Чи є час чимось, що тече, — чи лише ілюзією? Дослідження простору-часу як фіксованого «блокового всесвіту» або динамічної тканини відкриває глибші таємниці існування, змін і самої природи реальності.
Мало які ідеї в сучасній науці так сильно вплинули на наше розуміння реальності, як концепція простору-часу — єдності простору та часу, що лежить в основі теорії відносності Альберта Ейнштейна. Простір-час часто описують як «тканину реальності». В одних поясненнях ця тканина постає у вигляді фіксованого чотиривимірного «блокового всесвіту», що є повною картою всіх подій минулого, теперішнього і майбутнього. В інших — як динамічне поле, яке вигинається і викривляється під дією гравітації. Це підводить до глибшого запитання: що означає твердження, що простір-час існує? Чим він є — структурою, субстанцією чи метафорою?
Ці питання не є лише філософськими — вони лежать в основі того, як ми сьогодні інтерпретуємо фізику, і впливають на ідеї від розуміння відносності до гіпотез про подорожі в часі, мультивсесвіти та походження космосу. Вони також формують теорії про те, як простір-час може виникати, зокрема припущення, що він слугує своєрідною пам’яттю Всесвіту. Проте навіть мова, якою описують простір-час, часто нечітка, метафорична й непослідовна. Австро-британський філософ Людвіг Вітгенштейн якось зауважив, що філософські проблеми виникають, коли «мова йде у відпустку». Фізика певною мірою добре це ілюструє.
За останнє століття звичні слова на кшталт «час», «існувати» та «позачасовий» отримали спеціальні технічні значення, але при цьому не були звільнені від буденних смислових нашарувань. Це призвело до плутанини в тому, що ці терміни справді означають. У філософії фізики, особливо в погляді, відомому як етерналізм, слово «позачасовий» використовується буквально. Етерналізм стверджує, що час не тече і не минає, а всі події у всіх моментах часу однаково реальні в межах чотиривимірної структури — «блокового всесвіту». У цьому погляді вся історія Всесвіту вже розгорнута і перебуває поза часом у структурі простору-часу. «Позачасовий» тут означає, що Всесвіт не розгортається і не триває в жодному реальному сенсі. Немає становлення, немає змін — існує лише блок, і вся вічність міститься в ньому атемпорально.
Але це породжує глибшу проблему. Якщо все, що будь-коли відбувається у вічності, однаково реальне і вже існує, що насправді означає твердження, що простір-час існує? Існує структурна різниця між існуванням і відбуванням. Перше — це стан буття, друге — процес події. Уявіть, що поруч стоїть слон. Ви скажете: «Цей слон існує». Ви опишете його як тривимірний об’єкт, але важливо, що це «тривимірний об’єкт, який існує». А тепер уявіть суто тривимірного слона, який на мить спалахує в кімнаті — миттєвий переріз життя справжнього слона, який з’являється й зникає, немов привид. Такий слон не існує в звичному сенсі — він відбувається, трапляється.
Справжній слон триває в часі, а простір-час каталогізує кожен момент його буття як чотиривимірну світову лінію — траєкторію об’єкта крізь простір і час упродовж його існування. Уявний «миттєвий» слон — це лише один просторовий зріз цієї трубки, одна тривимірна мить. Тепер застосуймо цю відмінність до простору-часу. Що означає, що чотиривимірний простір-час існує так само, як слон? Чи триває простір-час у тому самому сенсі? Чи має він власні «теперішні» моменти? Чи, можливо, простір-час — це просто множина всіх подій, що колись стануться, і він лише трапляється? Чи не є простір-час лише описовим каркасом для співвідношення цих подій?
Етерналізм стирає цю різницю. Він розглядає всю вічність — тобто весь простір-час — як існуючу структуру і вважає плин часу ілюзією. Але така ілюзія неможлива, якщо весь простір-час трапляється миттєво. Щоб повернути відчуття, що час минає, чотиривимірний простір-час повинен існувати радше як тривимірний слон, чиє існування описується чотиривимірним простором-часом.
Якщо ж уявити, що всі події історії Всесвіту справді «існують» у блоковому всесвіті, виникає питання: коли існує сам блок? Якщо він не розгортається і не змінюється, чи існує він поза часом? Якщо так, то ми мимоволі додаємо ще один вимір часу до чогось, що мало бути буквально позачасовим. Щоб це осмислити, можна уявити п’ятимірну систему з трьома просторовими та двома часовими осями. Друга часова вісь дозволила б сказати, що чотиривимірний простір-час існує так само, як ми кажемо, що слон у кімнаті існує в тривимірному просторі, а події його життя ми каталогізуємо як чотиривимірний простір-час.
На цьому етапі ми виходимо за межі відомої фізики, яка описує простір-час у чотирьох вимірах. Але це демонструє глибоку проблему: ми не маємо узгодженого способу говорити про існування простору-часу, не підмішуючи випадково ще один час, якого не передбачає фізика. Це як намагатися описати пісню, що існує вся одразу, але не виконується, не звучить і не розгортається.
Ця плутанина впливає на те, як ми уявляємо час у художній літературі та популярній науці. У фільмі Джеймса Кемерона «Термінатор» (1984) усі події розглядаються як фіксовані. Подорожі в часі можливі, але змінити лінію часу не можна — усе вже існує в незмінному стані. У фільмі «Месники: Завершення» (2019) подорожі в часі дозволяють змінювати минуле й переписувати хронологію, що натякає на блоковий всесвіт, який водночас існує і змінюється. Така зміна можлива лише тоді, коли чотиривимірна лінія часу існує так само, як наш тривимірний світ.
Незалежно від того, чи можливі зміни, обидва сценарії припускають, що минуле і майбутнє вже «там» і доступні для подорожей. Але жоден не пояснює, що означає їхнє існування, і як простір-час відрізняється від простої карти подій.
Коли фізики говорять, що простір-час «існує», вони часто працюють у рамках, які нечітко розмивають межу між існуванням і відбуванням. У результаті виникає метафізична модель, яка або нечітка, або взагалі приховує справжню природу реальності. Це не ставить під загрозу математичну теорію відносності чи експериментальні підтвердження її справедливості — рівняння Ейнштейна як і раніше працюють. Але те, як ми їх тлумачимо, має значення, особливо коли це впливає на те, як ми говоримо про реальність і підходимо до найглибших проблем фізики, зокрема до спроб поєднати загальну теорію відносності з квантовою теорією — виклику, який досліджують як у філософії, так і в популярній науці. Джерело
