Алан Картер
Alan G. Carter
22nd May 1999
В основе нашего современного понимания физики существует много глубоких философских проблем. Начиная c самых больших масштабов, с природы Большого Взрыва, движения вселенной и происхождения космологической структуры. В пределах космоса мы не знаем, почему работает общая теория относительности - что такое гравитация и инерция? В нашем собственном масштабе мы заметили, что вселенная содержит странные сложности, которые придают ей фрактальную геометрию, которую можно найти в капающем кране, сокращениях сердца, горных цепях, изменениях стоимости акций и папоротниках, но у нас нет никакой идеи, почему это так. Потом и в самых маленьких масштабах квантовая механика оказалась вне человеческого понимания с точки зрения философии - действительно, некоторые выдающиеся теоретики предположили, что искать интерпретацию будет ошибкой -- математические процессы, которые дают правильные ответы, хотя мы и не знаем почему, следует воспринимать как данность, и нам не следует беспокоиться о реальности.
Удивительно, но получение самосогласованной картины, в которой все эти загадки получают рациональное объяснение, не так уж и сложно, если руководствоваться ранее полученными результатом (2: The Ghost Not - Призрачное НЕ). То, что он делает - определяет класс логической ошибки, которая делалась предыдущими исследователями вновь и вновь из-за ловушки в парадигме. Он может быть использован для локализации ошибок и их корректировки, в результате чего результаты работы поколений могут быть собраны вместе, невольно делая ненапрасными все усилия прошлого.
Эта статья описывает пространство, структура которого отличается от современного понимания, но которая с точки зрения имеющегося знания допустима, и в котором по-прежнему остаются истинными результаты Ньютона, Эйнштейна и школы квантовой механики (так и должно быть, поскольку работают CD-плейеры и приемники GPS (Global Positioning System - система определения координат на местности)). Это делается в четырех разделах, обсуждающих космологическое, классическое (релятивистское), квантово-механическое и хаотическое (фрактальное) строения. Физическое пространство, которое она нам дает, позволяет нам делать утверждения о природе разума, как в терминах старой, так и новой парадигм, чему посвящены "4:Consciousness - Разум" и "5: Hypertime - Гипервремя". Еще не получено доказательств, что теория корректна, но если она верна, то она лучше, чем теории, из которых она унаследовала концепции составляющих. Несомненно, в ней остается гораздо меньше оставленных без ответа вопросов и внутренних противоречий.
Это начальный, качественный (без количественных оценок) вариант. Представляется необходимым представить этот вариант, поскольку идеи, содержащиеся здесь, переносятся на результаты других шести составляющих проекта Reciprocality. Потом будет вторая редакция, которая определит вычислительную механику (computational mechanics) и сравнит количественные экспериментальные данные с соотношениями, предложенными в этой редакции.
Сначала мы сформулируем современное понимание космологии в широком смысле, а затем мы сможем применить Призрачное НЕ и поискать, что можно улучшить.
Мы можем оценить расстояния до звезд разными методами. Все эти методы дают большую ошибку, но применив несколько методов вместе, мы, как представляется, можем разумно оценить расстояние до многих звезд. Когда мы наблюдаем эти звезды, мы видим, что их свет состоит из разных цветовых компонентов [спектр - С.К.], и эти компоненты, как мы могли бы предположить, появляются вследствие нагревания различных видов атомов, из которых состоят звезды. Есть одна проблема - эти характерные спектральные составляющие смещены к красному. Более того, чем дальше от нас звезда, тем больше это смещение (звезды краснее).
Общепринятое объяснение этому состоит в том, что вселенная - само пространство - на самом деле расширяется. Испускаемый звездами свет имеет правильный спектр, но за годы, пока он шел к нам, пространство, по которому он распространялся, расширилось, и свет (который находится в пространстве) расширился вместе с ним, точно так же как линия, нарисованная на воздушном шаре расширяется по мере его надувания. Отсюда мы получаем идею, что в очень-очень давние времена во вселенной было гораздо меньше пространства, а в самый первый момент оно было маленькой точкой - Большой Взрыв. Важно осознать, что идея Большого Взрыва не предполагает, что сначала было пространство, а вся материя и энергия в него взорвались. Идея в том, что сначала вся вселенная была размером только один кубический сантиметр пространства (а перед этим даже меньше), в котором было упаковано все, что сейчас есть во вселенной. И оно было очень горячим. Хотя ранняя вселенная была маленькая, вы могли бы в ней путешествовать, поскольку концы соединялись вместе и вы могли бы просто ходить по кругу (конечно, если бы вообще туда поместились).
Вы могли видеть эту идею, показанную в виде мультика по телевидению, который представлял вселенную в виде расширяющегося шара. Идея состоит в использовании двумерной поверхности шара для представления трехмерного пространства. Тогда можно использовать трехмерное содержимое шара, чтобы представить "гиперпространство", в котором шар со временем расширяется. Здесь я нарисую ту же идею, используя вместо шара окружность. Тогда окружность становится (очень скучным) одномерным "пространством", а плоскость листа становится "гиперпространством". Для представления времени мы можем нарисовать несколько окружностей. Тогда идею красного смещения можно изобразить так:
По мере распространения света пространство становится больше и больше, длина светового импульса становится также больше, а длина волны (или цвет) света смещается к красному.
