хорошо, вместо одной космической струны я могу найти точное решение для двух космических струн, движущихся относительно друг друга. А это в точности эквивалентно двум точечным частицам в трёхмерном пространстве-времени, которые пролетают мимо друг друга. Мне нужно лишь правильно учесть их дефицитные углы, то, как они пересекаются друг с другом и с траекториями частиц, и тогда все уравнения можно решить точно”.

Поэтому давайте вообще забудем о космических струнах и представим, что мы живём в пространстве-времени размерности 2+1. Это своего рода “Флатландия” с маленькими точечными частицами и соответствующими им дефицитными углами. Что сделал Готт? По сути, он придал системе угловой момент. В некотором смысле это похоже на вращающийся цилиндр Типлера, но здесь ничего буквально не вращается. Просто две маленькие частицы пролетают мимо друг друга. И Готт показал, что, как и в случае цилиндра Типлера, если частицы движутся достаточно быстро и проходят достаточно близко друг к другу, то в момент их максимального сближения можно обогнуть их по замкнутой траектории и получить замкнутую времениподобную кривую. То есть можно отправиться назад во времени. Но кому это вообще интересно?

На первый взгляд всё это кажется даже менее реалистичным, чем червоточины. Хотя на самом деле не менее. В отличие от червоточин, мы знаем, что космические струны, по крайней мере теоретически, могут физически возникать. Другое дело, что они не были бы бесконечно длинными и идеально прямыми, поэтому перед нами всё равно идеализация. Но ценность этой идеализации в том, что она позволяет решить уравнения точно. В рассуждениях о червоточинах, которые пролетают друг мимо друга, двигаются туда-сюда и так далее, мы во многом опираемся на качественные аргументы. Конечно, в этих работах есть и очень тщательно решённые уравнения, но не существует точного решения уравнений Эйнштейна, которое описывало бы червоточину, сначала не являющуюся машиной времени, а затем превращающуюся в неё. Мы, по сути, просто утверждаем, что такое в принципе можно себе представить.

А вот в этой игрушечной модели “Флатландии”, где частицы пролетают друг мимо друга достаточно быстро и создают замкнутую времениподобную кривую, появляется надежда решить всё точно. И тогда можно задать вполне конкретный вопрос: можно ли начать с частиц, которые покоятся, вообще не движутся или движутся очень медленно, а затем ускорить их? Можно ли построить машину времени, пусть даже во Вселенной размерности 2+1, причём такую, которая является точным решением общей теории относительности Эйнштейна? То есть машину времени, которой не было изначально, с самого рождения Вселенной, а которая появилась в результате движения частиц?

Это вполне осмысленный вопрос. И именно его мы с моими соавторами и задали. Это были Эдвард Фархи, Алан Гут, Кен Олум и я. Мы спросили: “А как вообще ускорить частицу?” И придумали довольно сложный механизм, при котором одна частица могла, так сказать, “взорваться”. По сути, одна частица распадалась на две, которые разлетались в противоположных направлениях с большой скоростью. И уже одного закона сохранения энергии достаточно, чтобы определить, насколько быстро они в принципе могут двигаться. А дальше начинается обычная работа высокооплачиваемого физика-теоретика: вы берёте эту конкретную конфигурацию и решаете уравнения для метрики пространства-времени. Итак, в мысленном эксперименте вы начинаете с двух неподвижных частиц в пространстве размерности 2+1. Затем позволяете обеим распасться. В результате каждая из них порождает по две дочерние частицы, которые разлетаются в противоположных направлениях. И две из этих дочерних частиц направляются навстречу друг другу и проносятся совсем рядом.

А это как раз та конфигурация, которая, согласно Ричарду Готту, должна создать машину времени. Получается, что если частицы достаточно массивны и движутся достаточно быстро, то такая схема вроде бы позволяет построить машину времени, начиная с Вселенной, где всё было неподвижно, никакой машины времени не существовало и замкнутых времениподобных кривых не было. Но когда мы действительно сели и проделали все математические вычисления, выяснилось, что это как раз тот случай, когда математика необходима, потому что интуиции здесь уже недостаточно.

Напомню, как мы представляем гравитационное поле одной точечной частицы в пространстве-времени размерности 2+1. Берём лист бумаги, вырезаем из него некоторый угловой сектор, а затем отождествляем края получившегося выреза, формируя конус. И вот мы спросили себя и непосредственно вычислили: насколько большим должен быть этот дефицитный угол, то есть какой энергией должны обладать исходные частицы, чтобы их дочерние частицы смогли двигаться достаточно быстро для создания машины времени? И вот что мы обнаружили: если сложить дефицитные углы всех частиц, всегда получается величина больше 2π. 2π радиан - это 360 градусов. Если представить себе точку в центре листа бумаги и начать вырезать из него угловой сектор, то нельзя вырезать сектор больше 360 градусов. Вокруг точки просто нет большего угла. Полный угол составляет ровно 360 градусов.

То, что мы получили, в некотором смысле напоминает космологические решения общей теории относительности, где бывают открытые и замкнутые Вселенные. Открытая Вселенная бесконечно простирается в пространстве во всех направлениях. Замкнутая Вселенная, напротив, замыкается сама на себя и имеет конечный пространственный объём. И мы доказали, что в открытой Вселенной у вас никогда не будет достаточно энергии, чтобы создать машину времени. Мы не закладывали это в расчёты заранее и не подгоняли результат. К такому выводу нас просто неизбежно привела общая теория относительности, и мне это показалось невероятно красивым. Более того, мы придумали очень хитроумный способ доказательства с использованием пространства анти-де Ситтера и довольно сложной геометрии. Было очень интересно над этим работать, хотя практического применения у результата, конечно, немного.

Но в одном месте мы всё-таки ошиблись. Не в подробных вычислениях, а в нашей первоначальной догадке. Мы предположили, что хотя в открытой Вселенной энергии недостаточно для создания машины времени, то в замкнутой Вселенной всё может быть иначе. Дело в том, что для замкнутой Вселенной суммарный дефицитный угол равен 4π. Вот ещё небольшой геометрический факт. Представьте, например, куб. У него восемь вершин, и каждой вершине соответствует дефицитный угол 90 градусов. Если всё сложить, получится 4π. Девяносто градусов - это π/2. Поэтому в первом варианте нашей статьи мы написали примерно следующее: мы показали, что в открытой Вселенной построить машину времени нельзя, но, похоже, в замкнутой Вселенной это, вероятно, возможно. Над этим стоит подумать. В замкнутой Вселенной энергии уже достаточно.

И тут этой задачей заинтересовался Герард 'т Хоофт, очень известный физик и лауреат Нобелевской премии. В частности, он показал перенормируемость электрослабой квантовой теории поля и сделал множество других важных вещей. Он рассмотрел эту проблему и показал… Точнее, я бы не назвал это строгим доказательством, но он привёл чрезвычайно убедительный аргумент. Да, в открытой Вселенной энергии недостаточно, чтобы создать машину времени. А в замкнутой энергии достаточно. Но 'т Хоофт показал, что в замкнутой Вселенной вам не хватит времени, чтобы построить машину времени.

И тут возникает естественная реакция: “Что вообще значит, вам не хватит времени, чтобы построить машину времени?” Особенность открытых Вселенных в пространстве-времени размерности 2+1 заключается в том, что пространства там бесконечно много. Оно продолжается без конца. А вот замкнутая Вселенная имеет конечную площадь. В трёх пространственных измерениях мы говорили бы об объёме, но здесь пространство двумерное, поэтому речь идёт именно о площади. И вот что происходит. Как только вы проделываете наш трюк, берёте пару частиц и позволяете им распасться на дочерние частицы, площадь двумерного пространства начинает уменьшаться. Вселенная словно начинает коллапсировать. И 'т Хоофт показал, что она всегда успевает сжаться до нулевого размера раньше, чем вы сможете создать машину времени.

