| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Парадокс времени |
| Рубрика (тематическая категория) | Философия |
Ответы
Пространство-время теории относительности
Понимание пространства и времени Кантом
Проблема бесконечности мира
С рассуждениями о пространстве связана проблема бесконечности мира (Возникло даже выражение: horror infinity (лат.) - ужас бесконечного).
Мир или имеет границы или нет, то есть бесконечен.
Но принятие любого из двух возможных ответов невозможно. Как не удается представить бесконечное пространство, так и не удается представить ограниченную вселенную, возникает вопрос: а что находится за этой границей? В последнем случае, в случае если за границей есть что-то, то это что-то должно быть включено нами в пределы мира, значит если мы указали на границу отделяющую что-то от чего-то, то мы не указали границу мира, а лишь границу каких-то его частей. За границей мира мир должен заканчиваться - там должно быть ничто.
Итак, невозможно представить бесконечность пространства и невозможно представить ничто. Тупик
В случае если большинство философов пытались понять время и пространство как что-то внешнее по отношению к человеку, то Иммануил Кант считал, что пространство и время не существуют независимо от человека, а являются нашими формами восприятия мира. Другими словами, пространство и время не принадлежат миру, а принадлежат человеку.
ʼʼ…пространство есть не что иное, как форма всех внешних явлений, в которой только и бывают нам даны предметы чувствʼʼ. (И.Кант. Пролегомены ко всякой будущей метафизике).
Время ʼʼприсуще не самим предметам, а только субъекту, который их созерцаетʼʼ. (И.Кант. Критика чистого разума).
В теории относительности время и пространство рассматриваются неотделимыми друг от друга и образуют так называемое четырехмерное пространство-время.
Для описания так называемых событий используются четыре координаты.
Один из признанных философов-гениев XX века Людвиг Витгенштейн считал, что философские проблемы - это загадки, порожденные употреблением слов (языка).
ʼʼОшибка этого рода снова и снова повторяется в философии; к примеру, когда мы озадачены природой времени, когда время кажется нам загадочной вещью. Мы испытываем сильную склонность считать, что здесь есть нечто скрытое, нечто такое, что мы можем увидеть извне, но внутрь чего мы заглянуть не можем. На самом деле ничего подобного нет. Мы хотим узнать не новые факты о времени. Все факты, которые нас интересуют, открыты нашему вниманию. Но нас вводит в заблуждение употребление существительного ʼʼвремяʼʼʼʼ (Витгенштейн Л. Голубая книга).
Рассмотрим в качестве примера вопрос: ʼʼЧто такое время?ʼʼ, как задавал его святой Августин и другие. На первый взгляд, это вопрос об определении, но тогда немедленно встает вопрос: ʼʼЧто мы достигнем определением, ведь оно приведет нас лишь к другим неопределенным терминам?ʼʼ. И почему нужно приходить в замешательство из-за отсутствия определения времени, а не отсутствия, скажем, ʼʼстулаʼʼ? Почему бы нам не приходить в замешательство во всех случаях, когда мы не можем дать определение? Итак, определение часто проясняет грамматику слова. Фактически именно грамматика слова ʼʼвремяʼʼ приводит нас в замешательство. Мы всего лишь, выражаем это замешательство, задавая слегка вводящий в заблуждение вопрос - вопрос ʼʼЧто такое... ?ʼʼ...
Святого Августина в его рассуждениях о времени привело в замешательство следующее ʼʼпротиворечиеʼʼ: Как возможно измерить время? Ибо прошлое нельзя измерить, поскольку оно уже прошло; будущее нельзя измерить, потому что оно еще не наступило. Настоящее же не должна быть измерено, поскольку не имеет протяженности.
Противоречие, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ здесь, по-видимому, возникает, можно было бы назвать конфликтом между двумя различными употреблениями слова, в данном случае слова ʼʼизмеритьʼʼ. Мы можем сказать, что Августин размышляет о процессе измерения длины: скажем, расстояние между двумя отметками на ленточном транспортере, лента которого движется перед нами, и мы можем видеть только маленький ее кусочек (настоящее время). Решение этой головоломки будет заключаться в сравнении того, что мы подразумеваем под ʼʼизмерениемʼʼ (грамматика слова ʼʼизмерениеʼʼ), примененного к расстоянию на ленточном транспортере, с грамматикой этого слова, примененного ко времениʼʼ (Там же).
Здесь Витгенштейн не дает подробного объяснения как же он сам решает парадокс времени, а только указывает на метод решения.
Он предлагает пример с ленточным транспортером.
Мы видим только маленький кусочек (представляющий настоящее время), который очень мал и движется - мы не можем его измерить (не успеваем). Как же провести измерение? Соответственно, Августин считает, что и время ускользает от нас также. (Правда, во времена Августина ленточных транспортеров не было).
Но Витгенштейн призывает нас обратить внимание на грамматику слова ʼʼизмерениеʼʼ (его употребление в языке), примененную ко времени. Другими словами, обратить внимание на то, как мы измеряем время, подразумевая, что это делается по другому, в жизни у нас не возникает загадочных проблем с измерением времени.
Рассуждая о проблематическом и ʼʼпочти мистическомʼʼ аспекте идей прошлого, будущего и настоящего, Витгенштейн говорит:
ʼʼВ чем заключается данный аспект и как случается так, что он возникает, можно проиллюстрировать классическим вопросом: ʼʼКуда уходит настоящее, когда оно становится прошлым, и где находится прошлое?ʼʼ. При каких обстоятельствах данный вопрос кажется нам привлекательным? Ибо при определенных обстоятельствах он таким не кажется, и мы устраняем его как бессмысленный.
Ясно, что данный вопрос легче всего возникает в таких случаях, когда вещи проплывают мимо нас - к примеру, бревна, сплавляемые вниз по реке. В таком случае мы можем сказать, что бревна, которые прошли мимо нас, находятся внизу слева, а бревна, которые пройдут мимо нас, находятся вверху справа. Тогда мы используем эту ситуацию в качестве сравнения для всего того, что случается во времени, и даже воплощаем это сравнение в нашем языке, когда говорим, что ʼʼнастоящее событие проходитʼʼ (бревно проходит), ʼʼбудущее событие должно прийтиʼʼ (бревно должно прийти). Мы говорим о течении событий; но также о течении времени - реке, по которой движется бревно.
Вот один из наиболее богатых источников философской путаницы: мы говорим о будущем событии появления чего-то в моей комнате, а также о будущем наступлении этого события.
Мы говорим: ʼʼНечто произойдетʼʼ, а также: ʼʼНечто приближается ко мнеʼʼ;мы указываем на бревно как на ʼʼнечтоʼʼ, но также и на приближение бревна ко мне.