В будущем, если хватит массы, вселенная может либо опять собраться в Большой Сгусток (Big Crunch), либо (из некоторых соображений) достигнуть точки равновесия, все больше и больше замедляя расширение, но не останавливаясь, либо просто будет расширяться все дальше и дальше. Современные экспериментальные исследования показывают, что наиболее вероятно бесконечное расширение. Мы ничего не знаем о гиперпространстве, и у нас нет никаких предположений, что может стоять за этими идеями, хотя существуют идеи, что сам по себе Большой Взрыв можно считать очень маловероятной (но нам это не важно - мы здесь потому, что это произошло) флуктуацией энергии из-за квантовомеханической неопределенности в чем-то бесконечно малом.
В наше время мы можем заниматься физикой мошенничая. Вместо того, чтобы пытаться превзойти достижения гениев прошлого, мы можем использовать Призрачное НЕ, которое ведет нас к слепым пятнам - идеям, которые исследователи прошлого, если бы они их нашли, вряд ли бы рассмотрели. Мы можем начать с идеи стороннего наблюдателя - индивидуума, который сидит и видит все, но сам не участвует. Это позиция, которую Призрачное НЕ глубоко внедрило в сознание людей, хотя они будут это отрицать и строить альтернативное объяснение. В таком случае, почему наблюдатель не вовлечен в расширение? Поскольку пространство и распространяющийся свет вовлечены, почему бы глазам наблюдателя и измерительным линейкам тоже не увеличиваться? Как вообще наблюдатель может видеть красное смещение? Рассмотрев красное смещение как невовлеченные наблюдатели, Хаббл (Habble) и его последователи затем построили рационалистическое объяснение: Космос расширяется в космологических масштабах, но не в локальных. Это предполагает, что гравитация нашей галактики - и остальной части нашего кластера - и есть причина этого. Локальная концентрация массы удерживает пространство, несмотря на то, что на больших масштабах пространство расширяется. Мы живем в нетипичной области пространства. Хотя это отвечает на предыдущий вопрос, также это несет отметины вздора Призрачного НЕ. Если мы живем в нетипичной области пространства, то что бы с нами произошло, если бы мы улетели и образовали космическую колонию в середине Великой Пустоты (Great Void)? Мы бы не смогли тогда измерить (scale) космос и не увидели бы красное смещение? Жаль, что пока мы не можем провести этот эксперимент, но продолжим мысленный эксперимент. Однажды наших потомков посетил другой корабль с Земли. Что, они найдут там 10-метровых людей (относительно своих измерительных линеек)? Что, атомы еды колонии будут настолько большими, чтобы взаимодействовать с химией их тела? Как, неужели мы никогда не полетим посмотреть на атомы водорода размером с дом, дрейфующие в межгалактическом пространстве?
Это вздор! Призрачное НЕ говорит нам прикладывать здесь усилия, подобно изыскателю, использующему геологические данные при поиске нефти. Есть ли здесь какая-нибудь разумная геометрия, которая может дать нам красное смещение, и в то же время чтобы наблюдатель был участником действа при любом масштабе, как и все в этой вселенной? Да! И этот фокус также происходит из-за Призрачного НЕ.
Сознание диадика вынуждено перемещать воспринимаемое явление из реального пространства на свой собственный образ пространства перед тем, как воспринимаемое может быть осознано. Поэтому маловероятно, что оно способно посмотреть на само реальное пространство. Действительно ли реальное пространство или гиперпространство могут предложить нам нечто, что могло быть упущено? Они оба могут! Для того, чтобы наши глаза оказались способны видеть смещение спектра у света звезд, должно быть использовано по крайней мере два реальных измерителя длины. Один отслеживает диаметр глаза, а другой измеряет длины волн света звезды. Тогда длина волны света будет способна изменяться отностительно длины (диаметра) глаза [По-моему, фраза неудачна. Если говорить о глазе, то лучше говорить об изменении расстояний в колбочках на сетчатке. Просто имеется в виду, что когда речь идет об расширении (сжатии) пространства, то в это расширение (сжатие) вовлечено все: галактики, глаза, колбочки, атомы и все остальное - С.К.], что, с очевидностью, происходит, поскольку мы наблюдаем красное смещение. И в существующей теории у нас есть две метрики длины прямо под нашим носом - пространство и гиперпространство. Поэтому давайте возьмем еще одну идею из Призрачного НЕ - что здесь может происходить то, что мы не можем видеть - и предположим, что в то время как мы перемещаемся только в пространстве и ничего не знаем об изменении (scale) пространства в гиперпространстве (мы изменяемся вместе с пространством), фотоны, которые нас составляют, на самом деле перемещаются в гиперпространстве, и не изменяются вместе с пространством. Чтобы понять такую ситуацию, рассмотрим такое изображение реки:
На реке две лодки. Обе дрейфуют по течению с большой скоростью, но не могут узнать об этом просто наблюдая друг за другом, поскольку они дрейфуют вместе. Если река подвержена действию приливов, то может течь медленнее, но лодки не заметят этого изменения, если наблюдают друг за другом. Чтобы увидеть изменение скорости своего дрейфа, они должны посмотреть на берег, а если они не могут видеть берег, а лишь друг друга, то скорость у них одинакова. Они могут видеть только движение друг относительно друга, и поскольку в лодке A сидит рыбак и медленно подгребает поперек реки к лодке B, то они смогут это заметить.