Для меня это был ещё один совершенно неожиданный и удивительный результат. Конечно, вся эта конструкция с машиной времени, космическими струнами или точечными частицами в пространстве-времени размерности 2+1 крайне специфична, очень тонко настроена и в определённом смысле совершенно нереалистична. Но именно в этом и ценность игрушечной модели. Это та самая “сферическая корова”: модель предельно упрощённая, зато все уравнения в ней можно решить точно. И точное решение дало нам совершенно неинтуитивный результат: построить машину времени нельзя ни в открытой, ни в замкнутой Вселенной. В открытой Вселенной для этого не хватает энергии. В замкнутой - не хватает времени. Так что это полезно знать.

Это не окончательное доказательство какого-то общего принципа, но такой результат определённо наводит на мысль, что общая теория относительности каким-то образом сопротивляется созданию машин времени. Примерно в то же время Стивен Хокинг написал статью под названием “Гипотеза о защите хронологии”. В ней он использовал мощный аппарат дифференциальной геометрии, знакомый ему ещё по работам о теоремах о сингулярностях и чёрных дырах. Он доказал теорему, которая, по сути, утверждала следующее. И здесь мы уже возвращаемся к нашему реальному миру с пространством-временем размерности 3+1. Если изначально замкнутых времениподобных кривых нет и мы накладываем обычные разумные ограничения на материю, например запрещаем отрицательные энергии и тому подобные экзотические вещи, то при любой попытке динамически создать замкнутые времениподобные кривые в компактной области пространства неизбежно возникает сингулярность. Из этого следует, что вместо машины времени вся конструкция, скорее всего, просто коллапсирует в чёрную дыру. Строго говоря, последнее утверждение уже не является теоремой. Существует так называемая гипотеза космической цензуры, согласно которой сингулярности всегда скрыты внутри чёрных дыр. Но это пока именно гипотеза, а не доказанная теорема, и, возможно, существуют способы её обойти.

Тем не менее общий намёк остаётся тем же: когда вы пытаетесь создать замкнутые времениподобные кривые, с помощью червоточин или каким-то другим способом, вместо машины времени всё, вероятно, просто схлопнется в чёрную дыру. Эта картина подтверждалась и более конкретными расчётами, которые проводили для червоточин. Когда исследователи пытались непосредственно рассчитать поведение квантовых полей на фоне движущихся и изменяющихся червоточин, выяснялось следующее. По мере того как вы манипулируете одним из устьев и приближаетесь к конфигурации, при которой появляется траектория, позволяющая попасть в прошлое, хотя локально вы всё время движетесь вперёд во времени, плотность энергии вдоль этой траектории из-за квантовых флуктуаций начинает стремиться к бесконечности. Я специально говорю “стремиться”, потому что предпринимались попытки обойти этот вывод, шли споры, и я даже не уверен, пришли ли в итоге к строгой теореме в ту или иную сторону. Но снова и снова, с совершенно разных направлений, возникало впечатление, что реальный мир каким-то образом пытается не позволить вам построить машину времени.

Поэтому, когда я говорю, что общая теория относительности позволяет представить себе создание машины времени, я одновременно добавляю: в конечном счёте я подозреваю, что в реальном мире путешествия во времени всё-таки невозможны. И даже если весь этот разговор о создании машин времени в общей теории относительности звучит несколько отрезвляюще, в духе “это намного сложнее, чем кажется”, он всё же не исключает такую возможность окончательно. Поэтому мы по-прежнему можем задать вопрос: допустим, вам всё-таки удалось это сделать. Допустим, у вас действительно есть машина времени и существуют замкнутые времениподобные кривые, возникшие из-за искривления пространства-времени. Как тогда всё это работало бы? Каковы были бы последствия? Как вообще выглядело бы путешествие во времени в таком физическом контексте?

Теперь у нас есть гораздо более серьёзная основа для размышлений о физике и философии путешествий во времени, чем в волшебном мире Герберта Уэллса и подобных ему фантастических сюжетов. Например, отсюда сразу следуют два важных вывода. Первый состоит в том, что если вы создаёте машину времени, формируя замкнутые времениподобные кривые за счёт перемещения материи и её гравитационного поля…

Кстати, я должен сделать ещё одну оговорку. Если вы хотите получить машину времени, через которую действительно можно путешествовать, даже если забыть о том, что вместо неё, скорее всего, образуется чёрная дыра, о необходимости отрицательной энергии для червоточин и обо всём прочем, вам пришлось бы управлять поистине астрофизическими количествами энергии. Речь идёт о концентрациях массы порядка массы Солнца, сжатых в очень небольшую область пространства. Так что существует ещё и чисто инженерная причина, по которой построить машину времени чрезвычайно трудно. Но хорошо, пока забудем и об этом.

Итак, один из выводов состоит в следующем: вы не сможете отправиться в прошлое раньше того момента, когда сами создали замкнутые времениподобные кривые. Допустим, вам каким-то образом удалось извлечь червоточину из квантовой пены, а затем изменить её так, чтобы появились замкнутые времениподобные кривые. Вы не сможете использовать её, чтобы попасть в момент времени, предшествующий созданию этой конфигурации. Но, возможно, вы сможете сохранить червоточину и пользоваться ею в будущем, всегда возвращаясь как минимум к тому моменту, когда машина времени была создана.

Даже если один проход через червоточину переносит вас назад всего на один час, ничто не мешает проходить через неё снова и снова. Если вы находитесь на год позже момента её создания, вы можете пройти через червоточину много-много раз и таким образом постепенно вернуться на целый год назад. Но вы всё равно не сможете попасть в прошлое раньше того момента, когда машина времени была впервые построена.

Поэтому иногда люди, в том числе Стивен Хокинг, шутят, что у нас есть свидетельство против возможности создания машин времени: нас ведь до сих пор не заполонили туристы из будущего. Это хорошая шутка, но как аргумент она не работает. Вполне возможно, что мы просто ещё не построили машину времени. Если когда-нибудь построим, то сможем возвращаться к моменту её создания, но не в более ранние эпохи.

Второй вывод, конечно, совершенно очевиден: машина времени выглядела бы как космический корабль. Она не была бы похожа ни на сани, ни на телефонную будку. Это был бы корабль, способный двигаться по нужной траектории через пространство-время. Так что в этом смысле машины времени выглядят довольно прозаично. Экзотична здесь сама возможность существования замкнутой времениподобной кривой, а не способ передвижения по ней.

Парадоксы путешествий в прошлое

Хорошо. Теперь, имея в распоряжении весь этот набор идей, что мы можем сказать о традиционных проблемах, связанных с путешествиями во времени? Вы ведь знаете, о чём речь. Можно отправиться в прошлое и убить собственного дедушку до того, как он встретил вашу бабушку, и тогда вы сами не родитесь. Это, собственно, и называется парадоксом дедушки. Не совсем понятно, почему жертвой всегда оказывается именно дедушка. Видимо, у кого-то тут свои проблемы. Но суть парадокса понятна.

Другой популярный пример - отправиться в прошлое и убить Гитлера ещё младенцем. Но тут сразу возникает вопрос: было бы морально правильно убить младенца Гитлера? Мы знаем, что взрослый Гитлер совершил ужасные вещи, но младенец Гитлер ещё ничего не сделал. Получается нечто вроде предвидения преступления, как в идее “преступления до его совершения”. Возможно, если бы к маленькому Гитлеру просто лучше относились, всё сложилось бы совсем иначе.

Но оставим моральные дилеммы в стороне. Что вообще значит отправиться в прошлое и убитьГитлера, младенцем или уже взрослым? У нас есть воспоминания о том, что Гитлер существовал. Есть фотографии. Попытка изменить прошлое таким образом выглядит если не полностью логически противоречивой, то по крайней мере создаёт очевидное напряжение. С одной стороны, мы знаем и располагаем свидетельствами того, что определённые события в прошлом действительно произошли. С другой стороны, как мы уже обсуждали, субъективно мы ощущаем способность делать выбор, поскольку мы не демон Лапласа. Так что если вы можете отправиться в прошлое и принять решение убить Гитлера, тем самым изменив ход истории, то как это совместить с тем фактом, что мы знаем, что Гитлер действительно существовал?