Может случиться, что мы будем не в состоянии избавиться от последствий нашего символизма, который, по-видимому, допускает вопросы типа: ʼʼКуда девается пламя свечи, когда ее гасят?ʼʼ, ʼʼКуда девается свет?ʼʼ, ʼʼКуда девается прошлое?ʼʼ. Нас начинает преследовать наш символизм. - Мы можем сказать, что к путанице нас приводит аналогия, которая неодолимо тянет нас за собой. - Это также случается, когда значение слова ʼʼсейчасʼʼ представляется нам в мистическом светеʼʼ (Витгенштейн Л. Коричневая книга).
Парадокс времени - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Парадокс времени" 2017, 2018.
Временной парадокс (temporal paradox) - парадоксальная ситуация, возникающая в результате путешествия во времени в обратную сторону, когда в результате каких-то действий в прошлом подобное путешествие не может быть предпринято.
Типичным примером является дедушкин парадокс, когда герой, путешествуя в прошлое, убивает своего деда до того, как тот успевает зачать его отца. Это является парадоксом, потому что, убивая дедушку, герой предотвращает собственное рождение и, таким образом, предотвращает путешествие во времени, предотвращающее его рождение.
Разные философские школы по-разному рассматривают вопрос о том, как будет решаться дедушкин парадокс, если машину времени все-таки изобретут.
Гипотеза защиты временной последовательности
Суть этой гипотезы в том, что путешественник во времени просто не сможет создать парадокс, потому что природное течение времени не позволит ему этого. Например, он появится не в том месте и вообще ничего сделать не сможет, либо ему помешают различные повороты судьбы, или даже он, сам того не замечая, восстановит ход событий в том виде, в котором их помнит. Это, кстати, создает еще один парадокс - парадокс предопределения, он же - временная петля, когда путешественнику во времени предопределено отправиться в путешествие во времени и там произвести какие-то действия, которые уже произошли. Обычно эти действия предопределяют необходимость путешествия в будущем, примером может служить телефонный звонок самому себе.
Похожая теория утверждает, что путешествия во времени ответственны за то, каким является мир сегодня, то есть действия путешественников в прошлом влияют на настоящее. С другой стороны, в таком случае путешественники будут стараться взаимодействовать с прошлым как можно меньше из страха перед последствиями.
В игре Fallout 2 Избранный с помощью временного портала может попасть в Убежище 13 и случайно сломать водный чип, поломка которого заставит выйти из Убежища его предка, Выходца из Убежища, чтобы впоследствии быть изгнанным и основать деревню, в которой родится Избранный. Кстати, герой может в этот портал не ходить и даже за всю игру ни разу его не увидеть, но события уже произошли, что заставляет фанатов гадать об истинной причине поломки.
Такой ход истории можно достаточно легко себе представить. Вообразите, что время - это книга. Машина времени позволяет вам перелистнуть несколько страниц, но текст-то в них от этого не изменится, ни написанный про других, ни написанный про вас.
Гипотеза повреждения временной последовательности
Эта гипотеза предполагает, что любые действия путешественника во времени сильнейшим образом влияют на будущее и вызывают так называемый «эффект бабочки», то есть даже незначительное изменение прошлого ведет к полному изменению всей истории в будущем, как, например, в фильме «Эффект Бабочки» или в рассказе Рэя Брэдбэри «И грянул гром», когда во время сафари юрского периода один из участников наступает на бабочку и в США избирают не того президента.
Очень популярной иллюстрацией этого примера является фильм «Назад в Будущее», где школьник Марти МакФлай путешествует на машине времени, созданной Доком Брауном, и пытается сначала спасти Дока от смерти, а затем восстановить «естественный» ход истории, чтобы обратно попасть в привычный мир.
Кроме того, эта гипотеза лежит в основе многих произведений с так называемой «альтернативной историей». Например, в серии игр «Command & Conquer: Red Alert» (Красная угроза) действие происходит в мире, в котором после Второй Мировой Войны Эйнштейн создал машину времени, вернулся в прошлое и убил Адольфа Гитлера. В результате в 50х СССР под руководством Сталина вторгается в Европу и развязывает мировую войну.
В World of Warcraft Бронзовые Драконы, повелители времени, иногда просят игрока восстановить естественный ход истории, утверждая, что если этого не сделать, последствия будут куда хуже. Таким образом, игрокам удается принять участие в событиях, которые происходили в прошлом Азерота, которые они видели в предыдущих играх от Близзард: открытие Темного Портала между мирами магом Медивом, битва за гору Хиджал, побег Тралла, Очищение Стратхолма принцем Артасом Менетилом.
Гипотеза о множественных вселенных
Суть этой гипотезы в том, что существует бесконечное количество вселенных, по одной на каждую возможность выбора. Таким образом, если путешественник во времени убил бы дедушку, то будет вселенная с живым дедушкой и с мертвым дедушкой.
Другая гипотеза состоит в том, что убийство дедушки создает новую вселенную, в которой и произошло убийство, но это не затрагивает ни убийцу, ни его оригинальную вселенную.
Например, в одном из комиксов Супермен пытается предотвратить многие исторические события, например, убийство Линкольна. Однако, вернувшись в свое время, он не находит никаких различий, но позже обнаруживает соседнюю вселенную с альтернативной историей, появившейся в результате его действий.
Гипотеза о слиянии вселенных
В противовес гипотезе о множественности вселенных, эта гипотеза предполагает, что любое действие, совершенное при путешествии во времени, переписывает прошлое. Таким образом, если путешественник во времени встретит своего дубля из прошлого, то он просто сольется с ним, став частью времени, в котором происходит действие. То же справедливо и для событий: два события сольются в одно, не порождающее парадокса.
То есть, смерть деда в одной вселенной и его жизнь в другой сольются так, чтобы прошлое героя позволило ему продолжать существовать, либо, если это невозможно, уничтожить все его следы из будущего.
Гипотеза о выборе временной последовательности
Идея в том, что история меняется сразу, как только путешественник во времени подумает о путешествии во времени. Таким образом, он может отправлять послания из прошлого в будущее и получать нужные ему в данный момент инструменты или материалы с помощью еще одного путешествия в более раннее прошлое. Это было описано у Гарри Гаррисона в книгах о Стальной Крысе и в фильме «Невероятные приключения Билла и Теда».
«Этого не может быть, потому что не может быть никогда!»
Эта гипотеза утверждает, что путешественник во времени является прошлым по отношению к будущему себе. Если в будущем однажды будет создана машина времени, то, вероятно, она будет когда-либо растиражирована и когда-нибудь потенциальный путешественник во времени в будущем до нее доберется и отправит к себе в прошлое. Но, поскольку этого не происходит, машины времени не были изобретены и изобретены быть не могут.
Также есть точка зрения, что машина времени, возможно, самоуничтожится, если ее отправить в прошлое до даты ее изобретения.
Гипотеза о потере мотива
Суть в том, что если путешественник построил машину времени с целью исправить что-то конкретное и достиг этой цели путешествием во времени, то причина для создания машины времени будет устранена и, таким образом, машина не будет создана, зато будет создан еще один парадокс, по сути схожий с парадоксом дедушки.