Теперь нам нужно немного развить аналогию. Остановим течение реки, приделаем к обеим лодкам моторы, и пусть наблюдатели будут глухими, чтобы не слышать работу моторов. Далее обеспечим лодки экипажами из хорошо обученных водяных крыс, которые переправляют сообщения между лодками. Вот рисунок:
Теперь A и В перемещаются в базовой системе отсчета (reference frame), не беспокоясь о происходящем в контексте реки, обнаруживая, что крысы переплывают реку гораздо медленнее, чем они это делали на тренировках! Отсюда мы действительно очень просто можем получить логически согласованное красное смещение. На следующем рисунке я нарисовал множество окружностей, представляющих последовательные моменты времени один внутри другого.
Здесь нам следует остановиться, чтобы акцентировать внимание. Мы не требуем, чтобы "гиперпространство" и "время" расширялись. Одно число сообщит нам наше время (moment) и, следовательно, наше положение в "гиперпространстве". Оказывается, следствием этого может стать мощная концепция. Принцип наименьшего времени (иногда называемый принципом наименьшего действия) утверждает, что фотон выберет путь, который позволяет ему достичь своей цели за кратчайшее время - не обязательно по кратчайшему пути. Именно поэтому свет преломляется при переходе из воздуха в воду. Вообще говоря, такие пути наименьшего времени называют геодезиками (geodesics) - это прямые линии в искривленном пространстве-времени. Делая гиперпространство и время идентичными подобно этому, мы, как представляется, должны получить естественный геодезик в линиях, нарисованных прямо на рисунке.
На самом деле на рисунке изображено лишь несколько "моментов времени" - каждый "момент времени" немного меньшего радиуса. Эта модель предполагает, что пространство сжимается - не расширяется. Затем я нарисовал непрерывную кривую пути момента времени для отдельного фотона (голубым цветом), соблюдая правило, что в каждый период времени должна быть охвачена та же часть окружности (измеренная в градусах), так чтобы наблюдатели в пространстве не могли видеть изменение скорости света.
В каждый момент времени наблюдатели, которые не осознают схлопывания пространства (infall) , поскольку они являются совокупностями фотонов, движущимися в схлопывающемся пространстве (предполагая, что мы можем принять e=mc**2 за реальность), видят, что отслеживаемый фотон перемещается на то же самое расстояние. Это означает, что в каждый момент времени, поскольку для получения того же углового перемещения вокруг окружности уменьшается проходимое на бумаге расстояние, все большая компонента движения фотонов должна быть направлена вовнутрь, что не видно наблюдателям, но именно она образует хвост светового импульса, который оказывается в нужном месте позднее, чем ожидается - это и есть красное смещение. И чем дольше распространяется свет, тем больше становится эта компонента, что можно увидеть на рисунке как увеличивающийся (по мере прохождения фотоном последовательных моментов времени) угол атаки.
Это очень похоже на проблему перспективы, которую можно увидеть, если взглянуть на дорогу:
Рисунок изображает древнего философа Ху-Бала (Hu-Bul) и ученика, наблюдающих тростниковое смещение (reed shift), обнаруженное Ху-Балом. Ху-Бал объясняет, что когда они смотрят назад на дорогу, то видят места, где они проходили в прошлом. И, глядя назад, они видят, что тростники сходятся все ближе и ближе друг к другу, доказывая этим, что дорога, по которой они идут, на самом деле расширяется.
Слова Ху-Бала могут звучать для нас глупо, но то, что на самом деле происходит, гораздо сложнее чем кажется. Ключевая концепция перспективы не использовалась художниками до 15 столетия, поскольку она должна быть более сложной в понимании, чем мы думаем.
В действительности соответствующий сдвиг тростника происходит вследствие очень хитроумного сравнения двух разных метрик. Когда пара стояла там, где находятся самые дальние тростники, ширина дороги занимала около 1/6 поля зрения. Сейчас та же ширина занимает менее 1/60.
Проблема в том, что если смотреть с точки, где сейчас находится Ху-Бал, то дуга, скажем в 30 градусов, остается дугой в 30 градусов в его ощущениях (sensorium) независимо от того, что расстояние при этом считается для другого радиуса. Следовательно, тростниковое смещение есть эпистемиологический артефакт сравнения углов с длинами.
