Общая теория относительности - Хокинга В.
Скачать (прямая ссылка):
мере если судить о ней по области, достижимой для наиболее мощных
телескопов!
Этим я не хочу сказать, будто уверен, что предположение о «случайном»
характере движения острия булавки Творца всегда будет наилучшим
объяснением нынешнего состояния мира. Однако с добавлением предположения
о равенстве нулю начального значения СаЬсЛ оно, по-видимому, работает
удивительно хорошо и хотя бы на некоторое время освобождает нас от забот
о глубоком смысле всего происходящего с точки зрения физики.
Итак, какие же следуют выводы из той картины мира, которую я предлагаю?
Коль скоро первоначально кривизна Вейля равна нулю, а вещество (и
излучение) находится в тепловом равновесии, то в начальном состоянии у
нас будет нечто весьма близкое к пространственной изотропии и
однородности. Таким образом, подход и результаты Фридмана, Робертсона и
Уокера вполне оправдываются (на начальной стадии) и ведут к
поразительному согласию с рядом замечательных наблюдений: с однородностью
фонового излучения черного тела температурой 2,7 К (с точностью ~10-3)
[108], с отсутствием доступного измерению вращения Вселенной по отношению
к инерциальным системам отсчета «10-1в с-1) [77], с однородностью
объемного распределения галактических скоплений на больших расстояниях.
Сама сингулярность «большого взрыва» должна быть при этом близка к
робертсоно-уокеровскому типу 1). Определенные флуктуации распределения
вещества с этой точки зрения допускаются, и в действительности они даже
должны быть, поскольку начальные ограничения на Rab являются
статистическими в отличие от ограничений на Cabcd. Однако первоначальное
равенство нулю Cabci налагает серьезные ограничения на
х) Независимым подтверждением этому служит точность расчетов по
образованию гелия [77, 781.
V. Сингулярности и асимметрия по времени
289
такие начальные флуктуации плотности и скоростей. Необходимо лучше
разобраться в физике частиц, прежде чем можно будет провести вычисления
этих флуктуаций во всех деталях [109].
Белые дыры исключаются во все моменты времени, поскольку их сингулярности
являются сингулярностями «начального» типа (т. е. точками д<Л), которые
даже приблизительно не удовлетворяют условию СаЬсЛ= 0. Черные дыры,
конечно, допускаются при условии, что они образуются обычным способом
вследствие гравитационного коллапса массивного тела или тел. Но мини-дыр,
по-видимому, не должно быть, поскольку они требуют начального состояния с
хаотической геометрией. Несуществование таких первичных черных дыр
согласуется с современными наблюдениями [110].
Наконец, главным и наиболее сильным следствием такой картины мира
становится наблюдаемое экстраординарное поведение энтропии нашего мира,
которое настолько пронизывает весь наш повседневный опыт, что мы склонны
считать его само собой разумеющимся.
4. АСИММЕТРИЧНАЯ ФИЗИКА?
Некоторые читатели могут почувствовать себя разочарованными всем этим.
Вместо того чтобы изыскать какой-то тонкий ход к тому, чтобы во
вселенной, основанной на симметричных по времени законах, могла тем не
менее наблюдаться явная асимметрия по времени, я попросту утверждаю, что
некоторые из этих законов в действительности несимметричны по времени, и,
хуже того, утверждаю, что эти асимметричные законы пока еще неизвестны!
Но на самом деле все не так плохо, как может показаться. В частности, из
всего этого следует, что стоит поискать такие асимметрии и в других
областях физики. Где именно? Так или иначе, некоторая связь с гравитацией
при этом должна быть, поскольку именно тензор Вейля описывает
гравитационные степени свободы. Классическая общая теория относительности
симметрична по времени, но можно поставить вопрос: сохранится ли эта
симметрия, когда в конце концов теория гравитации будет должным образом
«сшита» с квантовой механикой? В самом деле, если считать, что
виртуальные черные дыры при планковской длине (10-33 см) играют
существенную роль [73], то аргументы разд. 2.7 приводят к тому, что
вакуум может быть асимметричным по времени в рамках сугубо квантового
описания гравитации.
Однако это не слишком доступный и обнадеживающий путь, но есть иная
заслуживающая исследования возможность связи между квантовой механикой и
гравитацией, которая, вероятно, имеет больше отношения к вопросу об
асимметрии по времени — это вопрос о квантовомеханических наблюдениях,
отложенный нами в разд. 2.2. Здесь следует подчеркнуть определенные
ассоциации
290
Р. Пенроуз
с подходом Бекенштейна — Хокинга к энтропии. В конечном счете
квантовомеханическое наблюдение рассматривается как «свершившееся», лишь
когда происходит нечто «необратимое». Но слово «необратимость» относится
здесь к тому факту, что произошло существенное увеличение энтропии. А
энтропия, как мы уже знаем, зависит, по-видимому, от довольно
субъективного понятия крупнозернистой структуры. Для того чтобы
квантовомеханическое наблюдение «действительно» произошло и привело к
реальному изменению в состоянии мира, по-видимому, требуется, чтобы