С другой стороны, этот парадокс может быть обойден, если никакие манипуляции со временем не смогут изменить событие, которое путешественнику во времени требуется изменить. Тогда машина времени все равно будет построена, что бы путешественник ни делал во время путешествия в прошлое.
Гармоничная вселенная
Тут все достаточно просто: вселенная стремится к гармонии и потому откорректирует себя обратно, даже если некий человек, событие или идея грозят разрушить эту гармонию. Примером этого в советской литературе является произведение Братьев Стругацких «За миллиард лет до конца света» с концепцией «гомеостатического мироздания».
Пустое время
Теория о перемещении во времени, примерно описанная Стивеном Кингом в произведении «Лангольеры» и более подробно - Клиффордом Саймаком в повести «Что может быть проще времени». Оказавшись в будущем или прошлом, путешественник обнаружит, что оно пусто. Нет людей, спички и бензин не горят, еда и напитки безвкусные, нет электричества, погода и время суток либо статичны, либо меняются абы-как (проще говоря, существуют только те предметы, которые глубоко укоренились во времени и почти вечны - например, наша планета под ногами; все остальные предметы существуют только в виде своих теней или призраков).
Прошлое через какое-то время исчезает, далекого будущего нет, а при попадании в ближайшее герою остается лишь ждать, когда его нагонит настоящее (или, как вариант, будущего на самом деле нет, а любой попавший туда столкнется с полной пустотой, в которой нет даже воздуха). В этот момент внезапно для героя появятся окружающие (а он появится внезапно для окружающих, что может быть чревато в лучшем случае ничем, в чуть менее лучшем столкновением, а в худшем зависит от фантазии автора), спички при чирканье о коробок гореть будут и т. д.
Гипотеза замещения памяти
Суть этой гипотезы в том, что человек, изменяя прошлое, изменяет и сам себя, а значит не будет ничего помнить. К примеру, если некий человек вернется в прошлое и убьет Сталина, то Гитлер выиграет войну и завоюет мир. Но в таком случае получается, что этот некий человек родился в фашистском обществе, жил, разговаривая на немецком и наблюдая везде где можно и где нельзя свастику.
Значит, когда он вернется в будущее, ему будет казаться, что ничего не поменялось (ведь он изменил прошлое и никогда не жил в нашем с вами обществе), хотя на самом деле все поменялось, ведь Гитлер таки победил в войне. Похожий пример можно наблюдать в фильме «Эффект Бабочки», с той разницей, что ГГ фильма осознает и помнит все «альтернативные ветки развития» времени.
Введение. 2
1.Проблема становления. 3
2. Возрождение парадокса времени. 3
3. Основные проблемы и понятия парадокса времени. 5
4. Классическая динамика и хаос. 6
4.1 Теория КАМ... 6
4.2. Большие системы Пуанкаре. 8
5.Решение парадокса времени. 9
5.1.Законы хаоса. 9
5.2.Квантовый хаос. 10
5.3.Хаос и законы физики. 13
6.Теория неустойчивых динамических систем – основа космологии. 14
7.Перспективы неравновесной физики. 16
Пространство и время – основные формы существования материи. Не существует пространства и времени, отделенных от материи, от материальных процессов. Пространство и время вне материи есть не более, чем пустая абстракция.
В трактовке Ильи Романовича Пригожина и Изабеллы Стенгерс время – это фундаментальное измерение нашего бытия.
Наиболее важной проблемой по теме моего реферата является проблема законов природы. Эту проблему "ставит на первый план парадокс времени". Обоснование этой проблемы авторами заключается в том, что люди настолько привыкли к понятию "закон природы", что он воспринимается как нечто само собой разумеющееся. Хотя в других взглядах на мир такая концепция "законов природы" отсутствует. По Аристотелю живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена собственными автономными причинами. Каждое существо стремится к достижению своей собственной истины. В Китае господствовали взгляды о спонтанной гармонии космоса, своего рода статистическое равновесие, связывающие воедино природу, общество и небеса.
Мотивацией для авторов к рассмотрению вопроса парадокса времени послужил тот факт, что парадокс времени не существует сам по себе, с ним тесно связаны два других парадокса: "квантовый парадокс", "космологический парадокс" и понятие хаоса, которые, в конечном счете, могут привести к решению парадокса времени.
На становление парадокса времени было обращено внимание одновременно с естественнонаучной и философской точек зрения в конце XIX века. В работах философа Анри Бергсона время играет главную роль при осуждении взаимодействий между человеком и природой, а так же пределов науки. Для венского физика Людвига Больцмана введение в физику времени как понятия, связано с эволюцией, было целью всей его жизни.
В труде Анри Бергсона "Творческая эволюция" высказывалась мысль о том, что наука успешно развивалась только в тех случаях, когда ей удавалось свести происходящие в природе процессы к монотонному повторению, иллюстрацией чего могут служить детерминистические законы природы. Но всякий раз, когда наука пыталась описывать созидательную силу времени, возникновение нового, она неизбежно терпела неудачу.
Выводы Бергсона были восприняты как выпад против науки.
Одна из целей которую преследовал Бергсон при написании своего труда "Творческая эволюция", было "намерение показать, что целое имеет такую же природу, как и я".
Большинство ученых в настоящее время отнюдь не считают в отличие от Бергсона, что для понимания созидательной деятельности нужна "другая" наука.
В книге "Порядок из хаоса" была изложена история физики XIXвека в центре, которой была проблема времени. Так во второй половине XIXвека возникли две концепции времени соответствующие противоположным картинам физического мира, одна из них восходит к динамике, другая к термодинамике.
Последние десятилетие XX века стали свидетелями возрождения парадокса времени. Большинство проблем обсуждавшихся Ньютоном и Лейбницем все еще актуальны. В частности проблема новизны. Жак Моно был первым кто привлек внимание к конфликту между понятием законов природы, игнорирующих эволюцию и созданием нового.
В действительности рамки проблемы ещё шире. Само существование нашей вселенной бросает вызов второму началу термодинамики.
Подобно возникновению жизни для ЖакаМоно, рождение вселенной воспринимается Азимовым как повседневное событие.
Законы природы более не противопоставляются идее истиной эволюции, включающие в себя инновации, которые с научной точки зрения с научной точки зрения определяются тремя минимальными требованиями.
Первое требование – необратимость, выражающаяся в нарушении симметрии между прошлым и будущим. Но этого не достаточно. Если рассмотреть маятник колебания, которого постепенно затухают или Луну, период вращения которой вокруг собственной оси все более убывают. Еще одним примером могла служить химическая реакции, скорость которой до достижения равновесия обращается в нуль. Такие ситуации не соответствуют истинно эволюционным процессам.
Второе требование – необходимость введения понятия события. По своему определению события не могут быть выведены из детерминистического закона, будь он обратимым во времени или не обратимым: событие как бы его не трактовали, означает, что происходящее не обязательно должно происходить. Следовательно, в лучшем случае можно надеяться на описание события в терминах вероятностей.