И, по крайней мере, Ху-Бал может видеть края дороги с обеих сторон. По прошествии времени, когда его прямой потомок Хаббл (Hubble) попытается решить аналогичную проблему с красным смещением, он будет работать с контекстом, который недоступен по определению. Последствия этих более чем эпистемиологических ограничений на эпистемиологическую проблему делают вещи гораздо более трудными в понимании. Добавьте к этому факт, что мышление Хаббла будет искажено фундаментально глубокой логической ошибкой (Призрачным НЕ), которая воздвигает искуственный барьер вокруг пораженного и заставляет его верить, что существуют такие вещи как "наблюдатели" (пассажиры во вселенной, которые не вовлечены в нее и поэтому вне критики), и у него нет шанса понять это правильно.
Поэтому в этой картине мы получаем вселенную, которая является пятном без свойств с неизмеряемыми размерами и возрастом, которая, как мы утверждаем, уже направляется к Большому Схопыванию (Big Crunch)! Самые последние данные по красному смещению, которые были проинтерпретированы как некоторое откровение, на самом деле показывают более быстрое Схлопывание, чем оценивалось до того. И хотя все мы получили гораздо лучшее ощущение, что такое красное смещение, в дальнейшем мы сможем сделать гораздо, гораздо больше.
Теперь мы можем использовать концепцию схлопывания (infall concept) для получения описания гравитационной массы - материи с весом.
Отставим сначала в сторону e = mc**2, и представим, что обладающие массой объекты состоят из фотонов, как-либо связанных друг с другом - особенно если они колеблются вместе, подобно тому как бегает отбивающий мяч в крикете (batsmen). Поскольку в реальном пространстве для ускорения нет выделенного направления (или выделенной оси для вращения), мы должны предположить, что это направление осцилляций нормально (перпендикулярно) обычному пространству - в направлении времени. Это означает, что для представления эволюции одномерного пространства во времени мы по-прежнему можем использовать двумерные концентрические окружности. Вот изображение одного из пары фотонов, которые осциллируют, чтобы образовать в пространстве частицу в состоянии покоя - но по-прежнему движущегося во времени (Я был вынужден нарисовать это как движение немного в сторону, так что вы можете видеть зигзаг, но на самом деле нужно представить, что он делает движения "3 шага вперед, 1 назад" [перпендикулярно листу бумаги или экрану - С.К.]):
Теперь давайте предположим, что для этого фотона задана скорость, с которой он должен двигаться. У этого есть подтекст масштабирования - моменты времени должны отстоять дальше от бумаги по мере сжатия пространства, поэтому они могут потерять скорость настолько, что больше не смогут перемещаться в поперечном направлении, поскольку одномерное пространство, двигаясь внутрь, сжалось более быстро - но пока это оставим. Этот фотон движется зигзагообразно, поэтому он не может перемещаться так же быстро в радиальном направлении (по времени) как несвязанный родственник. Связанные фотоны - частицы - перемещаются во времени более медленно, чем несвязанные. Теперь рассмотрим, как фотон узнает, какой должна быть его скорость движения во времени. Мы принимаем, что ускорение или замедление по времени должно принимать во внимание другие фотоны, и мы придаем больший вес (влияние) ближайшим фотонам. Это означает, что объект (который в одномерном пространстве должен быть линией из частиц) начнет принимать шевронообразную форму с самыми медленными фотонами в середине. Просто наличие медленно движущихся фотонов переводит несвязанные фотоны в медленную систему отсчета (reference frame):
Почему с течением времени гравитационные колодцы не становятся круче? Поскольку эффекты движения сквозь время более медленно вызывают большее запаздывание между концами и центром объекта, поэтому концы оказываются чуть впереди во времени, и поэтому в этих областях "моменты времени" все дальше и дальше от листа бумаги (на рисунке). Это поддерживает специфическую форму шеврона, вытягивая переднюю часть, чтобы соответствовать задней. Это не делает шеврон тоньше, поскольку в горизонтальном направлении пространство сжимается. Если это кажется мудреным, аналогичный эффект можно описать представив, что вы смотрите на события через телевизионную камеру, и поскольку происходит сжатие, камера делает наезд (zoom in) на сжимающуюся окружность, чтобы удержать изображение фотонов размером во весь экран. Для каждой массы и плотности существует точка равновесия. [Примечание: Сейчас это очень качественно. Было бы очень важно проработать детали, но пока это не сделано. По поводу второго подхода к этим вещам посмотрите раздел ниже "Принцип Маха и постоянная Планка".] Это приводит нас непосредственно к временным раковинам (timeshells) вокруг массивных объектов - источнику гравитации в общей теории относительности, и гравитационной массе. Чем больше фотонов голосуют за медленную систему отсчета, тем больше получается гравитация.