В этом и состоит суть всех разновидностей парадоксов, связанных с временными петлями и путешествиями в прошлое.

Парадокс бильярдного шара

После того как Кип Торн и его коллеги написали свои работы о червоточинах, другой физик, Джо Полчински, сформулировал эту проблему в виде более удобной игрушечной модели - парадокса бильярдного шара. Он указал, что если у вас есть червоточина, создающая замкнутую времениподобную кривую, то можно представить, что вы бросаете в неё бильярдный шар. Шар проходит через червоточину и появляется с другой стороны в прошлом. Если прицелиться точно, червоточина может выбросить шар в прошлое по такой траектории, что он столкнётся со своей более ранней версией и отклонит её, не дав ей вообще попасть в червоточину. То есть, по сути, бильярдный шар убивает собственного дедушку. Вы бросаете шар на замкнутую времениподобную кривую, он попадает в прошлое и мешает самому себе войти в эту же замкнутую времениподобную кривую.

Так что же тогда происходит? Это и есть парадокс бильярдного шара Полчински. Торн и его коллеги отнеслись к этой проблеме очень серьёзно. И снова, давайте пока придерживаться известных нам законов физики. Более того, даже немного упростим задачу и ограничимся классической физикой. Под “классической” я здесь не имею в виду только физику Ньютона. Теория относительности тоже относится к классической физике. Я лишь хочу сказать, что мы не рассматриваем квантовую механику. То есть у нас есть только один мир. Мы не вводим многомировую интерпретацию квантовой механики или что-то подобное. Но при этом мы пытаемся немного обобщить привычное понимание законов физики. В конце концов, одна из ключевых идей классической механики связана с демоном Максвелла… Простите, с демоном Лапласа. Это идея о том, что в принципе можно знать точное состояние Вселенной в некоторый момент времени, а затем, используя законы физики, восстановить как её прошлое, так и будущее.

Но парадокс дедушки и парадокс бильярдного шара ставят под сомнение сам принцип, лежащий в основе идеи демона Лапласа. А именно, представление о том, что историю мира можно задать некоторыми начальными условиями, а затем просто проинтегрировать уравнения движения вперёд и назад во времени. Это прекрасно работает, когда время одномерно и никогда не замыкается само на себя. В обычном ньютоновском пространстве-времени или в специальной теории относительности вполне осмысленно сказать: если я знаю состояние Вселенной в некоторый момент времени, то могу с помощью законов физики продолжить это состояние как в прошлое, так и в будущее. Но если время в принципе может замыкаться само на себя, то что тогда вообще означает задача с начальными условиями?

Это возвращает нас к той проблеме, о которой мы говорили применительно к Вселенной с циклически замкнутым временем, где мы просто вручную отождествляем один момент времени с другим. Разве это не накладывает какое-то глобальное, странное и невидимое ограничение на допустимые начальные условия для материи внутри такой Вселенной? Ведь эти начальные условия должны быть такими, чтобы через 100 миллиардов лет, или через какой там задан период времени, материя вернулась в точности в то же состояние.

Так что в некотором смысле, и, возможно, этому не стоит удивляться, мы открыли ящик Пандоры и спугнули демона Лапласа. Мы изменили правила игры, допустив существование замкнутых времениподобных кривых, поэтому, наверное, неудивительно, что некоторые старые правила и привычные способы заниматься физикой, в частности постановка задач с начальными условиями, больше не работают. Но это не значит, что мы должны полностью отказаться от законов физики или от самой идеи, что законы физики вообще должны существовать. Нужно задать другой вопрос: могут ли существовать иные законы физики, которые работают при наличии замкнутых времениподобных кривых, а когда таких кривых нет, переходят в обычные законы физики, которые мы знаем и любим?

И, насколько я понимаю… Я, признаться, уже не так внимательно слежу за этой темой, как много лет назад, когда впервые начал серьёзно думать о машинах времени, но, по моему впечатлению, мы до сих пор не знаем окончательного ответа на этот вопрос. Если сформулировать его в максимально сильной форме, то он звучит так: существуют ли точно формулируемые, совершенно ясные и однозначные законы физики, которые полностью исключают любые возможные парадоксы, дают единственный однозначный результат при наличии замкнутых времениподобных кривых и при их отсутствии переходят в обычные законы физики? Мне кажется, что таких законов у нас нет. Или, по крайней мере, мы не знаем, существуют ли вообще подобные обобщения.

Принцип самосогласованности Новикова

Однако Торн и другие физики, в том числе их коллега Игорь Новиков, предложили так называемый принцип самосогласованности Новикова. Идея состоит в следующем. Возьмём, например, парадокс бильярдного шара Полчински. Мы можем представить траекторию, на которой шар, выйдя из червоточины в прошлом, мешает самому себе войти в неё. Такая траектория предотвращает собственное осуществление и поэтому не является самосогласованной. Но можно утверждать, что существуют другие траектории, которые самосогласованны.

Например, шар может войти в червоточину, выйти в прошлом, столкнуться со своей более ранней версией и отклонить её ровно настолько, чтобы та всё равно попала в червоточину в нужный момент. И вы не обязательно сможете найти такую траекторию, просто задав начальные условия и позволив законам физики шаг за шагом продвигать систему вперёд во времени. Но, возможно, существует более глобальный способ описать всё решение целиком. Насколько я понимаю, в отношении существования таких самосогласованных решений есть довольно веские основания считать, что они действительно существуют. Но тут возникает серьёзная проблема: таких решений может быть больше одного. Они могут оказаться неединственными. То есть неясно, какую именно информацию нужно задать, чтобы однозначно определить, как система должна себя вести.

Тем не менее результаты проведённых исследований указывают на то, что при наличии замкнутых времениподобных кривых, по-видимому, всегда можно найти хотя бы какое-то самосогласованное решение для поведения материи. И это по крайней мере открывает следующую возможность: пусть лапласовский способ заниматься физикой, когда мы задаём состояние системы сейчас и просто шаг за шагом эволюционируем его вперёд во времени, больше не работает. Возможно, вместо него существует более глобальный подход, при котором мы рассматриваем всё пространство-время целиком и говорим: “Вот эти траектории допустимы, а вот эти нет”. И, в конце концов, это было бы не настолько уж необычно. Даже в обычной физике, если вообще забыть о замкнутых времениподобных кривых, существует принцип наименьшего действия.

Если вы с ним не знакомы, я снова рекомендую посмотреть мои видео из цикла “Величайшие идеи во Вселенной”. Там есть выпуск о силе, энергии и действии. Суть в том, что законы физики можно сформулировать следующим образом. Возьмём некоторую начальную точку и некоторую конечную точку и рассмотрим все возможные траектории, по которым система могла бы пройти между ними. Для каждой такой траектории можно вычислить некоторую величину, называемую действием. Это интеграл от разности кинетической и потенциальной энергий, но конкретная формула сейчас не так важна. Главное, что такая величина существует. И реальные физические траектории систем во Вселенной соответствуют тем траекториям, для которых действие принимает экстремальное значение. И это глобальная величина. Чтобы её вычислить, нужно знать всю систему целиком - от начала её эволюции до конца. Это не тот случай, когда вы говорите мне, что происходит сейчас, а я просто шаг за шагом двигаюсь вперёд во времени. Здесь величина вычисляется с учётом всей истории системы. И, возможно, можно утверждать, что это вполне естественный способ мыслить с точки зрения этернализма, то есть концепции блочной Вселенной, где время не рассматривается как нечто, буквально проталкивающее Вселенную от одного момента к следующему.

Время - это просто координата в структуре того, что существует, а существует четырёхмерное пространство-время. Возможно, сами законы физики с самого начала должны иметь по своей природе четырёхмерную формулировку. Мне кажется, это чрезвычайно интересная возможность. Я не знаю, каково сейчас современное состояние исследований в этой области. Я лишь рассказываю, какое впечатление у меня сложилось на основании того, что я читал в последнее время.