Отсюда следует третье требование , которое необходимо ввести. Некоторые события должны обладать способностью, изменять ход эволюции, т.е. эволюция должна быть не стабильной, т.е. характеризоваться механизмом, способным делать некоторые события исходным пунктом нового развития.
Теория эволюции Дарвина служит прекрасной иллюстрацией всех трех сформулированных выше требований. Необратимость очевидна: она существует на всех уровнях от новых экологических ниш, которые в свою очередь открывают новые возможности для биологической эволюции. Теория Дарвина должна была объяснить поразительное событие – возникновение видов, но Дарвин описал это событие как результат сложных процессов.
Дарвинский подход дает лишь модель. Но каждая эволюционная модель должна содержать необратимость события и возможность для некоторых событий стать отправным пунктом для нового порядка.
В отличие от дарвинского подхода термодинамика XIX века, сосредотачивает основное внимание на равновесии отвечающему только первому требованию, т.к. она выражает не семетричность между прошлым и будущим.
Однако за последние 20 лет термодинамика претерпела значительные изменения. Второе начало термодинамики более не ограничивается описанием выравнивания различий, которым сопровождается приближение к равновесию.
Парадокс времени "ставит перед нами проблему законов природы". Эта проблема требует более детального рассмотрения. По Аристотелю живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена их собственными автономными внутренними причинами. Каждое существо стремится к достижению своей собственной истины. В Китае господствовали взгляды о спонтанной гармонии космоса, своего рода статистическом равновесии, связывающем воедино природу, общество и небеса.
Не маловажную роль сыграли и христианские представления о Боге как о устанавливающем законы для всего живого.
Для Бога все есть данность. Новое, выбор или спонтанные действия относительны с человеческой точки зрения. Подобные теологические воззрения, казалось, полностью подкреплялись открытием динамических законов движения. Теология и наука достигли согласия.
Понятие хаоса вводится, т.к. хаос позволяет разрешить парадокс времени и приводит к включению стрелы времени в фундаментальное динамическое описание. Но хаос делает и нечто большее. Он привносит вероятность в классическую динамику.
Парадокс времени не существует сам по себе. С ним тесно связаны два других парадокса: "квантовый парадокс" и "космологический парадокс".
Между парадоксом времени и квантовым парадоксом существует тесная аналогия. Сущность квантового парадокса заключается в том, что ответственность за коллапс несет наблюдатель и производимые им наблюдения. Следовательно аналогия между двумя парадоксами заключается в том, что человек отвечает за все особенности, связанные со становлением и событиями в нашем физическом описании.
Теперь, надо отметить третий парадокс – космологический парадокс. Современная космология приписывает нашей вселенной возраст. Вселенная родилась в результате большого взрыва около 15млд. лет назад. Ясно, что это было событием. Но в традиционную формулировку понятий законов природы события не входят. Это и поставило физику на грань величайшего кризиса. Хокинг написал о Вселенной так: "…она просто должна быть, и все!".
С появлением работ Колмогорова, продолженных Арнольдом и Мозером, - так называемой теории КАМ - проблему не интегрируемости перестали рассматривать как проявление сопротивления природы прогрессу, а начали рассматривать как новый отправной пункт дальнейшего развития динамики.
Теория КАМ рассматривает влияние резонансов на траектории. Следует отметить, что простой случай гармонического осциллятора с постоянной частотой, не зависящей от переменной действия J, является исключением: частоты зависят от значений принимаемых переменными действия J. В различных точках фазового пространства фазы различны. Это приводит к тому, что в одних точках фазового пространства динамической системы существует резонанс, тогда как в других точках резонанса нет. Как известно, резонансы соответствуют рациональным соотношениям между частотами. Классический результат теории чисел сводится к утверждению, что мера рациональных чисел по сравнению с мерой иррациональных чисел равна нулю. Это означает, что резонансы встречаются редко: большинство точек в фазовом пространстве нерезонансные. Кроме того, в отсутствие возмущений, резонансы приводят к периодическому движению (так называемые резонансные торы), тогда как в общем случае мы имеем квазипериодическое движение (нерезонансные торы). Можно сказать кратко: периодические движения - не правило, а исключение.
Таким образом, мы вправе ожидать, что при введении возмущений характер движения на резонансных торах резко изменится (по теореме Пуанкаре), в то время как квазипериодическое движение изменится незначительно, по крайней мере при малом параметре возмущения (теория КАМ требует выполнения дополнительных условий, которые мы не будем здесь рассматривать). Основной результат теории КАМ состоит в том, что теперь мы имеем два совершенно различных типа траекторий: слегка изменившиеся квазипериодические траектории и стохастические j траектории, возникшие при разрушении резонансных торов .
Наиболее важный результат теории КАМ - появление стохастических траекторий - подтверждается численными экспериментами. Рассмотрим систему с двумя степенями свободы. Ее фазовое пространство содержит две координаты q 1, q 2 и два импульса p1, р2. Вычисления производятся при данном значении энергии H ( q 1, q 2, p 1, p 2), и поэтому остается только три независимых переменных. Чтобы избежать построения траекторий в трехмерном пространстве, условимся рассматривать только пересечение траекторий с плоскостью q 2 p 2. Для еще большего упрощения картины мы будем строить только половину этих пересечений, а именно учитывать только такие точки, в которых траектория «пронзает» плоскость сечения снизу вверх. Таким приемом пользовался еще Пуанкаре, и он называется сечением Пуанкаре (или отображением Пуанкаре). В сечении Пуанкаре отчетливо видно качественное различие между периодическими и стохастическими траекториями.
Если движение периодическое, то траектория пересекает плоскость q2p2 в одной точке. Если движение квазипериодическое, т.е ограничено поверхностью тора, то последовательные точки пересечения заполняют на плоскости q 2 p 2 замкнутую кривую. Если же движение стохастическое, то траектория случайным образом блуждает в некоторых областях фазового пространства, и точки ее пересечения так же случайным образом заполняют некоторую область на плоскости q2р2.
Еще один важный результат теории КАМ состоит в том, что, увеличивая параметр связи, мы тем самым увеличиваем области, в которых преобладает стохастичность. При некотором критическом значении параметра связи возникает хаос: в этом случае мы имеем положительный показатель Ляпунова, соответствующий экспоненциальному разбеганию со временем любых двух близких траекторий. Кроме того, в случае полностью развитого хаоса облако точек пересечения, порождаемое траекторией, удовлетворяет уравнениям типа уравнения диффузии.
Уравнения диффузии обладают нарушенной симметрией во времени. Они описывают приближение к равномерному распределению в будущем (т. е. при t -> +∞). Поэтому весьма интересно, что в компьютерном эксперименте, исходя из программы, составленной на основе классической динамики, мы получаем эволюцию с нарушенной симметрией во времени.