Теперь мы можем рассмотреть инерционную массу, и это требует немного изменить изображение на рисунках. Идея осцилляции подразумевает усредненную сепарацию фотонов, поэтому мы просто представим усредненную длину для индикации динамической ситуации, дающей в результате элементарную частицу:
Осцилировать радиально, как здесь, означает находиться в покое. Осциллировать под углом к радиусу означает двигаться зигзагообразно с составляющей вбок:
Привести что-то в движение означает дать зигзагу наклон. Но всякий раз, когда мы это делаем, мы создаем рассогласование между внутренними (по времени) фотонами и внешними примерно на величину горизонтального перемещения, вызванного наклоном (потому что для внутренних фотонов пространство более сжато.) При наличии этого рассогласования оба начинают осциллировать и оказываются в положениях, отличающихся от первоначальных, причем наклон остается! Это импульс (momentum). Угол наклона направлен в одномерное пространство, и похож на циферблат, устанавливающий скорость. Чем шире угол наклона, тем сильнее он будет вызывать дальнейшее рассогласование в расстояниях между осцилляторами, поскольку при схлопывании (infall) они сближаются. В пределе, лучшее, что можно сделать - это уменьшить угол зигзага до нуля (плоский угол наклона) вследствие чего они имитируют пару несвязанных фотонов. Это инерция, импульс и предел скорости света. Отметим однако, что в отличие от пары несвязанных фотонов, эти фотоны по-прежнему пытаются двигаться зигзагом, но подобно паре локомотивов (? dodgems) маневрирующих по прямой линии. Этот маневр забирает всю негоризонтальную скорость и поэтому препятствует уменьшению скорости пары в целом. Сделай угол зигзага плоским, и ты получишь эффект бесконечного торможения Фитцжеральда Лоренца (гравитационная масса), остановившегося во времени.
Как оказывается, это предоставляет нам главные свойства общей теории относительности, за исключением распространения гравитации со скоростью света. В этой модели гравитация не распространяется. Она является результатом взаимокомпенсации соседних фотонов в совокупном запаздывании, и действует мгновенно. В этом вопросе это модель, которая согласуется с экспериментальными результатами.
[Примечание: Я думаю, мы можем вывести само осциллирующее поведение из-под чрезмерного влияния каждого осциллирующего партнера, которое он оказывает на другого при замедлении времени.]
Перед тем как обсуждать, как Призрачное НЕ может нам помочь в философских проблемах квантовой механики, мы можем сделать паузу, чтобы посмотреть на призрак сознания диадика так же живо, как на все нарисованное Ван Гогом (Van Gogh), что детально описано у Джона Белла (John Bell). Трагедия Нильса Бора (Neils Bohr):
"Вместо того, чтобы растеряться от неопределенности в законе, расплывчатости границы раздела между "квантовой системой" и "классическим аппаратом", он, казалось, получал в этом удовлетворение. Он, казалось, радовался противоречиям, например между "волной" и "частицей", которое проявлялось в любой попытке пройти дальше прагматического уровня. Чтобы не разрешить эти противоречия и неопределенности, но скорее примирить нас с ними, он предложил философию, которую он назвал "комплементарность" (взаимное дополнение - complementarity). Он думал, что "комплементарность" была важна не только для физики, но для всего человеческого знания. Справедливо огромный авторитет Бора привел к упоминанию комплементарности в большинстве учебников по квантовой теории. Но обычно только в нескольких строчках. Можно предположить, что авторы не поняли философию Бора достаточно, чтобы найти ее полезной. У самого Эйнштейна были большие сложности в точном формулировании понятий Бора. Что тогда говорить об остальных? Я очень мало могу сказать о "комплементарности". Но я хотел бы сказать одну вещь. Мне кажется, что Бор использовал это слово в его противоположном обычному значении. Рассмотрим, например, слона. Спереди это голова, хобот и две ноги. Сбоку он другой, и сверху, и снизу. Эти различные виды комплементарны в обычном смысле этого слова. Они дополняют друг друга и согласуются друг с другом, и все они обозначаются обобщенной концепцией "слон". Мое предположение в том, что если бы Бор использовал слово "комплементарный" этим общепринятым способом, то он посчитал бы его искажающим его позицию и упрощающим его мысли. Он, как кажется, настаивал скорее на том, что мы должны использовать в нашем анализе элементы, которые противоречат друг другу, которые не дополняют или не выводятся из целого. Под "комплементарностью" он, как мне кажется, подразумевал обратное: противоречивость. Бор любил афоризмы типа: "противоположность глубокой истине тоже глубокая истина", "истина и ясность комплементарны". Возможно, он получал подсознательное удовлетворение в использовании привычного слова в обратном привычному значении."
Маленький Известный Факт: Когда Нильс Бор был студентом, его учителем был Сорен Кейркегаард (Soren Keirkegaard), создатель экзистенциализма, который лично бил его по рукам и вывернул его сознание наизнанку настолько сильно, что дальше он так с этим и жил.
Большие проблемы с квантовой механикой в том, что она оказывается недетерминированной - она от рождения статистическая, она как бы играет в прятки с экспериментаторами, таким образом, что выбор экспериментаторов на что смотреть определяет что получается. Это заставило некоторых исследователей поверить в то, что поскольку они могут видеть красное смещение, то они даже не привязаны к самому пространству, а поскольку от них требуется "схлопывать волновую функцию" (collapse the wave function), они создают реальность своим пристальным взглядом. Мне однажды сообщили, что тля не может схлопнуть волновую функцию, тогда как все люди могут, но я предполагаю, что мой информатор не имел теоретического базиса для таких утверждений и на самом деле подсознательно их сделал, чтобы заполнить пробелы.
