Диалоги (сентябрь 2003 г.) - Гордон Александр. Страница 11

Такую же вещь можно сделать с пространственными координатами, если считать, что они тоже не коммутируют и что есть два комплексных световых измерения. Таким образом мы даже снизим размерность пространства-времени с трех, как у Уилера, до двух и получим, что сильно ломаная двумерная геометрическая поверхность или одномерная комплексная линия (что эквивалентно) и создает образ этого пространства-времени. Как маломерие рождает многомерие – об этом говорят фракталы. Например, можно кривую Пеано провести так, что она проходит через все точки квадрата и куба. То есть, сама она одномерна, но работает как площадь или объем. Сейчас теория суперструн пересматривает размерность мира так, что нульмерным точкам-событиям Эйнштейна приписываются дополнительные внутренние измерения. Наверняка в ваших передачах был разговор о суперструнных теориях.

А.Г. Да, был.

Р.П. Там появляются критические размерности для того, чтобы геометризовать остальные (сверх гравитационного, как у Эйнштейна) физические взаимодействия. А мы сейчас пересматриваем возможные внешние размерности пространства-времени. Таким образом, мы приходим к другой картине мира, где такие сильно флуктуирующие образы иной даже размерности рождают на нашем уровне картину пространства-времени.

А сейчас мы перейдем к проблеме необратимости времени, которая связана с энтропией. Юрий Васильевич может, наверное, сказать сейчас про 13 миллиардов лет?

Ю.Ш. Я хотел бы немножко пояснить тот момент, о котором уже говорилось. Итак, световой наблюдатель вылетает с Земли и летит на некий квазар. Представим себе, что этот квазар находится где-то на расстоянии 10 миллиардов световых лет. В системе координат Земли такой квазар, в принципе, может существовать, потому что возраст Вселенной где-то около 13 миллиардов лет, а квазары и первые звезды появились где-то на уровне ста миллионов лет от Большого взрыва, который образовал нашу Метагалактику. Так вот, световой наблюдатель за нуль своего времени добирается от Земли до этого далекого квазара и затем за нуль собственного времени он же возвращается на Землю. Когда он возвращается на Землю, на Земле уже прошло 20 миллиардов лет. И что произошло с Землей? Надо сказать, что за время, равное примерно 7.5 миллиардов лет, с Солнцем произойдут довольно значительные изменения. А именно: в силу того, что ежесекундно Солнце теряет примерно 5 мегатонн своей массы–энергии в виде излучения, то через 7.5 лет Солнце прогорит…

А.Г. Миллиардов лет – наверное?

Ю.Ш. Извините, конечно – миллиардов лет.

А.Г. Не пугайте аудиторию…

Ю.Ш. Итак, через 7.5 миллиардов лет Солнце прогорит, взорвется, и раскаленный шар, как показано на этой картинке, расширяясь, поглотит Меркурий и Венеру, как показывают расчеты. Не останется в стороне и Земля. Скажем, она будет раскалена и, более того, у нее исчезнет гидросфера. То есть, тот самый световой наблюдатель, который двигался со световой скоростью до квазара и обратно, вернувшись через 20 миллиардов лет, может эту самую Землю и не застать.

Р.П. Световой наблюдатель двигался нуль собственного времени. То есть, за одно мгновение он слетал туда и обратно, а здесь прошло время, сравнимое с возрастом Вселенной.

Здесь показано Солнце, где водородное ядро перегорает в гелий. Солнце – это слабенькая звезда, желтый карлик. Вещество, из которого мы образованы, рождено не Солнцем, а вспышками сверхновых звезд. Следующая картинка может нам это показать. Вот то, что остается от сверхновой звезды – там происходит столь мощная ядерная реакция, что звезда взрывается и рассеивает вокруг себя тяжелую термоядерную золу, и после гравитационной конденсации возникают новые солнца, новые уже звезды. Так что Солнце – звезда второго поколения. Наше с вами существование и наличие таблицы Менделеева в наших телах – доказательство того астрономического факта, что Солнце – звезда второго поколения, или даже третьего. Его возраст – 5 миллиардов лет. А то вещество, из которого мы состоим, возникло в недрах сверхновых звезд примерно 10 миллиардов лет назад. То есть, мы – дети звезд, мы – космические существа и представляем собой живую память космоса в этом смысле. Это по поводу эволюции Вселенной.