Следует подчеркнуть, что теория КАМ не приводит к динамической теории хаоса.Ее главный вклад состоит в другом: теория КАМ показала, что при малых значениях параметра связи мы имеем промежуточный режим, в котором сосуществуют траектории двух типов - регулярные и стохастические. С другой стороны, нас интересует главным образом то, что произойдет в предельном случае, когда снова останется лишь один тип траекторий. Эта ситуация соответствует так называемым большим системам Пуанкаре (БСП). К их рассмотрению мы сейчас переходим.
При рассмотрении предложенной Пуанкаре классификации динамических систем на интегрируемые и неинтегрируемые мы отметил, что резонансы встречаются редко, поскольку возникают в случае рациональных соотношений между частотами. Но при переходе к БСП ситуация радикально изменяется: в БСП резонансы играют главную роль.
Рассмотрим в качестве примера взаимодействие между какой-нибудь частицей и полем. Поле можно рассматривать как суперпозицию осцилляторов с континуумом частот wk . В отличие от поля частица совершает колебания с одной фиксированной частотой w 1 . Перед нами пример неинтегрируемой системы Пуанкаре. Резонансы будут возникать всякий раз, когда wk =w 1 . Во всех учебниках физики показано, что испускание излучения обусловлено именно такими резонансами между заряженной частицей и полем. Испускание излучения представляет собой необратимый процесс, связанный с резонансами Пуанкаре.
Новая особенность состоит в том, что частота wk есть непрерывная функция индекса k , соответствующая длинам волн осцилляторов поля. Такова специфическая особенность больших систем Пуанкаре, т. е. хаотических систем, у которых нет регулярных траекторий, сосуществующих со стохастическими траекториями. Большиесистемы Пуанкаре (БСП) соответствуют важным физическим ситуациям, в действительности - большинству ситуаций, с которыми мы сталкиваемся в природе. Но БСП позволяют также исключить расходимости Пуанкаре, т. е. устранить основное препятствие на пути к интегрированию уравнений движения. Этот результат, заметно приумножающий мощь динамического описания, разрушает отождествление ньютоновской или гамильтоновой механики и обратимого во времени детерминизма, поскольку уравнения для БСП в общем случае приводят к принципиально вероятностной эволюции с нарушенной симметрией во времени.
Обратимся теперь к квантовой механике. Между проблемами, с которыми мы сталкиваемся в классической и квантовой теории, существует аналогия, поскольку предложенная Пуанкаре классификация систем, на интегрируемые и неинтегрируемые остается в силе и для квантовых систем.
Трудно говорить о «законах хаоса», пока мы рассматриваем отдельные траектории. Мы имеем дело с негативными аспектами хаоса, такими как экспоненциальное разбегание траекторий и не вычислимость. Ситуация резко меняется, когда мы переходим к вероятностному описанию. Описание в терминах вероятностей остается в силе при любых временах. Поэтому и законы динамики надлежит формулировать на вероятностном уровне. Но этого не достаточно. Чтобы включить в описание нарушение симметрии во времени, мы должны выйти из обычного гильбертова пространства. В рассмотренных ними здесь простых примерах необратимые процессы определялись только временем Ляпунова, но все приведенные соображения могут быть обобщены и на более сложные отображения, описывающие необратимы! процессы другого типа, например, диффузию .
Полученное нами вероятностное описание несводимо: это неизбежное следствие того, что собственные функции принадлежат к классу обобщенных функций. Как уже упоминалось, этот факт можно использовать в качестве отправного пункта нового, более общегоопределенияхаоса. В классической динамике хаос определяется "экспоненциальным разбеганием" траекторий, но такое определение хаоса не допускает обобщения на квантовую теорию. В квантовой теории нет "экспоненциального разбегания" волновых функций и, следовательно, не существует чувствительности к начальным условиям в обычном смысле. Тем не менее, существуют квантовые системы, характеризующиеся несводимыми вероятностными описаниями. Помимо прочего такие системы имеют принципиальное значение для нашего описания природы. Как и прежде, фундаментальные законы физики применительно к таким системам формулируются в виде вероятностных утверждений (а не в терминах волновых функций). Можно сказать, что такие системы не позволяют отличить чистое состояние от смешанных состояний. Даже если мы выберем в качестве исходного, чистое состояние, оно со временем превратится в смешанное состояние.
Исследование описанных в этой главе отображений представляет большой интерес. Эти простые примеры позволяют наглядно представить, что мы имеем в виду, говоря о третьей, несводимой, формулировке законов природы. Тем не менее, отображения - не более чем абстрактные геометрические модели. Теперь же мы обратимся к динамическим системам на основе гамильтонова описания - фундамента современной концепции законов природы.
Квантовый хаос отождествляется с существованием несводимого вероятностного представления. В случае с БСП в основе такого представления лежат резонансы Пуанкаре.
Следовательно, квантовый хаос связан с разрушением инварианта движения вследствие резонансов Пуанкаре. Это свидетельствует о том, что в случае БСП невозможно переходить от амплитуд |φ i + > к вероятностям |φ i + > <φ i + |. Фундаментальное уравнение в данном случае записывается в терминах вероятности. Даже если начать с чистого состояния ρ=|ψ> <ψ|, оно разрушится в ходе движения системы к равновесию.
Разрушение состояния может быть связано с разрушением волновой функции. В данном случае эволюция "коллапса" настолько важна, что имеет смысл проследить ее на примере.
Пусть существует волновая функция ψ(0) в некоторый начальный момент времени t=0. Уравнение Шредингера преобразует ее в ψ(t)=
e - itH ψ(0). Всякий раз, когда приходится иметь дело с несводимыми представлениями, выражение ρ=ψψ должно утрачивать смысл, иначе было бы возможно переходить от ρ к ψ и наоборот.
Именно это и происходит с неисчезающими взаимодействиями в потенциальном рассеянии.
На рис.1 отражены графики зависимости sin(ώt)/ώот ώ
рис.1 Схематический график величины sin(ώt)/ώ
Имея волновую функцию можно вычислить матрицу плотности
.
Это выражение плохо определено, но в сочетании с пробными функциями оба плохо определенных выражения имеют смысл:
Рассмотрим диагональные элементы матрицы плотности:
График этой функции приведен на рис.2
рис. 2 схематический график величины
В сочетании с пробной функцией f(ω) требуется вычислить
И наоборот, амплитуда волны в сочетании с пробной функцией остается постоянной во времени, т.к.
.
Причина столь различного поведения функций становится ясной если сравнить графики функций приведенных на рис.1 и 2: функция sinωt/ωпринимает как положительные, так и отрицательные значения, тогда как функция принимает только положительные значения и дает "более больший вклад в интеграл".
Полученные заключения могут быть подтверждены моделированием вероятности Р как функции от k при возрастающих значениях t. Графики приведены на рис.5.
Теперь можно отметить, что коллапс распространяется в пространстве причинно, в соответствии с общими требованиями теории относительности, исключающими эффекты распространяющиеся мгновенно.