Самосогласованность в историях

И здесь есть ещё одна приятная сторона. Идею условия самосогласованности, согласно которой при наличии замкнутых времениподобных кривых нельзя просто произвольно выбрать начальное состояние и затем эволюционировать его вперёд во времени, но при этом всё равно существуют самосогласованные истории, можно перенести из игрушечных физических моделей в буквальные истории - фильмы, романы и сериалы. В повествовательном контексте идея самосогласованности сводится к такому вопросу: что произойдёт, что именно вам помешает, если вы попытаетесь вернуться в прошлое и убить Гитлера ещё младенцем?

Мне кажется, очень лаконично ответ на это сформулировали, как ни странно, в сериале “Остаться в живых”. Кажется, путешествия во времени там появились в пятом сезоне или около того. И забавно, что “Остаться в живых” далеко не всегда особенно заботился о внутренней логике происходящего, но когда дело дошло до путешествий во времени, создатели вдруг стали на удивление настойчиво требовать логической согласованности. У них даже был своего рода девиз: “Что случилось, то случилось”. Смысл в следующем. Если вы знаете, что в этом мире произошла Вторая мировая война, то в их вымышленном мире с путешествиями во времени вы можете представить, что отправились назад в эпоху Второй мировой войны. Но нельзя представить, что вы успешно убили младенца Гитлера. Вы можете попытаться это сделать, но заранее знаете, что потерпите неудачу, потому что в известном вам прошлом младенца Гитлера никто не убил.

То же самое относится к попытке предотвратить убийство Джона Кеннеди или помешать самому себе совершить какой-нибудь ужасно неловкий поступок на выпускном вечере - неважно, что именно в прошлом вам хотелось бы изменить. Иными словами, вы можете представить себе посещение прошлого, но если вы туда отправились, значит, вы всегда там были. Ваша более взрослая версия всегда являлась частью уже существовавшего прошлого. Такой подход можно назвать концепцией единственного самосогласованного мира для путешествий во времени. Существует блочная Вселенная, но время в ней не обязательно просто идёт вперёд. Иногда оно может замыкаться само на себя.

Однако в каждой точке этой блочной Вселенной, для каждого события, в каждом месте пространства и времени что-то произошло. И произошло только одно конкретное событие. Это и есть подход единственного самосогласованного мира: что случилось, то случилось. Есть и другие фильмы и истории, которые стараются придерживаться этой логики и прорабатывают её подробнее, чем “Остаться в живых”. Могу назвать два своих любимых примера.

Первый - “12 обезьян”. Это история о путешествиях во времени, которая остаётся самосогласованной именно в смысле единственного самосогласованного мира. Есть и ещё более сложный пример - фильм “Временная петля” [Timecrimes]. “12 обезьян” старается заставить вас поверить, что герои меняют прошлое, но затем выясняется, что на самом деле они его не меняют… Простите, спойлер.

А “Временная петля” построена вокруг довольно сложной временной петли, в которой человек взаимодействует с самим собой. Конечно, настоящим мастером таких историй был Роберт Хайнлайн. Он написал несколько произведений о путешествиях во времени, где старался выстраивать временные петли таким образом, чтобы всё оставалось самосогласованным. Его не особенно интересовали червоточины или согласованность с общей теорией относительности. У него была скорее волшебная схема: человек исчезает в одном времени и появляется в другом. Но при этом сама история оставалась полностью непротиворечивой. Человек мог взаимодействовать с самим собой в разных точках собственной временной линии, однако к концу рассказа всегда выяснялось, что произошла только одна, полностью самосогласованная последовательность событий.

Самый запутанный и впечатляющий пример - его рассказ “Все вы зомби”. И только совсем недавно, буквально на этой неделе, когда я искал фильмы о путешествиях во времени, я узнал, что по нему сняли фильм с Итаном Хоуком. Название изменили. Фильм называется “Патруль времени” [Predestination], и это экранизация рассказа Хайнлайна “Все вы зомби”. Не могу сказать, что фильм получился выдающимся. Хоук хорош, но сам рассказ довольно трудно перенести на экран. И, к моему огромному раздражению, в самом конце фильма, и я сейчас ничего существенного не раскрываю, появляется намёк на то, что прошлое, возможно, всё-таки можно изменить. А это фактически разрушает весь смысл исходной истории.

Ведь вся её идея заключалась именно в том, что в единственном самосогласованном мире всё происходило совершенно непротиворечиво. А фильм вдруг намекает, что, возможно, это не так. Получается, что он сам подрывает собственную основную идею.

Почему так хочется изменить прошлое

Но тут есть интересный момент. Когда авторам дают такую игрушку, как путешествия во времени, им очень, очень хочется изменить прошлое. Похоже, это что-то глубоко укоренённое в человеческой психологии. Стоит сказать людям, что они могут посетить прошлое, и тут же возникает огромное желание что-нибудь там исправить, как-то его изменить. И если вы скажете им: “Нет, существуют законы физики, вам нельзя этого делать”, они не захотят это слышать. Более того, вам скажут, что все по-настоящему интересные истории о путешествиях во времени как раз и строятся на изменении прошлого.

Хотя это довольно странно, потому что существует огромное количество увлекательных историй, которые мы называем детективами или загадочными романами, где прошлое никто не меняет. Вы не можете его посетить, потому что никаких путешествий во времени там нет, но история всё равно остаётся интересной, потому что вы постепенно узнаёте, что произошло в прошлом. Мне кажется, можно придумать множество замечательных историй о путешествиях во времени, где герой посещает прошлое, ничего в нём не меняет, но узнаёт о нём что-то важное.

Так что если среди вас есть начинающие сценаристы, романисты или авторы рассказов, здесь ещё огромное пространство для интересных историй о путешествиях во времени, которые вовсе не обязаны нарушать принцип единственного самосогласованного мира. Но понятно, почему соблазн изменить прошлое настолько велик. Вспомните нашу идею о том, что лично вы не являетесь демоном Лапласа. У вас нет всей информации о Вселенной.

Вы всего лишь очень небольшой, крайне неполный и несовершенный набор атомов и молекул с ограниченным знанием окружающего мира. И с вашей точки зрения, как у возникающего на макроскопическом уровне эффективного объекта в нашем привычном, манифестном образе мира, прошлое фиксировано. Верно?

Вы считаете, что прошлое уже существует таким, каким оно было. Изменить его нельзя. Но одновременно вы считаете, что можете влиять на будущее. Что у вас есть воля, свобода выбора, что вы способны принимать решения и что причинные последствия этих решений распространяются вперёд, в будущее. И вот это, по-моему, чрезвычайно интересно. Именно поэтому истории о путешествиях во времени одновременно ставят нас в тупик и так сильно притягивают. Потому что в такой истории прошлое Вселенной смешивается с вашим собственным будущим, с будущим тех людей, которые отправляются в прошлое. Если вы убеждены, что как конечный человек с ограниченной информацией вы не воспринимаете мир строго с позиции этернализма, то для вас прошлое кажется фиксированным и неизменным, а на будущее, наоборот, можно воздействовать.

И когда ваше личное будущее, то есть то, что вы собираетесь сделать дальше, внезапно становится частью прошлого Вселенной, чрезвычайно трудно избавиться от мысли: “Значит, я могу изменить прошлое”. В конце концов, что именно помешает мне отправиться туда и убить Гитлера ещё младенцем? А ответ в картине единственного самосогласованного мира такой: я не знаю. Я не знаю, что именно вам помешает, но что-то обязательно помешает. Вот это я знаю точно. Я знаю, что вас остановят. И, собственно, именно это придаёт таким историям определённое драматическое напряжение, пусть подобных историй и не так много. Оно возникает из-за того, что вы знаете: пытаться изменить прошлое бесполезно, потому что у вас ничего не получится. Но вы не знаете почему. Вы знаете только одно: что случилось, то случилось. И вам приходится действовать в рамках тех сведений о прошлом, которыми вы располагаете. Возможно, вы потерпите неудачу потому, что вас убьют. Или вы заболеете и умрёте. Или сорвётесь со скалы. Пытаться изменить прошлое очень, очень опасно, и при этом вы заранее знаете, что всё равно не добьётесь успеха. Так что, на мой взгляд, здесь на самом деле есть хорошие возможности для драматического сюжета.