Чтобы начать разбираться в том, что происходит, мы можем просто использовать рисунок из предыдущего раздела. В квантовой электродинамике Фейнмана частицы и античастицы могут аннигилировать (взаимно уничтожаться) и их можно рассматривать как отражения друг друга, перемещающиеся обратно во времени. (Как отступление, для осцилляций во времени (time oscillation) "движение обратно во времени" могло бы быть разностью фаз, и могло бы быть смоделировано,
что очень напоминает диаграммы Фейнмана. В таком контексте диаграммы Фейнмана можно рассматривать как маленькие картинки, которые нужно понимать буквально, а не как элегантные абстракции.)
Фейнмановская интерпретация - не единственная интерпретация квантовомеханической математики, допускающая передачу информации назад во времени. Модель пилотной волны Бома (Bohm's pilot wave model) вводит пилотную волну, которая "чувствует" возможные пути, а частица выбирает один из них. Это означает, что неким образом пилотная волна должна быть способна передать воздействие некоего рода обратно частице, чтобы ее вести. Транзакционная модель Крамера (Cramer's transactional model) на ту же тему, т.е. транзакция "предлагается" ("offered") и затем "подтверждается" ("accepted"). Существуют переговоры назад во времени. Действительно, лишняя часть в этих построениях, как представляется, должна быть идущим впереди по времени компонентом. Хотя все эти интерпретации, допускающие эволюционирующую реальность (в противоположность, например, множественным вселенным (multiple universes) или вечно перемешанным состояниям (perpetual mixed states)), нуждаются в передаче информации в обратном направлении во времени, им нужен лишь идущий впереди компонент, поскольку это то, что мы видим.
Теперь добавим к этому наблюдению логически согласованное описание красного смещения, которым обладает сжимающаяся в точку вселенная, и самоорганизацию, которую мы можем увидеть в космологических масштабах -- черные дыры (the Great Voids) и Аттракторы (Attractors) -- и получается очень интересная картина. Эти проблемы могут быть решены, если мы предположим, что, из некоторых соображений, сознание воспринимает течение времени в другом направлении к причинной последовательности (causal sequence), которая во вселенной проявляется массой-энергией. Она расширяется из высоко организованной точки в раздутое и размытое пятно неопределенного размера, поскольку не существует двух отличающихся друг от друга точек, чтобы измерить их расхождение, ни измерительных линеек, и некому измерять. Мы видим получившуюся в результате конструкцию, поскольку смотрим на нее в обратном направлении. Каждый квантовый эффект в действительности теряет информацию на расширяющейся, или созидательной, стрелке масса-энергия и добавляет информацию на нашей. Именно поэтому он оказывается принципиально статистическим - мы всегда обнаруживаем то, что происходило последним. Он не может быть причиной, в том смысле, как мы обычно понимаем причинность, поскольку настоящие причины событий находятся в будущем.
Этот взгляд решает две глубокие проблемы. В квантовой механике нам приходится работать на двух стадиях. Сначала устанавливаем волновую функцию, которая определяет вероятность нахождения данной частицы в любом положении. Вторая стадия включает "схлопывание волновой функции" - выбор для частицы одного определенного положения. Проблема в том, что у нас нет идеи, что в природе на самом деле выполняет задачу "схлопывания волновой функции". Это место, где люди начинают говорить о своем пристальном взгляде, фиксирующем реальность, и кошках, которые дохлые и живые в одно и то же время. В этой модели схлопывание волновой функции соответствует непрерывному взаимопроникновению двух стрелок (измерений). Можно сказать, что поскольку наше сознание движется вместе с нашей волной, оно непрерывно взаимодействует (или изучает их) с состоянием частиц, приходящих к нам из будущего. Эта модель также объясняет, почему кажется, что квантовая механика играет в прятки. Это не так, что если мы интересуемся волнами, то получаем волны, а если интересуемся частицами, то получаем частицы, когда имеем дело с загадочными сущностями, мы изучаем на самом деле изменение их природы, если мы открываем ящик, содержащий результаты после взаимодействия, но до считывания (как в экспериментах с отложенным выбором (delayed choise)). В этой модели, когда мы настраиваем себя на получение результата по частицам, происходит настройка канала для поведения по типу частицы, идущего другим путем.
Идея составления частиц из набора сущностей (фотонов?), осциллирующих друг относительно друга во времени, предлагает концептуальный базис для понимания загадочного явления заточения кварков и сопряженных значений. Заточение кварка означает, что хотя мы имеем доказательство, что на очень маленьких масштабах существуют объекты, называаемые "кварками", мы не можем увидеть отдельные кварки - они всегда должны быть спаренными. Если мы построим эксперимент, который бы вынуждал кварки расходиться, то сила, удерживающая их вместе увеличивалась бы по мере расхождения - подобно резине. В конце концов, для расхождения кварков мы вынуждены прикладывать столько энергии, что мы вкладываем достаточно массы/энергии для образования двух новых кварков, тесно привязанных к тем, которые мы пытались разделить. Это увеличение силы по мере разделения двух вещей - еще одно квантовомеханическое безумие, которое вошло в культуру физики, которая пришла в отчаяние найти соображения, объясняющие то, что она изучает, и прекратила попытки. Если учесть осцилляции во времени, вещи вновь приобретают смысл. У нас есть единая сущность, со схлопыванием (with an infall) и осцилляциями во времени, и горизонтальным движением в пространстве. Поскольку она движется во времени зигзагообразно, в любой момент времени она, как оказывается, может находиться в нескольких точках пространства. Тем не менее, на самом деле это только одна сущность, и попытки сместить ее "прочь" от себя самой просто означают принудить ее к еще большему зигзагу. Не существует невидимых эластичных поясов - наше последовательное восприятие пространства просто не позволяет нам увидеть, что мы делаем с реальной траекторией сущности.
