Природа пространства-времени

Книги, посвященные проблемам природы пространства и времени, в последние годы получили больш'ую популярность.

В "Научно-популярном ревю" и в журнале "Звездочет" я неоднократно рассказывал о работах Ильи Пригожина ("Порядок из хаоса", "Время, Хаос, Квант", "Конец определенности"), в которых в первую очередь рассматриваются проблемы времени с термодинамической точки зрения. Речь в них идет о неравновесных процессах, о необратимости в природе.

Существует и другой подход к данной проблематике, он связан с общей теорией относительности и квантовой теорией. Именно с этим подходом связана книга Стивена Хокинга и Роджера Пенроуза "Природа пространства-времени". Если Пригожин в своих работах рассматривает время в отрыве от пространства, настаивая на том, что это два совершенно разных понятия, то в книге Хокинга и Пенроуза речь идет именно о пространстве-времени, как оно понимается, например, в теории относительности.

Трудно сказать какой из подходов возник раньше. С одной стороны один можно связать с именем Эйнштейна, а другой с именем Больцмана. Тогда получается, что второй старше. С другой стороны можно начать не с Эйнштейна, а, например, с Ньютона и Лейбница. Но Пригожин, в свою очередь, в книге "Конец определенности" выводит проблему хаоса еще из работ Эпикура и других древних авторов. Так что такой спор довольно бессмысленен: такие важные проблемы как природа времени и пространство всегда занимали ум человека.

Можно спросить себя: "Если я уже прочел одну-две книги о времени и пространстве, зачем мне читать что-то еще на ту же тему?" Кроме того что разные книги освещают наше понимание пространства и времени с различных сторон, их авторы рассчитывают на разную подготовку читателя. Например, Виктор Комаров, автор книги "Тайны пространства и времени" (об этой книге мы планируем рассказать в отдельной рецензии), адресует свою работу очень широкому кругу читателей, рассказывая обо всем несколько поверхностно. Книги Ильи Пригожина требуют уже как минимум хорошего знания физики и математики в объеме школьной программы (а лучше в несколько б'ольшем объеме). Хокинг и Пенроуз написали свою книгу, основанную на серии лекций, прочитанных авторами в 1994 году в Англии, для физиков. Т.е. требуется по крайней мере знание общих институтских курсов физики и математики. "...мы подразумеваем, что читателю известны основные понятия общей теории относительности и квантовой теории,"- пишут авторы. Реально "общие понятия" по Хокингу и Пенроузу требуют достаточно серьезного знания предмета, и возможно не все будет среднему читателю понятно. Зато те, кто сможет разобраться в данной работе окажутся на существенно более высоком уровне понимания проблемы, чем это предполагает, например, книга Комарова.

В 1994 году в Кембридже Хокинг и Пенроуз прочли по 3 лекции, посвященные их пониманию природы пространства-времени, а затем состоялась дискуссия между этими двумя выдающимися учеными, в которой они обсудили различия их воззрений как с чисто физической, так и с философской точки зрения. В книге не раз проводятся параллели между дискуссией Эйнштейна и Бора, которая затрагивала сходные физические проблемы. Самим участникам дискуссии 1994 года видится, что Хокинг как бы занимает позицию аналогичную позиции Бора, а Пенроуз — Эйнштейна. Так Хокинг полагает, что "Бог играет в кости", и даже "иногда обманывает нас, бросая их туда, где мы не можем их видеть" (имеются ввиду черные дыры).

Интересно читать эту книгу после прочтения последней из изданных у нас работы Пригожина "Конец определенности". Если сам Пригожин в своей работе часто полемизирует со взглядами Хокинга, изложенными в популярной работе "Краткая история времени" (о ней мы тоже уже рассказывали), то в "Природе пространства-времени" часто попадаются параллели (или "перпендикуляры") со взглядами Пригожина. Так если Пригожин полагает, что время в некотором смысле существовало до появления нашей вселенной, то Хокинг пишет о том, что время имеет начало благодаря гравитации. Иногда взгляды разных авторов совпадают (хотя возможно не на 100 процентов). Пригожин пишет о "конце определенности", Хокинг рассуждает о "конце надежды на научный детерминизм". И Пригожин и Пенроуз уделяют большое внимание проблеме асимметрии теорий по времени. Также отметим подчеркивание Хокингом связи между гравитацией и термодинамикой.

Значительная часть книги в той или иной мере затрагивает астрофизику. А именно космологию и черные дыры. Связано это в первую очередь с проблемой сингулярностей. К сожалению, у нас нет никаких наблюдательных данных о сингулярности Большого взрыва (если она вообще была) или о сингулярностях в обычных уже черных дырах. Отсюда теории, теории, теории ...

О них, о своих теориях, и рассказывают Хокинг и Пенроуз. А также обсуждают другие теоретические разработки, например теорию струн, к которой оба относятся достаточно критически (для теоретиков нормально критиковать чужие теории, если есть свои альтернативы).

Множество теорий говорит о том, что до полной ясности еще далеко. Кроме этого, совершенно недостаточно наблюдательных данных (в схожем положении находится физика элементарных частиц, где нехватает энергии ускорителей для исследования энергий, интересных теоретикам). Поэтому истина в споре Хокинга и Пенроуза еще не родилась. Но на это и рассчитывать было бы трудно. Вряд ли, например, мы находимся лишь в одном небольшом шаге от теории квантовой гравитации. Но искать истину необходимо. Приглашаем вас принять участие в поиске вместе с такими великими учеными как Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз.

---

Опубликовано в журнале Звездочет N7 стр. 48 2001

Книгу можно приобрести в журнале Звездочет (www.astronomy.ru)

"Научно-популярное ревю" Сергея Попова