Приведу ещё один хороший пример путешествий во времени - фильм “Невероятные приключения Билла и Теда”. В самом начале мы уже упоминали Эда Соломона и Билла с Тедом. В оригинальном фильме есть знаменитая сцена, где Биллу и Теду нужны какие-то ключи - не помню, от машины или от двери. Ключей у них нет, а времени сходить за ними тоже не хватает. Но они знают, что машина времени существует. И тогда они соображают: “Ага! В будущем мы сможем отправиться в прошлое, украсть ключи и оставить их для самих себя за этим знаком”. Они заглядывают за знак - и ключи действительно там лежат. Здесь есть немного другой поворот. Они не ограничены заранее известным прошлым. Вместо этого, получая помощь от своих будущих версий, они тем самым обязывают своих будущих себя сделать именно то, что нужно: отправиться в прошлое, раздобыть ключи и оставить их там. И они сами это проговаривают. Тед, которого играет Киану Ривз, говорит что-то вроде: “А что, если мы потом этого не сделаем?” А затем отвечает: “Но, наверное, мы всё-таки это сделаем, потому что ключи уже здесь”. Именно в этом суть.

Можно спросить: “А что, если они сейчас возьмут ключи, а потом их будущие версии решат не возвращаться в прошлое и не красть их?” Но законы физики такого не допускают. Их будущие версии, или нечто эквивалентное им, уже украли ключи, украдут их и, в некотором смысле, всегда их крали. К этому трудно привыкнуть. Очень трудно уложить такую логику в голове. Но она непротиворечива. Именно поэтому путешествия во времени немного ломают нам мозг. Сценарии единственного самосогласованного мира затрудняют веру в человеческий выбор примерно по той же самой причине.

И ещё одна важная оговорка. Если вас беспокоит мысль о каком-то нелокальном, глобальном условии самосогласованности, которое делает определённые варианты выбора невозможными и не позволяет вам свободно их осуществить, не стоит слишком переживать. Путешествия во времени, скорее всего, вообще невозможны. Здесь мы просто спрашиваем: если бы путешествия во времени были возможны, каковы были бы правила игры? И пытаемся об этом рассуждать.

Новые временные линии и многомировая интерпретация

Хорошо. Как вы все знаете, в историях о путешествиях во времени очень немногие придерживаются логики единственного самосогласованного мира. Некоторые придерживаются, и молодцы. Но большинство всё-таки хочет позволить нам менять прошлое. И можно спросить: “Но разве логика сама по себе этого не запрещает? Разве мы только что не объяснили, почему прошлое изменить нельзя? Что случилось, то случилось, всё уже произошло”. Это было бы верно, если бы не одна хорошо знакомая вам идея - существование нескольких временных линий или нескольких вселенных.

Логика здесь примерно такая: раз уж мы всё равно придумываем механизм путешествий во времени и не знаем, как его реализовать физически, давайте предположим, что, отправляясь в прошлое, мы попадаем не в то прошлое, которое помним сами, а в другое. Допустим, существует Вселенная, в которой Вторая мировая война произошла именно так, как мы её помним, и у нас есть документальные свидетельства этих событий. Но представим, что если мы смогли бы отправиться в прошлое, то при этом возник бы совершенно новый мир - мир, где можно убить Гитлера ещё младенцем или, например, предотвратить убийство Джона Кеннеди. Обычно всё это вводится практически волшебным образом.

Никакого физического объяснения того, откуда берутся новые временные линии, не даётся. Авторы просто разводят руками, рисуют какие-то схемы и так далее. Но законами физики это не объясняется. Однако вы также знаете, что существует вариант физической теории, в котором нечто отдалённо похожее действительно возникает. Речь, конечно, идёт о квантовой механике, особенно о многомировой интерпретации. Как многие из вас знают и как вы уже не раз слышали от меня, у нас есть правила квантовой механики, но окончательной, раз и навсегда установленной её формулировки мы пока не знаем.

Существуют конкурирующие подходы, которые принято называть интерпретациями, хотя на самом деле это не просто интерпретации, а конкурирующие физические теории. Есть несколько разных теорий, каждая из которых в доступных нам экспериментах выглядит как квантовая механика. Большинство из них не предполагают существования множества миров, параллельных временных линий и тому подобного. Но одна предполагает. Это интерпретация Эверетта, она же многомировая интерпретация.

Для тех, кто по какой-то причине раньше не слышал, как я об этом рассказывал: идея многомировой интерпретации вовсе не в том, что Хью Эверетт, который её предложил, однажды сидел и подумал: “А что, если существует миллиард миров? Вот это было бы круто!” На самом деле идея гораздо проще. Есть уравнение Шрёдингера. В квантовой механике оно играет примерно ту же роль, что законы Ньютона в классической механике. Это уравнение определяет, что происходит с квантовым состоянием и как оно эволюционирует. Оно полностью детерминировано. Его предсказания совершенно определённы. И оно ни в каком смысле не говорит: “Может произойти всё что угодно”. Многомировая интерпретация квантовой механики вовсе не утверждает, что всё, что вы способны вообразить, обязательно где-нибудь происходит в мультивселенной.

Вместо этого она говорит следующее. Вернёмся к тому, что мы обсуждали раньше о измерении квантовой системы. Можно измерить спин электрона и получить результат “вверх” или “вниз”. Но вы всегда наблюдаете только один результат. Вы видите либо один вариант, либо другой, но никогда оба одновременно. И многомировая интерпретация объясняет это тем, что волновая функция Вселенной разветвляется. До измерения существовал один мир, в котором электрон находился в суперпозиции двух состояний спина. После измерения возникают две ветви, которые можно рассматривать как два мира. Так что идея Эверетта состоит просто в том, что это и есть вся история. Вот и всё.

Он предлагает считать, что уравнение Шрёдингера, которым так или иначе пользуются все формулировки квантовой механики, уже является полным описанием происходящего. И нравится нам это или нет, уравнение Шрёдингера приводит к появлению множества ветвей волновой функции Вселенной, которые можно интерпретировать как множество миров. Другие варианты квантовой механики тем или иным способом пытаются избавиться от этих дополнительных миров. Поэтому многомировая интерпретация квантовой механики - это полноценная физическая теория, а не просто рассуждения на уровне жестов. В ней есть совершенно определённые уравнения, которые говорят, что именно должно происходить. И эта теория предсказывает, если хотите выражаться именно так, существование множества миров - огромного числа различных версий реальности, немного отличающихся друг от друга и содержащих немного разные события. В одной ветви измерение электрона даёт один результат спина, в другой - противоположный.

Многомировая интерпретация и временные петли

Поэтому возникает невероятно соблазнительная мысль: а что, если объединить многомировую интерпретацию с идеей путешествий во времени, то есть с замкнутыми времениподобными кривыми? Иными словами, можно поставить такой вопрос. До сих пор мы обсуждали общую теорию относительности в рамках классической физики. А теперь предположим, что в общей теории относительности существуют замкнутые времениподобные кривые, но фундаментальные законы природы при этом квантовые. Что будет, если в одной и той же теории одновременно существуют и множество миров, и замкнутые времениподобные кривые?

Означает ли это, что, отправившись по замкнутой времениподобной кривой, я смогу попасть в прошлое и либо войти в новый мир, либо создать его - новую ветвь волновой функции, новую Вселенную, новую временную линию, называйте как хотите, - где события происходят уже не совсем так, как я помню их в своей исходной временной линии? Думаю, ответ таков: мы не знаем. Насколько мне известно, эту проблему так и не удалось разработать до степени, которая всех бы полностью удовлетворяла.

Что на самом деле показал Дэвид Дойч

Есть известная работа Дэвида Дойча, знаменитого физика, одного из пионеров квантовых вычислений и одновременно известного сторонника многомировой интерпретации. В ней Дойч рассматривал квантовую механику при наличии замкнутых времениподобных кривых. И, думаю, многие знают об этом факте. Они слышали, что Дэвид Дойч написал статью о квантовой механике в присутствии замкнутых времениподобных кривых, знают, что Дойч является сторонником многомировой интерпретации, и отсюда сразу делают вывод, будто Дойч утверждает: можно сесть в машину времени, попасть в другой мир и изменить прошлое. Но на самом деле он говорил не совсем это.

