Захоплений своїми дослідженнями квантової гравітації, Ровеллі висуває ідею “фізики без часу”. Вона випливає з того, що деякі рівняння квантової гравітації (наприклад рівняння Уїлера-Де Вітта, яке призначає квантові стани для Всесвіту) можна переписати без будь-якого посилання на час взагалі.

Як пояснює Ровеллі, очевидне існування часу – у нашому сприйнятті та в фізичних характеристиках, написаних математичною мовою Ньютона, Ейнштейна та Ервіна Шредінгера – виходить не від знання, а від незнання. “Вперед у часі” – це напрям, в якому зростає ентропія, і в якому ми отримуємо інформацію.

Порядок часу

Нова книга фізика The Order of Time (Порядок часу) вийшла у 2017 році – на жаль, її ще не переклали українською. Книга розділена на три частини. У першій, “Крах часу”, Ровеллі намагається показати, як звичні нам фізичні теорії деконструюють наш здоровий глузд. Ейнштейн показав нам, що час – це лише четвертий вимір і що нічого особливого в “зараз” немає; навіть “минуле” і “майбутнє” не завжди добре визначені. Привабливість простору та часу означає, що дві події, які відбуваються далеко одна від одної, можуть навіть відбуватися в одному порядку, коли розглядаються одним спостерігачем, і в протилежному порядку, коли їх споглядає інший.

Ровеллі надає хороші описи класичної фізики Ньютона і Людвіга Больцмана, а також сучасної фізики через погляди Ейнштейна та квантової механіки. Існують паралелі з термодинамікою та теорією ймовірностей Баєса, які обидві залежать від поняття ентропії і тому можуть бути використані для того, щоб стверджувати, що потік часу є суб’єктивною ознакою Всесвіту, а не об’єктивною частиною фізичного опису.

Не очевидно, що простір-час квантується, тобто упаковується в мінімальні довжини або періоди (час Планка). Швидше за все, наше розуміння протікає в межах дуже маленьких інтервалів, для пояснення яких нам потрібна як квантова механіка, так і теорія відносності.

У другій частині “Світ без часу” Ровеллі висуває ідею, що основними складовими світу є події (просто слово для певного часу і місця, в якому може статися щось), а не частинки або поля. Завдання фізики полягає в тому, щоб описати взаємозв’язок між цими подіями: як зазначає Ровеллі, “шторм – це не річ чи явище, це збірка подій”. Для нас кожна з цих подій виглядає як взаємодія частинок у певному положенні й часі; але сам час і простір дійсно виявляються лише через їх взаємодію та мережу причинності між ними.

У заключному розділі “Джерела часу” Ровеллі проводить реконструкцію наших ілюзій, починаючи з аспектів термодинаміки та квантової механіки. Він стверджує, що наше сприйняття потоку часу цілком залежить від нашої нездатності бачити світ у всій його деталізації. Квантова невизначеність означає, що ми не можемо знати позиції та швидкості всіх частинок Всесвіту. Якби ми могли, то не було б ні ентропії, ані розгадки часу.

Падаючи у кролячу нору

Достатньо уявити простий приклад: кімнату та повітря у ній. Нам відомо, що повітря складається з мікроскопічних частинок, але чи справді ми це знаємо? Ми маємо макроскопічний статистичний опис, який допускає існування у кімнаті різних мікроскопічних станів, і наше знання про нього неповне.

Разом з французьким математиком Аленом Конном Ровеллі створив “теплову гіпотезу часу”. У ній говориться, що час є емерджентним, тобто вторинним явищем, а не фундаментальною концепцією. Вони математично довели, що наше неповне знання породжує потік, який має такі властивості, які ми вважаємо плином часу. Дослідники вважають, що час виникає внаслідок макроскопічного розгляду мікроскопічних систем. Як тільки ми зануримося на мікроскопічний рівень, час зникне так само, як ідея “вологості” молекули чи “температури” атома.

The Order of Time – це компактна та елегантна книга. Кожен розділ починається з акуратної оди Горація – наприклад, “Не намагайся робити хибні розрахунки”. Книга піднімає та досліджує значущі проблеми, які в сучасній фізиці дуже гостро і тісно пов’язані з тим, наскільки ми обмеженні у своїх можливостях для спостереження та споглядання світу.

Зі свого боку ми порадимо прочитати Сім основних уроків з фізики авторства Ровеллі – ніколи не пізно відкривати для себе нових авторів.