рис. 3 моделирование вероятности P как функции от k при возрастающих значениях t.
Кроме того, для достижения равновесия за конечное время, рассеяние должно неоднократно повторится, т.е. необходимы системы N тел с непрекращающимися взаимодействиями.
Хаос неоднократно определялся через существование несводимых вероятностных представлений. Такое определение позволяет охватить гораздо более широкую область, чем первоначально предполагали основатели современной динамической теории хаоса, в частности, А. Н. Колмогоров и Я. Г. Синай. Хаос обусловлен чувствительностью к начальным условиям и, следовательно, экспоненциальным разбеганием траекторий. Это приводит к несводимым вероятностным представлениям. Описание в терминах траекторий уступило место вероятностному описанию. Следовательно, можно принять это фундаментальное свойство за отличительную особенность хаоса. Развивается неустойчивость, которая вынуждает нас отказаться от описания в терминах отдельных траекторий или отдельных волновых функций.
Существует принципиальное различие между классическим хаосом и квантовым хаосом. Квантовая теория непосредственно связана с волновыми свойствами. Постоянная Планка приводит к дополнительной по сравнению с классическим поведением когерентности. В результате условия для квантового хаоса становятся более ограниченными, чем условия для классического хаоса. Классический хаос, возникает даже в малых системах, например, в отображенной и системах, исследуемых теорией КАМ. Квантовый аналог таких малых систем обладает квазипериодическим поведением. Многие авторы пришли к заключению, что квантового хаоса вообще не существует. Но это не так. Во-первых, требуется, чтобы спектр был непрерывным (т. е. чтобы квантовые системы были «большими»). Во-вторых, квантовый хаос определяется как связанный с возникновением несводимых вероятностных представлений.
Традиционная квантовая теория имеет большое число слабых мест. Формулировка этой теории продолжает традицию классической теории - в том смысле, что следует идеалу вневременного описания. Для простых динамических систем, таких как гармонический осциллятор, это вполне естественно. Но даже в этом случае можно ли описывать такие системы изолированно? Их невозможно наблюдать в отрыве от поля, приводящего к квантовым переходам и испусканию сигналов (фотонов).
Чтобы включить в картину эволюционные элементы, необходимо перейти к формулировке законов природы в терминах несводимого вероятностного описания.
Космология должна опираться на теорию неустойчивых динамических систем. В какой-то мере это всего лишь программа, но, с другой стороны, в рамках физической теории она существует в настоящее время.
Кроме того, введение вероятности на фундаментальном уровне устраняет некоторые препятствия на пути к построению последовательной теории гравитации. В своей работе Унру и Вальд писали, что указанная трудность может быть прослежена непосредственно до конфликта между ролью времени в квантовой теории и природой времени в общей теории относительности. В квантовой механике все измерения производятся в "моменты времени": физический смысл имеют только величины, относящиеся к мгновенному состоянию системы. С другой стороны, в общей теории относительности измерима только геометрия пространства-времени. Действительно, как мы видели, квантовая теория измерений соответствует мгновенным, акаузальным процессам. С точки зрения авторов, это обстоятельство является сильным аргументом против «наивной комбинации» квантовой теории и общей теории относительности, включающей в себя и такое понятие, как «волновая функция Вселенной». Но, такой подход позволяет избежать парадоксов, связанных с квантовыми измерениями.
Рождение нашей Вселенной является наиболее наглядным примером неустойчивости, приводящей к необратимости. Какова судьба нашей Вселенной в настоящее время? Стандартная модель предсказывает, что в конце концов, наша Вселенная обречена на смерть ибо в результате непрерывного расширения (тепловая смерть), либо в результате последующего сжатия («страшный треск»). Для Вселенной, слившейся под знаком неустойчивости из вакуума Минковского, это уже не так. Ничто в настоящее время не мешает нам предположить возможность повторных неустойчивостей. Эти неустойчивости могут развиваться в различных масштабах.
Современная теория поля считает, что помимо частиц (с положительной энергией),существуют полностью заполненные состояния с отрицательной энергией. При некоторых условиях, например в сильных полях, пары частиц, переходят из вакуума в состояния с положительной энергией. Процесс рождения пары частиц из вакуума необратим. Последующие превращения оставляют частицы в состояниях с положительной энергией. Таким образом, Вселенная (рассматриваемая как совокупность частиц с положительной энергией) не замкнута. Следовательно, предложенная Клаузиусом формулировка второго начала неприменима! Даже Вселенная в целом представляет собой открытую систему.
Именно в космологическом контексте формулировка законов природы как несводимых вероятностных представлений влечет за собой наиболее поразительные следствия. Многие физики полагают, что прогресс физики должен привести к созданию объединенной теории. Гейзенберг называл ее «Urgleichung» («протоуравнение»), но ныне ее чаще называют «теорией всего». Если такая универсальная теория когда-нибудь будет сформулирована, она должна будет включать в себя динамическую неустойчивость и, таким образом, учитывать нарушение симметрии во времени, необратимость и вероятность. И тогда надежду на построение такой «теории всего», из которой можно было бы вывести полное описание физической реальности, придется оставить. Вместо посылок для дедуктивного вывода можно надеяться обрести принципы согласованного «повествования», из которых следовали бы не только законы, но и события, что придавало бы смысл вероятностному возникновению новых форм, как регулярного поведения, таки неустойчивостей. В этой связи можно привести аналогичные заключения Вальтера Тирринга: «Протоуравнение (если такая вещь вообще существует) должно потенциально содержать все возможные пути, которые могла бы избрать Вселенная, и, следовательно, множество "линий задержки". Располагая таким уравнением, физика оказалась в ситуации, аналогичной той, которая создалась в математике около 1930 г., когда Гёдель показал, что математические конструкции могу быть непротиворечивыми и тем не менее содержать истинные утверждения. Аналогично, "протоуравнение" не будет противоречить опыту, в противном случае его следовало бывидоизменить, но оно далеко не будет определять все. По мере того как Вселенная эволюционирует, "обстоятельства создают свои законы". Именно к такому представлению о Вселенной, развивающейся по своим внутренним законам, мы приходим на основе несводимойформулировки законов природы.
Физика неравновесных процессов - это наука, проникающая во все сферы жизни. Невозможно представить себе жизнь в мире, лишенном взаимосвязей, созданной необратимыми процессами. Необратимость играет существенную конструктивную роль. Она приводит к множеству явлений таких, как образование вихрей, лазерное излучение, колебание химической реакции.
В 1989 г. состоялась Нобелевская конференция в Колледже Густава Адольфа (г.Сент-Питер, штат Миннесота). Она была озаглавлена "Конец Науки", но смысл и содержание этих слов были не оптимистичны. Организаторы конференции выступили с заявлением: "... Мы подошли к концу науки, что наука как некая универсальная, объективная разновидность человеческой деятельности завершилась" . Физическая реальность, описываемая сегодня, является временной. Она охватывает законы и события, достоверности и вероятности. Вторжение времени в физику отнюдь не свидетельствует об утрате объективности или "умопостигаемости". Наоборот, оно открывает путь новым формам объективной познаваемости.