Сопряженные значения - это пары величин, которые могут быть получены одна за счет другой. Например, определяя положение квантовомеханической частицы с увеличивающейся точностью, я должен неизбежно уменьшать точность, с которой возможно узнать импульс частицы. Это противоположно ситуации в макроскопических масштабах. Если я вычисляю траекторию снаряда, то чем более точно я знаю положение снаряда в любой момент времени, тем более точно я знаю его импульс. Это другая ситуация, где мы имеем нечто, что, как оказывается, игнорирует доводы и воздвигает неопределенную "стену" между квантовым и классическим режимами. В этой модели мы можем видеть, что величина осцилляции компонентов частицы определяет интервал. Если мы определяем интервал времени для точности нашего измерения, больший интервала осцилляции, мы можем обоснованно сказать, что частицу можно считать находящейся "в" нашем интервале измерения. Чем уже мы берем наш интервал измерения (но всегда оставляя его большим, чем интервал осцилляции), тем более точно мы можем знать, где в течение этого интервала "находится" частица. Но как только наш интервал измерения становится уже интервала осцилляций частицы, которую мы наблюдаем, мы получаем проблему. Теперь для описания, когда частица есть, осцилляция становится более важной, чем схлопывание (infall), поэтому растет число мест, где она в тот же самый момент находится! И чем уже мы делаем этот интервал, тем менее важным для определения возможных положений становится замедление скорости, поэтому неопределенность положения становится больше, поскольку становится более заметным зигзагообразное занятие частицей многих положений в одно и то же время.
[Примечание: Я думаю, что мы можем получить амплитуды вероятности - возводя в квадрат ожидаемую "вероятность" - из того что происходит с углами по мере того, как расширяется пространство для массы-энергии.]
Этот взгляд вызывает некоторые проблемы. Почему оказывается, что у нас мы должна быть свобода воли, и вообще, почему оказывается, что термодинамические явления должны работать вперед во времени? Я собираюсь оставить свободу воли до следующей статьи (r4), которая специально ей посвящена. На самом деле большая часть физики полностью обратима, и мы должны понять только тенденцию комплексов (агрегатов) материи вести себя в характерной "термодинамической" манере. Например, если причинность есть нечто, что можно понять в обратном направлении, вот только почему люди не едят бананы, когда есть много лежащих на полу замечательных пустых шкурок, и почему колебания воздуха и колебания пола спонтанно организуются как раз в момент, когда шкурке нужно подпрыгнуть с пола и одеться в точности вокруг банана?
По сравнению с общепринятой описываемая в этой модели Вселенная имеет очень значительное отличие. Обе начинаются с Большого Взрыва (Big Bang), обе расширяются, и обе имеют разумный режим причины и следствия. Но новая вселенная начинается со штуки в Большом Взрыве в высоко упорядоченном состоянии, в то время как старая имеет полностью гомогенный Большой Взрыв. Когда происходит новый Взрыв, эта штука, выходящая оттуда, организована в упорядоченное состояние, которое затем исчезает. Это позволяет упорядочиванию обладать свойствами, которые не так очевидны, пока неизвестно что искать.
Во-первых, упорядочивание засевает (seeds) структуру, которая по мере попыток гомогенизировать себя (привести в однородное состояние), получает противодействие от структурной информации, исходящей из соседней разрушающейся структуры. Представим двух рок-звезд в соседних номерах отеля (окнами напротив), каждый со склонностью к разбиванию всех телевизоров в своих комнатах. Оба выбрасывают телевизоры из окон с маниакальным усердием, но как только они это делают, каждому из них влетает в окно по телевизору из-за действий рок-звезды по соседству. Начальное состояние может быть организовано так, чтобы позволить более или менее орбитальную реконструкцию разрушающейся структуры как повторения с течением времени. Это дает нам обычно видимую фрактальную геометрию природы, которая не требует для своего появления дополнительных глубоких принципов. Причиной является организация конечного состояния, которое не обязано полностью определяться исключительно из фундаментальных констант и законов, но определяется.
