Время рождается из формы Вселенной ✛
Часы на стене кухни тикают, и каждый их ход неумолимо уносит нас от завтрака к обеду. Это настолько привычно, что кажется законом природы — но физика говорит иначе. В уравнениях Эйнштейна время обратимо: киноплёнку можно прокрутить назад, и ни один кадр не выдаст подвоха. Направление появляется только тогда, когда мы смотрим на Вселенную целиком — как на сцену, где термодинамика играет пьесу времени.
Сцена должна быть особенной. Во-первых, она синхронна: у всех актёров общий ритм, мировые линии частиц не закручиваются друг вокруг друга. Такую вселенную называют синхронной — с единым космическим временем. Во-вторых, у неё нет замкнутых петель, иначе герой, обойдя сцену по кругу, вернулся бы в собственное прошлое. В-третьих, в начале пьесы сцена почти пуста и упорядочена: тензор Вейля, описывающий приливные деформации, у Большого взрыва обращается в нуль. Это и есть гипотеза прошлого — низкая энтропия в момент рождения.
Раньше эти условия были разбросаны по отдельным статьям: кто-то говорил о термодинамической стреле, кто-то о временной ориентируемости, кто-то о запрете петель. Автор собрал их в единую цепочку и показал, как каждый следующий шаг опирается на предыдущий. Сначала синхронность: без неё нельзя даже разрезать пространство-время на моменты «сейчас». Потом регулярная начальная сингулярность — иначе у пьесы не было бы чистого первого акта. И наконец, глобальная ориентируемость и хронологичность — чтобы ни один маршрут не уводил в прошлое.
Но геометрия лишь готовит сцену, а не играет пьесу. Сама по себе она не создаёт направление: стрела времени рождается из роста энтропии. Пространство-время предоставляет подходящие декорации, но актёр — термодинамика. В квантовой космологии декорации исчезают: уравнение Уилера–ДеВитта, основное уравнение квантовой вселенной, вообще не содержит времени. Оно появляется только в полуклассическом приближении, когда вселенная становится большой и классической. Так фундаментальная физика намекает: время — не первичная данность, а эмерджентное свойство целого.
Если время действительно зависит от глобальной формы вселенной, то квантовая гравитация должна объяснить, почему из квантовой пены выделилась именно та геометрия, которая допускает стрелу времени. Возможно, будущие теории не будут постулировать начальные условия, а выведут их из более глубоких принципов. Другой путь — искать другие явления, столь же тесно связанные с формой вселенной, как и время. Пока это чистое знание: практических приложений не видно, но для отбора космологических моделей и для философских дискуссий о природе времени работа даёт чёткий чек-лист.
Вселенная Гёделя — точное решение уравнений Эйнштейна, в котором есть замкнутые времениподобные кривые: можно вернуться в собственное прошлое. В такой вселенной стрела времени не могла бы существовать глобально, хотя локально энтропия могла бы расти.
В романе Курта Воннегута «Бойня номер пять» пришельцы с Тральфамадора видят всё время сразу — прошлое, настоящее и будущее существуют одновременно. Это художественная иллюстрация B-теории времени, которую статья противопоставляет A-теории. Если бы вселенная не удовлетворяла описанным геометрическим условиям, человеческий опыт времени был бы похож на тральфамадорский — без выделенного «сейчас» и без направления.