С многомировой интерпретацией связан вполне определённый математический аппарат и формализм. Я не буду сейчас углубляться во все подробности, но разветвление волновой функции на несколько ветвей происходит совершенно определённым образом и при определённых условиях, когда небольшая квантовая система запутывается с окружающим миром. То есть механизм разветвления и возникновения различных миров изучен достаточно хорошо.

Дойч в своей работе рассматривал эволюцию квантовой системы в присутствии замкнутых времениподобных кривых определённого типа. Они не особенно реалистичны, зато сравнительно просты для анализа. И в этом нет ничего плохого. Он показал, что здесь может существовать условие самосогласованности. Иными словами, можно построить квантовые состояния в присутствии таких замкнутых времениподобных кривых, которые остаются полностью самосогласованными. Грубо говоря, именно это он и показал. Но он не показал, что можно отправиться в прошлое и при этом породить новую ветвь мира.

В его работе нет анализа декогеренции, разветвления волновой функции, запутывания с окружающей средой и всего остального, что обычно связано с возникновением отдельных ветвей в многомировой интерпретации. В принципе, всё это можно было бы исследовать. Но, насколько мне известно, никто этого в полной мере не сделал. Мне кажется, это интересный исследовательский проект, и у меня даже самого иногда возникает желание им заняться. Можно ли взять то, что сделал Дойч, и пойти дальше? Не просто показать, что существует условие самосогласованности, а продемонстрировать конкретный механизм, посредством которого могли бы возникать дополнительные ветви волновой функции, в которых происходят разные события? Возможно, и нет. Совершенно не очевидно, что ответ должен быть положительным.

Как только вы открываете этот ящик Пандоры, сразу возникают очень базовые вопросы. Например, если ваша будущая версия отправляется в прошлое, а ваша прошлая версия по-прежнему там находится, что происходит с законом сохранения энергии? Не становится ли Вселенная каким-то образом массивнее, ведь теперь в ней существуют две ваши копии? Или, может быть, в каждой ветви одна ваша копия просто переходит в соседнюю Вселенную? Допустим, существует N ветвей, и вы перемещаетесь из ветви номер N в ветвь номер N + 1 или что-то в этом духе. Но в любом случае важно отличать реальные физические исследования Дойча и других от того, как всё это изображают в кино. Дойч и другие исследовали квантовую механику в присутствии замкнутых времениподобных кривых. Ни одна из этих работ не посвящена изменению прошлого.

Можно ли изменить исходную ветвь

И вот ещё один вывод, который можно сделать в том же духе, в каком мы рассуждали о замкнутых времениподобных кривых в общей теории относительности. Даже если каким-то образом удастся реализовать фантазию, согласно которой вы движетесь по замкнутой времениподобной кривой в прошлое и создаёте новую ветвь волновой функции, многомировая интерпретация подразумевает, что старая ветвь всё равно остаётся существовать. Вы от неё не избавились. Может быть, вам удалось создать новую ветвь, а может быть, и нет. Но старую ветвь вы никак не изменили. Она либо разветвилась, либо нет. И значит, по-прежнему существует мир, тот самый мир, в котором живём мы, где маленький Гитлер вырос во взрослого Гитлера и совершил множество ужасных вещей.

Поэтому можно спросить: действительно ли такое путешествие в прошлое выполняет ту повествовательную функцию, ради которой мы вообще хотим менять прошлое? Если всё, что вы сделали, это создали другой мир, где всё сложилось иначе, но при этом совершенно не изменили старый мир, в котором всё закончилось плохо, то добились ли вы вообще того, чего хотели? Возможно, да. Об этом можно долго спорить.

Но именно поэтому мне кажется интересным гораздо лучше понять, как именно могли бы происходить разветвление волновой функции и возникновение новых миров при наличии замкнутых времениподобных кривых. Тогда мы смогли бы всерьёз обсуждать моральные и человеческие последствия такого сценария, даже если его реальная техническая реализация находилась бы невероятно далеко за пределами наших возможностей. Возможно, весь этот разговор немного неудовлетворителен, потому что по сути я говорю: очень многого мы просто не знаем. Но иногда так и бывает.

Так что давайте уже двигаться к завершению и снова вернёмся к фильмам вроде “Назад в будущее”. До сих пор мы обсуждали гипотетическую многомировую картину, где при путешествии в прошлое вы буквально создаёте новую ветвь волновой функции, но старая при этом никуда не исчезает.

Кстати, здесь стоит сделать ещё одну оговорку. Допустим, мы берём чисто научно-фантастическую идею, согласно которой путешествие в прошлое создаёт новую ветвь волновой функции или новый мир, но старая ветвь после этого исчезает. То есть представим, что речь уже не идёт о многомировой интерпретации квантовой механики. Вместо этого мы просто придумываем новую вымышленную теорию множества миров, где вы отправляетесь в прошлое, меняете временную линию, после чего старая временная линия стирается. Тогда, строго говоря, вы превращаетесь в величайшего злодея в истории. Потому что вы стираете из существования миллиарды людей со всеми их воспоминаниями и всей их жизнью. Даже в ужасной временной линии, где произошёл Холокост, всё равно происходили и счастливые события. А вы полностью удаляете их из истории.

Почему прошлое лучше не стирать

Так ли уж хорошо это делать? Можно ли вообще считать такое действие морально правильным в целом? Конечно, во многих историях о путешествиях во времени уже встроен этот мотив человеческой самонадеянности: вы пытаетесь изменить прошлое, а в итоге делаете всё только хуже. Мне кажется, это просто сценарная лень. Но если воспринимать вопрос всерьёз, совершенно не очевидно, какова моральная ценность создания новых временных линий и уничтожения старых. К счастью, многомировая интерпретация вовсе не утверждает, что такое возможно. Но большинство историй о путешествиях во времени вообще не опираются на многомировую интерпретацию. Они просто придумывают собственные правила.

Как сделать логику фильмов о времени непротиворечивой

И тут мы снова возвращаемся к “Назад в будущее”. Почему с точки зрения путешествий во времени “Назад в будущее” - полная ерунда? Повторюсь, это отличный фильм. С точки зрения повествования он работает великолепно. Но если попытаться разобраться в его логике, поверить в происходящее становится очень трудно. Проблем там много, но приведу один простой и наглядный пример. Марти Макфлай, которого играет Майкл Джей Фокс, отправляется из 1980-х в 1950-е. С собой он берёт фотографию, на которой изображён вместе со своими братом и сестрой. В прошлом он разными способами вмешивается в отношения собственных родителей. И по мере того как он меняет их жизнь в 1950-х, фотография, которую он привёз с собой из 1980-х, тоже начинает меняться. Понятно, что действия Марти в прошлом влияют на будущее его родителей таким образом, что в итоге у них могут вообще не родиться дети. Поэтому брат и сестра Марти начинают постепенно исчезать с фотографии. Но в этом нет никакого смысла.

По крайней мере, если воспринимать происходящее буквально и пытаться выстроить какую-то логически последовательную картину, это просто сводит с ума. Из огромного количества возможных возражений приведу самое очевидное: почему фотография начинает меняться именно сейчас? Если Марти изменил прошлое так, что его родители, допустим, вообще не завели детей, тогда откуда взялся сам Марти? Почему у него вообще существует эта фотография? Почему меняется фотография, а не сам Марти? И почему всё это происходит именно сейчас, прямо по ходу событий, словно изменения прошлого распространяются в реальном времени, пока мы смотрим фильм? Во всём этом нет никакой последовательной логики.