Переход от ньютоновского описания в терминах траектории или шредингеровского описания в терминах волновых функций к описанию в терминах ансамблей не влечёт за собой потери информации. Наоборот, такой подход позволяет включить новые существенные свойства в фундаментальное описание неустойчивых хаотических систем. Свойства диссипатических систем перестают быть только феноменологическими, а становятся свойствами, не сводимым к тем или иным особенностям отдельных траекторий или волновой функцией.
Новая формулировка законов динамики позволяет решать и некоторые технические проблемы. В связи с тем, что даже простые ситуации приводят к не интегрированным системам Пуанкаре. Поэтому физики обратились к теории S-матрицы, т.е. идеализации рассеяния, происходящего в течение ограниченного времени. Однако такое упрощение применительно только для простых систем.
Описанный подход приводит к более согласованному и единообразному описанию природы. Между фундаментальными знаниями физики и всеми уровнями описания, включающими в себя химию, биологию и гуманитарные науки, существовал разрыв. Новая перспектива создаёт глубокую связь между науками. Время перестаёт быть иллюзией, относящей человеческий опыт к некоторой субъективности, лежащей вне природы.
Возникает следующий вопрос: если хаос играет объединенную роль от классической механики до квантовой физики и космологии, то нельзя ли построить "теорию всего на свете" (ТВС)? Такую теорию построить нельзя. Эта идея претендует на то, чтобы постичь замыслы Бога, т.е. выйти на фундаментальный уровень, исходя из которого, можно вывести детерминистически все явления. Теория хаоса имеет другую унификацию. ТВС, содержащий хаос, не могла бы выйти к вневременному описанию. Более высокие уровни допускались бы фундаментальными уровнями, но не следовали бы из них.
Основная цель предложенного метода - поиск "узкой тропинки, затерявшейся где-то между двумя концепциями, ..." - наглядная иллюстрация творческого подхода в науке. Роль творчества в науке часто недооценивалась. Наука - дело коллективное. Решение научной проблемы, чтобы оно было приемлемым, должно удовлетворять точным критериям и требованиям. Однако эти ограничения не исключают творческого начала, напротив, бросают ему вызов.
Прокладывая тропинку, оказалось, что значительная часть конкретного мира вокруг нас до сих пор "ускользала из ячеек научной сети" (по Уайтхеду). Перед нами открылись новые горизонты, возникли новые вопросы, появились новые ситуации, таящие опасность и риск.
Центральной проблемой, которую ставили Пригожин И. и Стенгерс И., была проблема "законов природы", которая вытекает из парадокса времени. Следовательно, ее решение дает ответ на парадокс времени.
Пригожин И. и Стенгерс И. связывают свое решение парадокса времени с тем фактом, что открытие динамической неустойчивости привело к тому, что пришлось отказаться от отдельных траекторий. Поэтому хаос превратился в орудие физики, которое дало решение парадоксу времени, так как говорилось в начале работы, парадокс времени зависит от хаоса, а динамический хаос лежит в основе всех наук.
Понятие "стрела времени" было введено в 1928 году Эддингтоном в книге "Природа физического мира".
Теория Колмогорова – Арнольда – Мозера
Математическая запись матрицы плотности
Парадоксы путешествий во времени регулярно занимают умы не только ученых, осмысляющих возможные последствия такого перемещения (хоть и гипотетического), но и вполне далеких от науки людей. Наверняка вы не раз спорили с друзьями, что все-таки будет, если увидеть себя в прошлом - как и многие авторы фантастики, писатели и режиссеры. Сегодня в прокат как раз вышел фильм с Итаном Хоуком в главной роли «Патруль времени» по рассказу одного из лучших фантастов всех времен Роберта Хайнлайна. В этом году уже прошло с успехом несколько фильмов, касающихся темы времени вроде «Интерстеллар» или «Грани будущего». Мы решили порассуждать, какие потенциальные опасности могут ждать героев временного сай-фая, от убийства своих предшественников до расщеплений реальности.
Текст: Иван Сорокин
Парадокс убитого дедушки
Самый распространенный, а заодно и самый понятный из парадоксов, настигающих путешественника во времени. Ответ на вопрос «что случится, если в прошлом вы убьете собственного деда (отца, мать и т. п.)?» может звучать по-разному - самым популярным исходом является возникновение параллельной временной последовательности, вычеркивающей виновного из истории. В любом случае для самого темпонавта (этим словом, по аналогии с «космонавтом» и «астронавтом», иногда обозначают пилота машины времени) это не сулит совершенно ничего хорошего.
Пример в кино: Вся история о тинейджере Марти Макфлае, случайно отправившемся в 1955 год, построена на предотвращении аналога этого парадокса. Случайно покорив собственную мать, Марти начинает буквально исчезать - сначала с фотографий, а потом и из ощутимой реальности. Есть много причин, по которым первый фильм трилогии «Назад в будущее» можно считать абсолютной классикой, но одна из них - то, как аккуратно сценарий обходит идею потенциального инцеста. Конечно, по масштабности замысла этот пример вряд ли может сравниться с известным сюжетом из «Футурамы» в результате которого Фрай таки становится собственным дедом, случайно погубив того, кто должен был этим дедом стать; в итоге это событие имело последствия, отразившиеся буквально на всей вселенной мультсериала.
Вытягивание себя за волосы
Второй по распространенности сюжет в кино, связанном с путешествиями во времени: отправляясь в славное прошлое из ужасного будущего и пытаясь изменить его, герой в итоге сам становится причиной своих (или всеобщих) бед. Нечто аналогичное может происходить и в позитивном контексте: сказочный помощник, направляющий сюжет, оказывается самим героем, пришедшим из будущего и обеспечивающим верный ход событий. Эту логику развития происходящего сложно назвать парадоксом: так называемая временная петля здесь замкнута и всё происходит ровно так, как и должно быть, - но в контексте взаимодействия причины и следствия человеческий мозг всё равно не может не воспринимать эту ситуацию как парадоксальную. Назван же этот прием, как несложно догадаться, в честь барона Мюнхгаузена, вытаскивающего самого себя из болота.
Пример в кино: В космической эпопее «Интерстеллар» (осторожно, спойлер) используется огромное множество сюжетных поворотов разной степени предсказуемости, но возникновение «закрытой петли» является чуть ли не главным твистом: гуманистическое послание Кристофера Нолана о том, что любовь сильнее гравитации, получает окончательную форму только в самом конце фильма, когда оказывается, что духом книжной полки, оберегающим астрофизика в исполнении Джессики Честейн, был герой Мэттью МакКонахи, отправляющий послания в прошлое из недр черной дыры.