Теперь стоит поговорить о начале эволюции Вселенной. Она возникла в результате сверхмощного взрыва, когда еще не было ничего. Это было какое-то состояние вакуума. У него была сильно анизотропная неоднородная метрика, были столь сильные флуктуации метрики, что нельзя было говорить о длине, углах – метрики и обычного светового конуса вообще не было, там все колебалось. И вещества не было. Это было какое-то новое состояние вакуума. Наложение всех этих флуктуаций создало очень однородные образования, которые сопутствовали этому взрывчатому началу эволюции нашей Метагалактики. Что было «раньше» – наука пока не знает. Она ведь уже зрелая, она уже видит пределы своей применимости.

И энергетически выгодно было вакууму распасться и родить вещество и излучение, которые переходили друг в друга, происходили фазовые переходы вакуума – подобно тому, как вода при нагревании превращается в пар, а пар при остывании превращается в воду. Так вот, что было «до» начального состояния, что было раньше планковского момента времени 10 в степени минус 43 доли секунды, мы не знаем – просто даже самого времени, очевидно, ещё не было. Могла быть даже мера необычная, не архимедова. Архимедова мера – это когда большое есть результат повторение малого. А там, в начале мира, могли быть какие-то совершенно другие меры, какие-то совершенно другие понятия – может быть, квантовая теория гравитации уточнит эти неопределённые представления.

Итак, энергетически выгодно было родить вещество и излучение, а при расширении они стали остывать. И в начале электрон не имел массы покоя. Это тоже говорит в пользу световых образов, о которых мы упоминали, начиная с теории относительности. Это, конечно, некоторая интуиция, но эти световые образы работают уже потому, что собственное значение квантового оператора скорости – в точности плюс-минус скорость света, и никакое другое. Для того чтобы получить досветовые скорости, берут только четную компоненту оператора скорости, что как бы включает встречную световую волну и создает состояние покоя. То есть световые образы даже с точки зрения квантовой механики лежат в фундаменте нашего мира.

Вакуум распался на частицы света, а весомые частицы – это как бы сцепленный свет. Это, конечно, чисто эвристические, гипотетические рассуждения. Может быть, это не подтвердится, но ясно, что прежние понятия не выживут. Дальше вещество описывается уже так называемой фридмановской эволюцией, оно гравитирует, оно немножечко тормозит расширение. Но оно разрежается, и все в большей степени начинает определять эволюцию вселенной, плотность энергии-импульса, плотность массы-энергии вакуума, которая представлена так называемой космологической постоянной. И при этом характеристикой вакуума является постоянное отрицательное давление. И Вселенная, оказывается, не замедленно расширяется, а даже ускоренно. Современная физика не знает, чем же кончится это расширение, очевидно только, что будет какой-то новый фазовый переход. И мы видим, более-менее правильно описываем, только современное состояние, которое является временным состоянием между двумя фазовыми переходами вакуума.

Теперь, что же может сказать наука о необратимости времени? Здесь нужно сказать о том, что такое энтропия. Покажите новую картинку, пожалуйста.

Итак, что такое энтропия? Энтропия – это логарифм объема области фазового пространства, который содержит все точки, представляющие данное состояние физической системы. Одно и то же состояние может быть представлено множеством точек фазового пространства. Точка фазового пространства – это состояние физической системы. И одному и тому же состоянию, например, термодинамического равновесия соответствует очень много таких возможных состояний. И очень упорядоченные состояния физической системы занимают меньшие области фазового пространства. Что такое термодинамическое равновесие? Допустим, что мы бросили кусочек сахара в чай. Когда он растворился, то чай перешел в более равновесное, высокоэнтропийное состояние. И уже если состояние перешло в состояние равновесия, оно практически всегда будет там находиться. Юрий Васильевич может уточнить на конкретном примере соотношение энтропии для различных физических систем.