Проблема «Петли времени»

Есть ещё один пример, который даже лучше иллюстрирует проблему. Это более современный фильм “Петля времени” [Looper]. Если вы его видели, то знаете, что это отличный фильм. С точки зрения логики путешествий во времени он, опять же, довольно ужасен, но как история работает замечательно. Джозеф Гордон-Левитт и Брюс Уиллис играют одного и того же путешественника во времени в разные периоды его жизни. Основная идея “Петли времени” такова. Мы находимся в настоящем фильма, которое для нас самих является будущим, и существуют люди, чья работа состоит в том, чтобы убивать людей, присылаемых к ним из ещё более далёкого будущего. То есть в будущем существует какое-то правительство или другая организация, которая хочет избавляться от определённых людей.

И делают они это следующим образом: отправляют этих людей в прошлое, а там, в “настоящем” фильма, их убивают специально нанятые киллеры. Причём в конце концов эти киллеры должны убить и самих себя. То есть, становясь одним из таких убийц, которых называют “луперами”, вы фактически соглашаетесь на сделку: когда-нибудь вашу будущую версию отправят назад во времени, и вы сами её убьёте. Но до этого момента вы получаете много денег и можете жить богато, пользоваться всеми преимуществами такой работы и так далее.

И, конечно, неизбежно возникнет такая ситуация… Не знаю, вообще система довольно дурацкая. Понятия не имею, кто её придумал, но люди, которых отправляют назад и которые сами были луперами, то есть наёмными убийцами, прекрасно знают условия сделки. Поэтому, разумеется, они будут пытаться сбежать. В начале фильма есть второстепенный персонаж по имени Сет. Он лупер и приходит убить человека, которого присылают из будущего. И этим человеком оказывается его собственная пожилая версия, будущий Сет. Старого Сета должны убить руками молодого Сета. Но молодой Сет просто не может заставить себя это сделать. Старый Сет уговаривает его: “Не убивай меня”, после чего сбегает.

Итак, старый Сет сбежал, а это нарушение правил. Поэтому синдикат или кто там всем управляет ловит молодого Сета и начинает его пытать. Ему садовыми ножницами начинают отрезать пальцы. И вот что мы видим. Это в точности тот же принцип, что и в “Назад в будущее”. Старый Сет пытается скрыться, убегает, и прямо в реальном времени, пока мы смотрим фильм, он поглядывает на свою руку и каждый раз обнаруживает, что пальцев на ней становится всё меньше. Потому что в этот самый момент, по ходу фильма, молодого Сета пытают и отрезают ему пальцы.

Хм. Но как это вообще должно работать? Здесь особенно хорошо видно, почему такая логика не имеет смысла. Если молодого Сета пытали и отрезали ему пальцы, то почему у старого Сета эти пальцы вообще когда-либо были? Почему, когда он прибыл из будущего, у него была целая рука со всеми пальцами? Ведь его более молодую версию уже пытали. Это совершенно не похоже на единственный самосогласованный мир.

Обычно на такое отвечают, и я сам раньше именно так и отвечал: это просто плохое изображение путешествий во времени. В этом нет никакой логики. Но теперь представим, что мы поставили перед собой задачу быть добросовестным научным консультантом такого фильма. Фильм, конечно, уже снят, так что консультанты ему не нужны. Но вопрос в другом: можем ли мы, как учёные с воображением, придумать такой набор законов физики, такой способ устройства мира, который сделал бы осмысленными фильмы вроде этого?

То есть фильмы, где зритель наблюдает изменения, которые каким-то странным образом распространяются между разными версиями реальности. Причём всё это нельзя просто объяснить словами: “Ну, появилась новая временная линия”. Потому что если появляется новая временная линия, и Марти Макфлай отправляется в прошлое и создаёт её, то фотографию он либо приносит с собой, либо нет. А если фотография остаётся у него, она не должна меняться в реальном времени по мере того, как он что-то делает в этой новой временной линии. Эта фотография была сделана в другом мире, в другой временной линии. Значит, нам пришлось бы придумать новую версию законов физики, в которой действия Марти в 1950-х каким-то образом вызывают изменения, распространяющиеся в другой мир, причём эти изменения затем становятся заметны самому Марти.

Или возьмём пример из “Петли времени”. Молодому Сету отрезают пальцы, и старый Сет замечает это только сейчас, хотя у него при этом нет никаких воспоминаний о том, что последние тридцать лет он жил без этих пальцев. Можем ли мы это сделать? Думаю, да. Иначе я бы не стал так долго к этому подводить. Мне кажется, если как следует постараться, то всему этому можно придать смысл. Но в физике есть своего рода правило: чем более странное и неожиданное явление вы хотите объяснить, тем больше необычных элементов придётся добавить в вашу теорию. В этом нет ничего удивительного.

Четыре компонента новой модели

Так что здесь нам придётся сделать несколько довольно серьёзных допущений. Но, думаю, я могу предложить схему из четырёх компонентов, которая позволит придать смысл “Назад в будущее”, “Петле времени” и другим похожим фильмам. Первый компонент очевиден: нам нужны множественные параллельные миры. Если мы хотим объяснить происходящее в “Петле времени”, то у нас есть молодой Сет, которого мы видим во время пытки, когда ему отрезают пальцы. Но одновременно должен существовать мир, в котором молодому Сету пальцы не отрезали, потому что именно этот Сет должен вырасти в старого Сета, которого мы видим в начале фильма и у которого все пальцы на месте.

То есть как минимум нам нужен мир, где у Сета сохранились пальцы, и другой мир, где их ему отрезали. То же самое с Марти Макфлаем. Нам нужен мир, в котором Марти родился вместе со своими братом и сестрой и где была сделана их общая фотография. И нужен другой мир, в котором его родители либо вообще не встретились, либо у них не родились эти дети, либо фотография так и не была сделана и так далее. Все эти миры должны существовать. Это минимальное требование.

Второй компонент состоит в том, что эти миры не должны быть полностью изолированы друг от друга. Они должны иметь возможность взаимодействовать сложным и непрерывным образом. То есть недостаточно того, чтобы волновая функция Вселенной просто разветвилась и после этого появились два независимых мира, как в обычной многомировой интерпретации квантовой механики. Нам нужен какой-то механизм, благодаря которому разные миры могут в нужные моменты постоянно передавать друг другу определённые свойства или информацию. Поэтому, когда мы буквально видим, как фотография начинает бледнеть, или как у старого Сета прямо на глазах исчезают пальцы, это означает, что реальность одного мира каким-то образом переносится в другой мир.

Можно сказать, что это очень серьёзное допущение. Но мы пытаемся найти минимальный набор принципов, который позволит осмыслить всё это безумие, поэтому серьёзных допущений нам не избежать. И дальше будет только хуже. Итак, первый компонент - множество параллельных миров. Второй - эти миры постоянно и сложным образом взаимодействуют друг с другом.

Сознание отдельно от тела

Третий компонент - и вот здесь цена наших допущений становится уже довольно высокой. Нужно представить, что сознание может перемещаться и эволюционировать независимо от физического тела или, по крайней мере, не быть с ним напрямую связано. То есть, чтобы объяснить происходящее, нам придётся принять дуализм сознания и тела. Почему мы вынуждены на этом настаивать? Вспомните старого Сета, который смотрит на свою руку и видит, как у него исчезают пальцы. Он удивлён, расстроен и думает примерно так: “Ага, значит, моей молодой версии сейчас отрезают пальцы”. Но при этом он помнит, что у него всегда были пальцы. Они исчезают только сейчас, однако сознание Сета происходит из мира, где все эти пальцы всё время оставались на месте. Значит, третий из наших четырёх компонентов состоит в том, что происходящее в разных мирах каким-то образом должно сшиваться воедино.

Нам нужен механизм, который позволял бы брать сознание и воспоминания об опыте из одного мира и помещать их в тела людей из другого мира. Поэтому к концу этой линии сюжета в “Петле времени” у нас оказывается тело того Сета, которому отрезали пальцы, но сознание Сета, которому пальцы изначально не отрезали. Отлично. Дуализм сознания и тела. Рене Декарт был бы очень доволен. Как, впрочем, и некоторые современные философы, хотя сегодня это позиция меньшинства.