Во-вторых, упорядочивание имеет присущие ему собственные свойства. Другими словами, оно может нести функцию. Существует класс машин, называемых обратимыми компьютерами (reversible computers), в большой степени изученными Чарльзом Беннеттом (Charles Bennett). Обратимые компьютеры - это теоретические машины, не подверженные механическим потерям (вероятно у них сверхтекучие подшипники), и могут перемещаться вперед и назад между входными значениями и результатом без затрат энергии. Они показывают, что энергетическая цена вычисления равна нулю - проблема в том, что компьютер должен быть поставлен на защелку, когда действительно дойдет до конца вычисления, а затем мы вынуждены использовать энергию для отщелкивания для следующего вычисления. Если вы используете машину Беннетта только один раз, то вычисление бесплатно. Теперь для получения полного отсутствия потерь необходимо, чтобы компьютер целиком был способен двигаться в обратном направлении так же легко, как и в прямом. Он должен быть способен хранить свои промежуточные результаты во внутренних регистрах, поэтому он может считывать их и для движения в обратном направлении реконструировать входные значения. Чтобы это сделать, дизайнер должен просто организовать компоненты компьютера таким образом, что при взаимодействии они обладают этим свойством. Если конечное состояние организовано таким образом, оно имело бы эффект создания теплового шума, который вообще не шум, но кодирование порядка без потерь, который выглядит случайным из-за того, что кодирование очень запутанное. Это совершенно допустимо с точки зрения термодинамики, которая как мы знаем является истиной, поскольку, как часто замечают, общие правила для обмена энергией не применимы для совершенно закрытой системы. Вибрации пола не организуются так, чтобы шкурка прыгнула с пола по случайности - конечное состояние тщательно организовано, чтобы гарантировать, что все взаимодействия осуществляются без потерь.
Кажется почти излишним говорить, что орбитальные реконструкции древних структур в позднейших эрах дают причину, почему геометрия природы фрактальна.
Принцип Маха состоит в идее, что все движение во вселенной относительно по отношению ко всему, что в ней есть - это способ получения некоего рода базовой системы отсчета для размышлений обо всем содержащемся в ней, где, как оказывается, не должно быть никакой внешней базовой системы отсчета. Большая проблема с принципом Маха состоит в том, что, как легко установить и легко увидеть, его очень, очень трудно проверить и объяснить. Он ничего не объясняет - он просто навешивает бирку на очень большую загадку. Конечно, в культуре M0 "знание" бирки, привешенной к вещи и "знание" того, что это такое, всегда запутывает, поэтому многие люди действительно не осознают, что никто на самом деле не знает, какие физические механизмы обозначаются термином "Принцип Маха".
В этой модели ответ прост. Мы смотрим на развитие вселенной в обратном направлении (как при перемотке фильма - in reverse). Большой Взрыв в будущем. Все частицы находятся на траекториях, которые исходят из одной точки, и поэтому движение всех частиц может быть рассмотрено относительно этой точки в будущем. В нашей эпохе мы можем видеть, что все движение происходит относительно всего во вселенной, но не требуется ничего быстрее, чем взаимодействие между частицами со скоростью света, поскольку это движение обусловлено общей причиной в нашем будущем.
Эта модель описывает вселенную, которая в нашей эпохе (и на нашей оси времени), как представляется, расширяется, вследствие эффекта перспективы, хотя на самом деле она сжимается. Она также описывает вселенную, где спонтанное проявление структуры возникает из начального аморфного (без свойств) состояния. Мы не находим в Большом Взрыве никаких затравок (seeds) космологической анизотропии - их там нет. Это объясняет, как оказалось, что мы видим аморфную точку в нашем прошлом, но существует другой критерий наблюдаемого Большого Взрыва - оказывается, что он должен был обладать очень высокой энергетикой. Как мы можем примирить сжимающуюся вселенную с очень высокой плотностью энергии в прошлом? Одно решение этой загадки могло бы заключаться в возврате к двум мерам длины, которые обсуждались в начале этой статьи. Одна мера длины измеряет глаза физика и измерительную линейку, а другая измеряет длины волн света звезд. Есть различие между этими двумя мерами, которое в сжимающейся вселенной приводит к наблюдению красного смещения.
Постоянная Планка есть мера величины энергии частицы. Она соотносит энергию частиц (энергию, которую мы, в конце концов, измеряем как способность ускорять частицы с массой) и их длину волны - в случае несвязанных фотонов их цвет. Несомненно, пока вызывает вопрос следующая идея, это попытка спросить - может ли, по космологическому времени, изменяться постоянная Планка. В ранней вселенной разница между двумя мерами могла бы быть достаточной, чтобы можно было совершать очень большую работу с очень маленькой энергией, с количеством энергии, требуемым для получения того же эффекта над массивными частицами на протяжении многих лет. Это могло бы прекрасно согласоваться с идеей, что энергия, которая вышла из игры - путешествуя по пространству - с ранних эпох краснее, и следовательно может делать меньше работы, когда она достигает назначения, чем она могла бы делать в ранние времена.
Перевод: Prog.Stone
Русский сайт Programmers' Stone / Reciprocality: progstone.narod.ru и progstone.narod.ru
2 февраля 2000
22 февраля 2000 - внесена правка (Алан внес небольшое изменение в текст, по поводу атомов водорода размером с дом)
4 марта 2001 - вторая редакция
6 января 2002 - третья редакция
12 июля 2002 - четвертая редакция