Дао физики - Капра Фритьоф. Страница 38

Для того, чтобы построить график, изображающий столкновение фотона с позитроном, требуется только изменить направление стрелок (см. рис. 23): До сих пор мы не встретили на пространственновременных графиках ничего необычного. Мы читали их снизу вверх, следуя подсказке наших условных представлений о линейном течении времени. Однако дело принимает совсем другой, неожиданный оборот при построении графиков столкновения фотона с позитроном. Математические формулы теории поля предоставляют возможность двоякой интерпретации подобного графика: на нем можно увидеть либо позитроны, перемещающиеся во времени вперед, или же электроны, ПЕРЕМЕЩАЮЩИЕСЯ ВО ВРЕМЕНИ НАЗАД! В математическом отношении эти два варианта абсолютно идентичны: движение античастицы из прошлого в будущее и движение частицы из будущего в прошлое выражаются при помощи одной и той же формулы. Следовательно, мы можем утверждать, что два наших графика (рис. 24) — один и тот же процесс, разворачивающийся во времени в различных направлениях. На обоих графиках мы вправе увидеть столкновение фотона и электрона, и разница между ними будет заключаться только в том, что в первом случае частицы движутся во времени вперед, а во втором случае — в противоположном направлении. (Прерывистые линии всегда обозначают движение фотона, вне зависимости от направления его движения во времени, так как античастицей для фотона является он сам). Следовательно, в релятивистской теории взаимодействия частиц мы обнаруживаем полную временную симметрию. Для каждого процесса существует точно такой же процесс, развертывающийся в обратном направлении во времени, в котором принимают участие античастицы. Правда, последние экспериментальные данные позволяют сделать предположение о том, что это положение, по всей видимости, не может быть применено к специфическому процессу, носящему название «сверхслабого взаимодействия». За этим единственным исключением, все остальные взаимодействия частиц обнаруживают принципиальную симметричность во временном отношении.

Рассмотрим процесс, изображенный на рис. 25, для того, чтобы убедиться в том, что эта удивительная особенность мира субатомных частиц оказывает самое сильное воздействие на наши представления о пространстве и времени. При традиционном прочтении графика, снизу вверх, мы интерпретируем его следующим образом: электрон е~, изображенный сплошной линией, сближается с фотоном, изображенным пунктиром; в точке А фотон преобразуется в электронно-позитронную пару, электрон удаляется вправо, а позитрон-влево; затем позитрон сталкивается с первым электроном в точке В, происходит процесс аннигиляции, результатом которого является возникновение фотона, движущегося влево. Этот процесс можно рассмотреть и как взаимодействие двух фотонов с одним и тем же электроном, дважды изменяющим направление своего движения во времени. В последнем случае мы руководствуемся указаниями стрелок на линии электрона на всем протяжении его пути; электрон перемещается в точку В, испускает фотон и начинает двигаться в прошлое до точки А; здесь он поглощает исходный фотон и снова начинает двигаться в будущее. В определенном смысле, второй вариант гораздо проще первого, так как в нем мы имеем дело с мировой линией одной частицы. С другой стороны, при этом мы сталкиваемся с серьезными языковыми проблемами. Электрон перемещается «сначала» в точку В, а «потом» в точку А; тем не менее, поглощение фотона в точке А предшествует эмиссии другого фотона в точке В.

Этих сложностей можно избежать, если рассматривать пространственно-временные графики не в качестве отображения продвижения частиц во времени, а в качестве четырехмерных пространственно-временных паттернов, изображающих ряд взаимосвязанных событий, не имеющих четко определенной временной последовательности. Поскольку все частицы могут перемещаться во времени вперед и назад, точно также, как в пространстве им доступны перемещения как вправо, так и влево, будет, по меньшей мере, нелогично интерпретировать эти графики в терминах однонаправленности времени. Эти графики представляют собой четырехмерные пространственно-временные картины, к которым не применимо понятие последовательности во времени: «Все то, что каждый из нас воспринимает как прошлое, настоящее и будущее, в пространстве-времени оказывается слитым воедино... Наблюдатель сталкивается с различными гранями пространства-времени и видит в них сменяющие друг друга явления материального мира, хотя на самом деле нерасчленимая слитая целостность всех явлений, составляющих пространство-время, предшествует его восприятию наблюдателем» [68.144].

Именно в этом заключается точное значение понятия «пространство-время» в релятивистской физике. Пространство и время эквивалентны друг другу; вместе они составляют четырехмерный континуум, в котором взаимодействия частиц могут развертываться в любых направлениях. Для изображения этих взаимодействий нам нужно сделать четырехмерную «фотографию», отображающую весь интересующий нас временной промежуток, равно как и область пространства. Для правильного понимания релятивистского мира частиц мы должны «забыть меру времени», как говорит Чжуанцзы. Поэтому пространственно-временные графики теории поля представляют собой важную аналогию к пространственно-временным ощущениям восточных мистиков. Несомненность существования такой аналогии становится еще более очевидной после знакомства с замечаниями Ламы Говинды по поводу медитации в буддизме: «Говоря о пространстве-времени применительно к медитации, мы имеем в виду совершенно самостоятельное измерение... При таком восприятии пространственно-временная последовательность преобразуется в одновременность существования различных вещей бок о бок друг с другом... которое, в свою очередь, тоже не остается неподвижным, но превращается в непрерывный временной континуум, в котором пространство и время сливаются друг с другом» [31,116].

Хотя физики для описания неразрывно связанных взаимодействий пользуются математическими формулами и графиками в четырехмерном пространстве-времени, они говорят, что в реальной действительности наблюдатель не может воспринимать явления иначе, кроме как в форме последовательности различных эпизодов пространства-времени, то есть в форме временной последовательности. Мистики же, напротив, утверждают, что им доступно истинное непосредственное восприятие всего пространственно-временного континуума, внутри которого не существует течения времени. Так, дзэнский наставник Догэн говорит: «Многие верят, что время проходит, но фактически оно остается там, где есть. Представление о „прохождении“ можно назвать „временем“, но это — ложное представление, ибо если зришь его только как прохождение, то не сможешь понять, что оно остается там, где есть» [42, 140].

Многие восточные наставники подчеркивают тот факт, что мышление должно развиваться во времени, в то время как зрительное восприятие способно преодолевать барьер времени. «Зрительное восприятие, — говорит Говинда, — связано с пространством более высокого измерения, а следовательно, свободно от уз времени» [17, 270]. Пространство-время релятивистской физики представляет собой именно такое пространство, более высокого измерения, лишенное оков времени. Все явления, происходящие в нем, связаны друг с другом, но эти связи не носят причинно-следственного характера. Взаимодействия частиц могут быть описаны в терминах причин и следствий только в том случае, если мы читаем графики пространства-времени, последовательно двигаясь в том или ином направлении, например, снизу вверх. Если же видеть в них пространственно-временные паттерны без той или иной временной направленности, такие понятия, как «до» и «после», исчезают, и нет уже никакой причинностной связи.

Сходным образом восточные мистики утверждают, что преодоление уз времени позволяет им оказаться в мире, в котором не существует ни причин, ни следствий. Подобно общепринятым представлениям о пространстве и времени, понятие причинности уместно только в рамках суженного, ограниченного мировосприятия. При расширении мировосприятия оно должно быть отвергнуто. Как говорит Свами Вивекананда, «Время, пространство и причинность похожи на стекло, сквозь которое мы смотрим на Абсолют... В самом же Абсолюте нет ни времени, ни пространства, ни причинности».