Повествовательное время

Хорошо. Четвёртый компонент, возможно, самый радикальный и самый трудный для осмысления. Вспомните, что и в случае исчезающей фотографии, и в случае исчезающих пальцев возникал один и тот же вопрос: почему именно сейчас? На самом деле в “Назад в будущее” эта проблема даже серьёзнее, чем в “Петле времени”.

В “Петле времени” пальцы старого Сета исчезают в тот же момент этого мира, когда их отрезают молодому Сету. В этом хотя бы есть какая-то внутренняя логика. Но в “Назад в будущее” Марти Макфлай находится в 1950-х, что-то там делает, и фотография постепенно начинает меняться. И в обоих случаях, будь то пальцы или фотография, почему изменение ждало именно этого момента? Откуда вообще системе известно, что всё должно меняться именно сейчас, когда происходят соответствующие события? Особенно странно это выглядит с учётом того, что в таких фильмах, как обычно и бывает, повествование постоянно перескакивает между разными моментами времени. Есть сцены в будущем, сцены в прошлом и так далее. Но именно это одновременно даёт нам подсказку к решению.

Итак, четвёртый компонент: нам нужно ещё одно измерение времени. Помимо множества миров, в каждом из которых существует как физическая, так и ментальная реальность, каждый отдельный мир имеет собственную временную координату - обычное физическое время, описывающее эволюцию Вселенной от одного момента к следующему. Но одновременно должна существовать ещё одна разновидность времени, которую можно назвать повествовательным временем. Это время с точки зрения зрителя фильма или читателя книги, если перед нами история о путешествиях во времени.

Именно это повествовательное время сшивает различные части реальности воедино. Я понимаю, что это очень серьёзный скачок и что такая картина радикально отличается от привычных законов физики. Но именно это нам здесь необходимо. В некотором смысле это отдалённо напоминает теории скрытых переменных в квантовой механике. Если вы знакомы с теориями скрытых переменных, то знаете, что в них тоже есть уравнение Шрёдингера, существует волновая функция и она может разветвляться. Но дополнительно присутствуют скрытые переменные, которые как бы указывают: “Вот эта ветвь считается реально реализованной”.

То есть я утверждаю, что здесь необходим ещё один дополнительный элемент, который берёт все эти разные миры, разные сознания, разные тела, разные переживания и сшивает их в единую согласованную реальность, эволюционирующую в соответствии с этим повествовательным временем. Именно эта реальность как бы говорит: “Ага, молодой Сет лишается пальцев в некотором смысле одновременно с тем, как старый Сет обнаруживает, что пальцев у него больше нет”, и так далее.

Кто задаёт повествовательное время

Теперь вы можете спросить: “Хорошо, а откуда вообще берётся это повествовательное время? Кто решает, каким оно должно быть?” И вот тут я не знаю. Я могу представить по крайней мере два способа, как это могло бы работать. Первый - самый прямолинейный: существует зритель. Именно благодаря зрителю всё это, собственно, и приобретает смысл в кино.

Когда вы смотрите “Назад в будущее”, “Петлю времени” или что-то подобное, вы можете запутаться, недоумевать, ломать голову над логикой происходящего, но в целом эти фильмы всё равно воспринимаются как хорошие, понятные истории. Когда изображение на фотографии Марти начинает меняться, вы прекрасно понимаете его эмоциональную реакцию. Он осознаёт, что мир, который он оставил позади, хотя с его нынешней точки зрения этот мир находится в будущем, оказывается под угрозой. Эмоциональный смысл совершенно ясен.

И если эти истории понятны нам и способны эмоционально на нас воздействовать, значит, возможно, за ними всё-таки можно построить какую-то внутреннюю логику. Может быть, здесь работает нечто вроде аргумента о симуляции. Если вы слышали мой недавний подкаст с Ником Бостромом, то знаете, что аргумент о симуляции предполагает следующее: всё, что мы считаем реальностью, на самом деле может быть компьютерной симуляцией, запущенной гораздо более развитой цивилизацией, которая, возможно, сама живёт по совершенно другим законам физики.

Так что можно представить, что этот элемент повествовательного времени, который сшивает реальность воедино, буквально задаётся более разумными существами, например инопланетянами, которые играют роль монтажёров, сценаристов или кого-то в этом духе. Они создают единую историю, соединяя друг с другом события, произошедшие в разных вселенных. Или можно назвать эту силу Богом, если хотите. Или дьяволом. Кем угодно. Какой-то сверхъестественной силой. Такой вариант вполне работает. Хотя, конечно, это в некотором смысле уход от настоящего объяснения. Слишком уж дешёвое решение. Оно как будто обесценивает саму реальность, в которой мы живём. Это уже не законы физики. Это некая внешняя сила, которая конструирует нашу реальность. Но логически такая картина всё-таки может быть согласованной.

Другая возможность, хотя я совершенно не уверен, что из неё вообще можно сделать полноценную идею, состоит в следующем. Пока это скорее недодуманная гипотеза, которую ещё пришлось бы всерьёз развивать. Может быть, здесь существует какой-то принцип минимизации. Вспомните принцип наименьшего действия. Он говорит, что законы движения обычных физических тел можно получить, если ввести определённую величину, действие, вычисляемую по всей траектории системы, и потребовать, чтобы в реальном физическом движении эта величина принимала экстремальное значение.

Так вот, возможно, существует какая-то величина, которая минимизируется, экстремизируется или ведёт себя особым образом именно для таких повествовательно согласованных историй. Истории вроде “Назад в будущее” или “Петли времени” не согласуются с обычными законами физики, но как истории они имеют смысл. Когда старый Сет видит, что у него исчезают пальцы, он расстраивается, и вы прекрасно понимаете почему. Хотя последние несколько десятилетий он прожил с этими пальцами, теперь он их потерял, и его реакция для нас эмоционально понятна.

А вот если бы одновременно с исчезновением пальцев он внезапно получил воспоминания о том, что у него никогда этих пальцев и не было, тогда никакого эмоционального эффекта вообще не возникло бы. Это была бы уже не временная линия, которая на наших глазах меняется. Это была бы просто другая временная линия. А это гораздо менее интересно. Так что, возможно, существует некий повествовательный аналог принципа наименьшего действия. Может быть, можно придумать какую-то величину, которую мы могли бы вычислять и которая выбирала бы такую сшивку разных параллельных миров, в том числе содержащих замкнутые времениподобные кривые, при которой история в целом приобретает смысл.

А может быть, ничего подобного нет. Я не знаю. Я никогда не садился и не пытался оформить эту идею в какую-то серьёзную работу. Я даже не уверен, что это вообще возможно.

Заключение

Но моя основная мысль вот в чём. Размышлять об историях про путешествия во времени интересно даже тогда, когда с точки зрения физики они не имеют смысла. Я попытался придумать схему, которая хоть как-то объясняет происходящее в фильмах вроде “Назад в будущее” и “Петли времени”. Для этого мне понадобились четыре элемента: множество параллельных миров, возможность их взаимодействия друг с другом, независимость сознания от физического тела и особое повествовательное время, которое сшивает все эти элементы в единую историю.

Это моя лучшая попытка придать физическую или хотя бы логическую осмысленность тому, что происходит в подобных фильмах. Мне кажется, это полезное упражнение, пусть даже скорее с философской или сценарной точки зрения, чем с точки зрения настоящей физики. В конце концов, пытаться находить смысл в вещах - это именно то, чем мы занимаемся как интеллектуально любопытные существа, стремящиеся понять окружающий мир.

Путешествия во времени замечательно провоцируют наше стремление к пониманию, потому что заставляют поставить под сомнение вещи, которые мы обычно принимаем как само собой разумеющиеся. Они поднимают вопросы судьбы, возможности изменить прошлое, значения самого прошлого, а также просто заставляют задуматься о том, каким был бы мир, если бы события сложились совершенно иначе. Путешествия во времени заставляют нас думать, причём думать непривычным образом. Именно поэтому они так увлекательны. Именно поэтому истории о путешествиях во времени настолько притягательны. Они заставляют нас задумываться не только о вымышленных мирах, но и о том, кто мы сами и как мы живём в реальном мире.

А такого рода вдохновение всегда ценно.