Интервью с доктором Клаусом Кифером, ведущим физиком Германии, доцентом университета Фрайбурга
Вопрос: В начале двадцатых годов физик Артур Эддингтон считал, что есть только два человека, которые полностью понимают общую теорию относительности - Альберт Эйнштейн и он сам. Как много сегодня тех, кто понимает место в теории относительности такого понятия, как время?
Клаус Кифер: Понятие времени в теории относительности сегодня понимают от силы 1000 или 2000 человек. Наверняка, намного больше таких, кто обладает определёнными элементарными знаниями в этой теории, но эти 1000-2000 могут также её применять и возиться с уравнениями. По-моему, это довольно хорошая оценка. Раз в три года происходят международные конференции по теории относительности, и в них всегда принимает участие около 600 человек.
Вы на всех присутствуете?
К.К.: Почти на всех. Последняя конференция состоялась в Индии, и мне слишком неудобно было туда ехать. Но до этого, во Флоренции, я присутствовал.
Много есть физиков, которые знают, чем на самом деле является время?
К.К.: Это очень сложный вопрос, на который я тоже не смогу ответить. Я мог бы вам объяснить эволюцию этого термина от физики Ньютона до теории относительности и квантовой теории и, наконец, до новейших теоретических предположений. Но что такое время на самом деле, наверное, точно сказать не может никто. Можно сказать в подражание Августину: "Когда меня спрашивают, что такое время, я этого не знаю. Но когда меня не спрашивают, то я знаю".
Означает ли это, что современный физик знает о времени не больше, чем философ в средние века?
К.К.: Нет, это должно означать, что мы, физики, ещё не понимаем время полностью, однако имеем интуитивное ощущение того, что это.
Полагаете ли вы так же, как ваш коллега Стивен Хокинг, что должна существовать основополагающая формула мира, которой можно будет безусловно объяснить также и феномен времени?
К.К.: Я убеждён, что современное состояние физики не является окончательным. В отношении того, придём ли мы когда-нибудь к основополагающей окончательной теории или фундаментальные исследования будут продолжаться бесконечно, я менее оптимистичен, чем Хокинг. В своей вступительной лекции в Кембридже он прогнозировал конец физики в этом смысле через двадцать лет. Однако этот промежуток времени уже прошёл, и недавно он продлил его, прибавив ещё двадцать лет. Некоторые вещи указывают на то, что наши теории сегодня - не лучшие. Важным показателем этого является тот факт, что не сходятся квантовая теория и теория относительности. Можно, конечно, сказать: да, именно так, и тут дальше не продвинуться. Но - нет, конечно, мы должны, по крайней мере, пытаться унифицировать эти теории и находить новые концепции, которые привели бы их под одну шапку.
Что же не сходится?
К.К.: Многое, и в том числе понимание времени. Уже сейчас проходят конференции, специально посвящённые проблеме времени в так называемой квантовой гравитации. Квантовой гравитацией называют любые попытки соединить квантовую теорию с общей теорией относительности, которая описывает гравитацию. Квантовая теория принесла много радикальных нововведений, но понятие времени переняла у Ньютона. Она не спрашивает, что такое время; физик - исследователь мельчайших частиц до сих пор считывает время в своей лаборатории с обычных часов. Специальной теории относительности тоже известно, в определённом смысле, лишь внешнее понятие времени. Здесь хотя пространство-время заменяет понятие времени, отделённого от пространства, введённое Ньютоном, оно всё же дано богом и вечно. Пространство-время подобно арене, театру, где происходят все остальные физические явления. Сначала общая теория относительности ввела динамическое понятие времени, и гравитация понимается здесь как искривление времени и пространства. Это искривлённое пространство-время больше не преподносится как нечто застывшее - оно сложным образом изменяется во взаимодействии с материей. Искривлённое пространство-время больше не является только ареной, оно само принимает участие в игре.
Давайте по порядку. Не могли бы вы вкратце проиллюстрировать эйнштейновское понятие времени на каком-нибудь примере?
К.К.: С удовольствием. Специальная теория относительности утверждает: часы в самолёте идут медленнее часов на земле. Таково влияние скорости на время. Но согласно общей теории относительности есть ещё эффект, обусловленный гравитационным полем земли. Часы вблизи земли идут медленнее тех, что находятся дальше...
Независимо от того, какие это часы, электронные или механические?
К.К.: Разумеется. Таким образом, для расчёта точного времени в самолёте нужно учитывать оба эффекта.
А какой эффект сильнее?
К.К.: В самолёте они примерно равнозначны. Действие обоих эффектов обнаружилось бы через семьдесят лет. Таким способом проверяется понятие времени согласно как специальной, так и общей теории относительности, и так оно входит в нашу повседневную жизнь.
Теория относительности, фактически, учитывается в нашей повседневной жизни?
К.К.: Её действие, да. Например, в глобальной системе местоопределения, используемой спутниками. Иначе в воздушном сообщении возникали бы погрешности величиной в километры.
Ну, хорошо. А в чём же трудность нахождения тождественного времени для квантовой теории и общей теории относительности?
К.К.: Если мы хотим свести понятие времени в квантовой теории с понятием времени в теории относительности, то нам нужно будет время подквантизировать...
Что сделать?
К.К.: Говоря грубо, в классических теориях - для нас, физиков, это все теории, в которых не учитывается квантовая физика, - для каждой частицы существует путь в пространстве-времени, и есть само пространство-время. В квантовой физике известно только о вероятности нахождения частицы где-либо, а сама частица описывается при помощи волновой функции. То есть, для унификации обеих теорий нужно и в квантовой теории отвести времени динамическую роль. А это приносит с собой множество трудностей.
Если бы точно знать, что такое время, это приблизило бы нас к основополагающей мировой формуле, которую Хокинг называет святым Граалем физики?
К.К.: Да, но мы, к сожалению, не знаем. Известно лишь, как физики могут объяснить время в квантовой теории и в общей теории относительности. Однако мы всё ещё не знаем во всех подробностях, как согласуются эти два толкования в теории квантовой гравитации. Это весьма примечательно: только в последние двадцать лет было замечено, что проблема времени не ограничивается областью вычислительной техники. Поэтому в квантовой гравитации нужно полностью отказаться от старого понятия времени. Абсолютное время Ньютона - время, отделённое от предметов, - имело невероятный успех. Но в наш век это абсолютное время выводится из употребления. Прежде всего благодаря Эйнштейну, - и похоже, что этот демонтаж должен продолжаться.
Правильно ли мы вас понимаем? Для Ньютона время было дано богом, Эйнштейн разъяснил, что время зависит от местонахождения наблюдателя в пространстве, его скорости движения, а также от гравитации; а что теперь?
К.К.: Мы предполагаем, что время - это нечто исключительно качественное; то есть, его не существует вне объектов и полей. В самых современных теориях время и вовсе выпадает из уравнений. Это поистине увлекательно: из уравнений квантовой гравитации, которые пока что автоматически пишутся аналогично уравнениям квантовой теории, t квантовой теории просто выпадает. Это значит, что времени там нет.
Времени совсем нет?
К.К.: Совершенно верно, времени нет. Конечно, это может считаться всего лишь предположением, пока не подтверждено экспериментально.
Продолжение [2]
На главную [3]