Что же такое пространство-время? И почему ответ скрыт не в физике, а в языке

Мы привыкли думать о пространстве-времени как о чем-то фундаментальном. Со школьной скамьи нам рассказывают про Эйнштейна, про гравитацию, изгибающую невидимую «ткань» Вселенной, по которой катятся планеты, словно шары для боулинга. Эта картина завораживает и, кажется, всё объясняет. Но что, если мы спросим себя: а что это, собственно, за «ткань»? Она существует так же, как стол, за которым вы сидите? Или это просто удобная метафора, которая завела нас в философский тупик?

Оказывается, вопрос «Что такое пространство-время?» — одна из самых коварных загадок современной физики. И проблема кроется не в уравнениях — они работают безупречно. Проблема в словах.

Вселенная как киноплёнка

Чтобы понять суть затруднения, давайте обратимся к одной из самых популярных идей — концепции «блоковой вселенной». Представьте всю историю нашего мира, от Большого взрыва до самого последнего фотона, как единую киноплёнку. На этой плёнке уже есть все кадры: вот динозавры, вот вы читаете эту статью, вот далёкое будущее. Все события прошлого, настоящего и будущего существуют на этой «плёнке» одновременно и одинаково реально.

В этой модели, известной как этернализм, нет никакого «течения» времени. Ваше ощущение движения из прошлого в будущее — всего лишь иллюзия, подобная тому, как луч проектора последовательно освещает кадры на плёнке. Вселенная не «становится», она просто есть. Целиком и сразу.

Звучит странно, но эта концепция элегантно вытекает из теории относительности. Однако именно здесь нас поджидает первая логическая ловушка.

Слон в физической лаборатории

Давайте на минуту отвлечёмся от космологии и подумаем о чём-то простом. Например, о слоне. Когда мы говорим «слон существует», что мы имеем в виду? Мы подразумеваем, что это трёхмерное животное, которое длится во времени. Он был здесь секунду назад, он есть сейчас, и, скорее всего, будет через секунду. Его бытие разворачивается во времени.

А теперь представьте другого «слона»: он появляется в комнате на одно-единственное, бесконечно короткое мгновение и тут же исчезает. Это не существующий слон, а скорее событие. Он не существует, он происходит.

Чувствуете разницу? Существование подразумевает длительность, а происшествие — мгновенность.

Теперь вернёмся к нашей блоковой вселенной. Физики, описывая её, говорят: «Всё пространство-время существует». Но в каком смысле? Как слон, который длится? Но если оно длится, то в каком-то другом, внешнем «гипервремени»? Получается, чтобы описать нашу четырёхмерную Вселенную (три пространственных измерения + время), нам нужно пятое измерение — время для самого времени!

Это похоже на попытку описать мелодию, не проигрывая её. Если все ноты существуют одновременно на листе, это ещё не музыка. Музыка — это их разворачивание во времени. Так и наша Вселенная: если она просто «есть» вся и сразу, как тот самый мгновенный слон-событие, то откуда берётся даже иллюзия течения времени? А если она «существует» как длящийся объект, то физика об этом молчит, оставляя нас с парадоксом.

Ловушка языка, о которой предупреждал Витгенштейн

Похоже, мы попали впросак из-за слов. Философ Людвиг Витгенштейн говорил, что язык иногда «уходит в отпуск», переставая адекватно описывать реальность. Физика — яркий тому пример. Учёные взяли из нашего повседневного языка слова вроде «существовать» и «вневременной» и придали им узкоспециализированный смысл.

Когда физик говорит «вневременной», он имеет в виду «атемпоральный», то есть существующий вне оси времени. Но наш мозг слышит «вечный», «неизменный». И вот уже мы невольно представляем себе эту блоковую вселенную как некий монумент, стоящий где-то в вечности. А это, как мы выяснили, требует той самой пятой, несуществующей в теории, временной координаты.

Мы пытаемся описать четырёхмерную реальность с помощью языка, созданного для восприятия трёхмерного мира, длящегося во времени. Неудивительно, что получается путаница.

Голливуд как зеркало физических парадоксов

Эта неразбериха прекрасно отражена в научной фантастике.

1. «Терминатор» (1984): Это классическая блоковая вселенная. Будущее уже написано. Можно путешествовать во времени, но изменить ничего нельзя. Кайл Риз всегда был и будет отцом Джона Коннора. Всё уже «случилось» на той самой киноплёнке.
2. «Мстители: Финал» (2019): А вот здесь начинается самое интересное. Герои путешествуют в прошлое и меняют его, создавая новые временные линии. Это значит, что их блоковая вселенная — не просто статичная «плёнка», а некий объект, который можно редактировать. Но чтобы его редактировать, он должен существовать в том самом «гипервремени», позволяющем вносить изменения.

Голливуд, сам того не осознавая, нащупал ту же проблему, что и философы физики: мы интуитивно не можем принять идею статичной, раз и навсегда данной Вселенной. Мы хотим, чтобы она была похожа на нашего знакомого, «длящегося» слона, которого можно потрогать и изменить.

Так что же делать?

Вся эта словесная эквилибристика ничуть не умаляет гениальности теории относительности. Гравитационные волны существуют, время для спутников GPS действительно течёт медленнее. Уравнения работают.

Но то, как мы их интерпретируем, имеет огромное значение. Это определяет, в каком направлении будет двигаться фундаментальная наука. Является ли пространство-время последним, самым глубоким уровнем реальности? Или это, как предполагают некоторые теории, лишь рябь на поверхности чего-то более фундаментального, подобно тому как волны — это проявление воды, а не самостоятельная сущность?

Возможно, следующий великий прорыв в физике будет связан не столько с новым гениальным уравнением, сколько с созданием нового языка, способного описать реальность, не попадая в ловушки наших собственных слов. Ведь понять, в каком мире мы живём, — это нечто большее, чем просто решить задачу. Это значит найти правильные слова, чтобы рассказать его историю.