Пространства-времени не существует. Но почему тогда вся физика на нем построена?

Вся современная физика стоит на идее пространства-времени. От гравитационных волн до черных дыр — все это описывается языком четырехмерного континуума. А что, если его не существует?

Может быть прозвучит странно, но утверждение, что пространство-время — это не более чем полезная фикция, не опровергает ни одного уравнения Эйнштейна. Напротив, оно помогает навести порядок в головах, устраняя парадоксы и путаницу понятий, которую мы сами создали. Давайте разберемся, где именно мы ошиблись.

«Существовать» или «происходить»? В этом весь вопрос

Проблема кроется в одном-единственном слове: «существовать». Мы употребляем его относительно ко всему подряд, не замечая фундаментального различия между вещами и процессами.

Посмотрите на стол, за которым вы сидите. Он существует. Это объект, занимающий определенное место в пространстве и длящийся во времени. Вы можете отойти и вернуться к нему — он будет здесь. Теперь вспомните любой разговор, который у вас был вчера. Он существует? Нет. Он произошел. Это было событие, последовательность жестов и звуков, которая завершилась. Вы не можете вернуться в место, где находится этот разговор.

В этом и состоит основное различие:

• Объекты существуют. У них есть масса, объем, они находятся во времени.
• События происходят. Это мгновенные или конечные по времени явления в определенной точке.

Когда мы говорим о пространстве-времени как о некой «ткани», мы совершаем категориальную ошибку. Мы берем совокупность всех событий, которые когда-либо произошли или произойдут, и наделяем эту совокупность свойством существования. Мы превращаем процесс в объект.

События не существуют, они происходят. Следовательно, и пространство-время — как полная коллекция всех событий — тоже не существует.

Карта — это не территория

Так что же такое пространство-время, если не реальная сущность? Это модель, если очень грубо выразиться — карта. Хорошо продуманная и точная система координат, позволяющая нам описывать взаимодействия между событиями.

В физике «событие» — это точка с четырьмя координатами: три пространственные (длина, ширина, высота) и одна временная. Когда автомобиль едет по дороге, он не прокладывает в реальности никакую «мировую линию». Его движение — это просто непрерывная последовательность событий: в момент времени t1 он был в точке x1, в момент t2 — в точке x2, и так далее.

Мировая линия — это всего лишь график этого движения, который мы чертим на нашей модельной карте. Эта карта незаменима с точки зрения расчетов. Она позволяет нам предсказывать траектории планет, рассчитывать поправки для GPS-спутников и понимать, как гравитация влияет на ход времени. Но никто же не путает географическую карту с реальным ландшафтом, городами и реками? И так, ещё раз: карта — это описание, а пространство-время — это универсальная карта для моделирования событий во Вселенной.

Зачем вообще это обсуждать?

Может показаться, что это просто игра слов. Какая разница, «существует» или «происходит»? Огромная, на самом деле, и она проявляется, как только мы выходим за рамки чистой математики.

Во-первых, это полностью устраняет парадоксы путешествий во времени. Уже давно стало клише в любом научно-фантастическом сюжете, когда герой отправляется в прошлое, чтобы что-то изменить, и рискует стереть себя из истории. Вся эта логика строится на предположении, что прошлое — это какое-то место, куда можно физически попасть, как в другую страну.

А вот если прошлое — это лишь запись о событиях, которые произошли, то отправляться просто некуда. Нет никакого «там», где эти события до сих пор существуют, потому что они свершились и закончились. Парадокс исчезает, потому что исчезает сама возможность его создать.

Во-вторых, это вносит ясность в вековые философские споры о природе времени. Дебаты о том, существует ли только настоящее (презентизм) или прошлое, настоящее и будущее существуют одновременно (этернализм), во многом основаны на той же ошибке — рассмотрении событий как существующих объектов. Если же признать, что события просто происходят, то вопрос об их существовании в прошлом или будущем теряет смысл. Время и порядок — это свойства отношений между происходящим, а не свойства каких-либо статичных вещей.

А как же искривление пространства-времени?

Это главный контраргумент. Как же знаменитая идея Эйнштейна о том, что массивные тела, такие как звезды и планеты, искривляют ткань пространства-времени, а гравитация — это следствие этого искривления?

И здесь тоже нет противоречия, нужно лишь правильно расставить акценты.

Общая теория относительности — это математический аппарат, который описывает, как масса и энергия влияют на геометрию мира. «Искривление» — это изменение правил, по которым мы измеряем расстояния и временные интервалы между событиями. В присутствии массивного объекта кратчайший путь между двумя точками — это уже не прямая линия, а кривая. Ход времени для наблюдателя рядом с черной дырой замедляется не потому, что некая «ткань» растягивается, а потому, что изменились сами метрические отношения между событиями в этой области.

Теория Эйнштейна описывает не физический объект под названием «пространство-время», который можно деформировать. Она описывает, как происходят события в присутствии гравитации. Гравитация меняет сценарий, по которому разворачивается действие, но она не деформирует сцену. Потому что никакой сцены нет.

Отказавшись от идеи существования пространства-времени, мы не теряем ни одного физического закона и ни одной предсказательной возможности.

Мы лишь приобретаем концептуальную ясность и избавляемся от путаницы, которую порождает небрежное обращение с языком.