Уроки мудрости

«Бутстрэпирующее» пространство-время

Поскольку «бутстрэпная» физика не основывается ни на каких фундаментальных единицах, процесс теоретического исследования здесь во многих отношениях отличается от того, что происходит в ортодоксальной физике. В противоположность большинству физиков, Чу не мечтает о единственном решающем открытии, которое раз и навсегда дало бы обоснование его теории; он видит свою задачу в медленном и постепенном создании сети взаимосвязанных понятий, ни одно из которых не является более фундаментальным, чем другие. По мере развития теории, взаимосвязи в этой сети становятся все более и более определенными; вся сеть становится, так сказать, все более и более фокусированной.

Этот процесс становится все более захватывающим по ходу того, как все большее и большее число понятий оказывается вовлеченным в процесс бутстрэпа, то есть объясняется через всю самосогласованную концептуальную сеть. Чу полагает, что это «пришнуровывание» должно охватить основные принципы квантовой теории, наши понятия о микрокосмическом пространстве-времени и, по-видимому, даже наше понятие о человеческом сознании. «Бутстрэпная» идея, – пишет Чу, – доведенная до своего логического конца, предполагает, что существование сознания, наряду с другими аспектами природы, необходимо в общей связи целого».

В настоящее время наиболее интересная часть теории Чу – это перспектива вовлечения в бутстрэп пространства-времени, которое кажется осуществимым в ближайшее время. В «бутстрэпной» теории частиц нет непрерывного пространства-времени. Физическая реальность описывается в терминах изолированных событий, причинно связанных, но не вписанных в непрерывное пространство-время. Пространство-время вводится макроскопически, в связи с экспериментальным аппаратом, но это не подразумевает микроскопической пространственно-временной непрерывности.

Отсутствие непрерывного пространства и времени – может быть, наиболее радикальный и наиболее трудный аспект теории Чу как для физиков, так и для непосвященных. Мы с Чу недавно беседовали о том, как наш повседневный опыт отдельных объектов, движущихся в непрерывном пространстве и времени, может быть объяснен такой теорией. Наш разговор был вызван обсуждением хорошо известных парадоксов квантовой теории.

– Я полагаю, что это один из наиболее интригующих аспектов физики, – начал Чу, – и я могу лишь высказать свою точку зрения, не предполагая, что ее кто-либо разделяет. Я полагаю, что принципы квантовой механики, как они сформулированы, неудовлетворительны и что развитие «бутстрэпной» теории должно привести к другим формулировкам. Я думаю, что они должны, в частности, включать утверждение, что не следует выражать принципы квантовой механики в априори принимаемом пространстве-времени. Это недостаток современного положения дел. Квантовая механика содержит в своем существе дискретные представления, в то время как идея пространства-времени континуальна. Я полагал, что, если вы попытаетесь утверждать принципы квантовой механики, приняв пространство-время как абсолютную истину, вы столкнетесь с трудностями. Я полагаю, что «бутстрэпный» подход в конце концов даст нам одновременное объяснение пространства-времени, квантовой механики и значения картезианской реальности. Все это определенным образом будет объединено, но невозможно будет начинать с пространства-времени как ясного, недвусмысленного основания, на котором покоились бы остальные идеи.

– Тем не менее, – возразил я, – кажется очевидным, что атомные явления принадлежат пространству-времени. Мы с вами принадлежим пространству-времени, следовательно, так же и атомы, из которых мы состоим. Пространство-время – чрезвычайно полезное представление; что вы имеете в виду, утверждая, что не следует предполагать атомные явления принадлежащими пространству-времени.

– Прежде всего, я считаю очевидным, что квантовые принципы неизбежно ведут к мысли, что объективная ньютоно-картезианская реальность – это аппроксимация. Невозможно придерживаться принципов квантовой механики и в то же время полагать, что обыденное представление о внешней реальности – это точное ее описание. Можно привести достаточно примеров, показывающих, как система, описываемая в квантовых принципах, проявляет классическое поведение, если становится достаточно сложной. Это делается постоянно. Можно показать, что классическое поведение оказывается аппроксимацией квантового поведения. Таким образом, картезианское представление об объектах и вся ньютоновская физика – это аппроксимации. Я не могу себе представить, как они могли бы быть точными. Они должны зависеть от сложности тех явлений, которые описываются. Высокая степень сложности может в конце концов усредниться таким образом, чтобы создать эффективную простоту. Этот эффект делает возможной классическую физику.

– Таким образом, есть квантовый уровень, где нет жестких объектов и классические представления не работают, и затем, по мере продвижения ко все большей сложности появляются классические представления?

– Да.

– И вы утверждаете, что пространство-время – такое классическое представление?

– Именно так. Оно появляется с областью классической физики, и его не следует принимать вначале.

– И у вас есть идеи по поводу того, как пространство-время появится на уровне высокой сложности?

– Да. Ключевой является идея «мягких» событий, все это уникальным образом связано с фотонами.

Чу пояснил далее, что фотоны – частицы электромагнетизма и света – обладают уникальными свойствами, в частности, не имеют массы, что позволяет им взаимодействовать с другими частицами, создавая лишь небольшие возмущения. Может быть, бесконечное количество таких «мягких событий», накапливаясь, в аппроксимации порождает локализацию других взаимодействий частиц, и таким образом возникает классическое представление об изолированных объектах.

– Но что же относительно пространства и времени? – спросил я.

– Видите ли, представление о том, что такое классический объект, что такое наблюдатель, что такое электромагнетизм, пространство-время, – все это тесно связано между собой. Если в вашей картине есть идея «мягких» фотонов, вы можете отнести определенные паттерны событий к представлению о наблюдателе, смотрящем на что-то. В этом смысле я бы сказал, что можно надеяться создать теорию объективной реальности. И пространство-время появится сразу же. Не следует начинать с пространства-времени и затем пытаться развивать теорию объективной реальности.