Парадокс имени Билла Мюррея
Сюжеты о зацикленных временных петлях какое-то время назад уже стали отдельным поджанром сай-фая о темпонавтах - как в литературе, так и в кино. Ничуть не удивительно, что почти любое такое произведение автоматически сравнивают с «Днем сурка», который с годами стал восприниматься не только как притча об экзистенциальном отчаянии и стремлении ценить жизнь, но и как занятное исследование возможностей поведения и саморазвития в крайне ограниченных условиях. Главный парадокс здесь заключается не в самом наличии петли (природа этого процесса затрагивается в подобных сюжетах далеко не всегда), а в невероятной в своем объеме памяти темпонавта (именно она способна обеспечивать какое-либо движение сюжета) и столь же невероятной инертности окружающих ко всем свидетельствам того, что положение главного героя поистине уникально.
Пример в кино: Недоброжелатели окрестили «Грань будущего» чем-то вроде «„Дня сурка“ с инопланетянами», но по факту сценарий одного из лучших фантастических фильмов года (который, кстати говоря, был сверхудачным для этого жанра) обращается со своими петлями куда деликатнее. Парадокс идеальной памяти здесь обойден в результате того, что главный герой записывает и продумывает свои ходы, взаимодействуя с другими героями, а проблема эмпатии решена за счет того, что в фильме присутствует еще один персонаж, в определенный момент обладавший подобными навыками. Кстати, и возникновение петли здесь тоже объясняется.
Обманутые ожидания
Проблема несоответствия результата ожиданиям всегда присутствует в нашей жизни - но в случае путешествий во времени она может ранить особенно сильно. Обычно этот сюжетный прием используется как воплощение пословицы «Будь осторожен в своих желаниях» и работает согласно законам Мерфи: если события могут развиваться по худшему из возможных путей, то так всё и случится. Поскольку сложно предполагать, что путешественник во времени способен заранее оценить, как будет выглядеть дерево возможных результатов его или ее действий, то у зрителя редко возникает сомнение в правдоподобности таких сюжетов.
Пример в кино: Одна из самых печальных сцен в недавнем ромкоме «Бойфренд из будущего» выглядит так: темпонавт в исполнении Донала Глисона пытается вернуться во времена до рождения своего ребенка и в итоге приходит домой к совершенно незнакомому малышу. Это удается исправить, но в результате такой коллизии герой понимает, что на его движения по временной стреле накладывается больше ограничений, чем ему казалось до того.
Аристотель со смартфоном
Этот парадокс представляет частный случай популярного научно-фантастического тропа «продвинутая технология в отсталом мире» - только в качестве «мира» здесь используется не другая планета, а наше собственное прошлое. Нетрудно догадаться, чем чревато внедрение условного пистолета в мир условных дубинок: обожествление пришельцев из будущего, разрушительное насилие, смена уклада жизни в конкретном сообществе и тому подобное.
Пример в кино: Безусловно, самым ярким примером губительного влияния подобного вторжения должна служить франшиза «Терминатор»: именно появление андроидов в США 1980-х в итоге приводит к возникновению искусственного интеллекта «Скайнет», буквально уничтожающего человечество. Более того, главный повод к созданию «Скайнет» дают протагонисты Кайл Риз и Сара Коннор, из-за действий которых основной чип Терминатора попадает в руки компании Cyberdyne, из глубин которой в итоге и выходит «Скайнет».
Тяжелая доля помнящего
Что происходит с памятью темпонавта, когда в результате его же действий меняется сама временная стрела? Гигантский в своих масштабах стресс, который неизбежно должен возникнуть в подобном случае, авторы-фантасты зачастую игнорируют, но вот неоднозначность положения героя игнорировать не получается. Вопросов здесь возникает ну очень много (и все они не имеют однозначного ответа - для адекватной проверки ответов на них нужно буквально заполучить в руки машину времени): помнит ли темпонавт все события или же только их часть? Сосуществуют ли в памяти темпонавта две параллельные вселенные? Не воспринимает ли он своих изменившихся друзей и родственников как других людей? Что будет, если подробно рассказывать людям из нового таймлайна об их аналогах в предыдущем таймлайне?
Пример в кино: Хотя бы один пример подобного состояния есть почти в любом фильме о путешествиях во времени; из недавнего сразу вспоминается Росомаха из последней серии «Людей Икс». Идея того, что в результате успеха операции герой Хью Джекмана станет единственным, кто сможет вспомнить исходное (крайне мрачное) развитие событий, озвучена в фильме несколько раз; в итоге Росомаха настолько рад снова увидеть всех своих друзей, что воспоминания, способные травмировать даже человека с адамантиевым скелетом, отходят на второй план.
Пугающий ты № 2
Нейрофизиологи довольно активно изучают то, как люди воспринимают свою внешность; важным аспектом этого является реакция на близнецов и двойников. Обычно подобные встречи характеризуются повышенным уровнем тревоги, что довольно неудивительно: мозг перестает адекватно воспринимать положение в пространстве и начинает путать внешние и внутренние сигналы. Теперь представьте, что должен чувствовать человек, видящий себя же - но другого возраста.
Пример в кино: Взаимодействие главного героя с собой же отлично обыграно в фильме Райана Джонсона «Петля времени», где молодого Джозефа Симмонса играет Джозеф Гордон-Левитт в хитром гриме, а пожилого, прибывшего из недалекого будущего - Брюс Уиллис. Когнитивный дискомфорт и невозможность наладить нормальный контакт - одна из важных тем картины.
Несбывающиеся предсказания
Ваше мнение по поводу того, являются ли подобные события парадоксальными, напрямую зависит от того, придерживаетесь ли вы лично детерминистской модели Вселенной. Если свободной воли как таковой нет, то умелый темпонавт может спокойно ставить огромные деньги на различные спортивные соревнования, предсказывать итоги выборов и церемоний наград, вкладываться в акции нужных компаний, раскрывать преступления - ну и так далее. Если же, как это обычно бывает в фильмах о путешествиях во времени, действия темпонавта всё же способны менять будущее, то функция и роль предсказаний, основанных на своеобразном инсайте пришельца из будущего, столь же неоднозначны, как и в случае тех прогнозов, что основаны исключительно на логике и прошлом опыте (то есть похожих на те, которые используются и сейчас).
Пример в кино: Несмотря на то, что в «Особом мнении» фигурируют лишь «ментальные» путешествия во времени, сюжет этого фильма служит яркой иллюстрацией для обеих моделей мироздания: и детерминистской, и учитывающей свободу воли. Сюжет вертится вокруг предсказания еще не совершенных преступлений при помощи «ясновидящих», способных визуализировать намерения потенциальных убийц (ситуация предельного детерминизма). Ближе к концу фильма оказывается, что видения всё же способны изменяться во времени - соответственно, человек в какой-то мере сам определяет свою судьбу.
Я был вчера в завтра
В большинстве главных языков мира существует несколько времен для обозначения событий, происходящих в прошлом, настоящем и будущем. Но как быть с темпонавтом, который вчера мог наблюдать гибель Солнца, а сегодня он уже находится в компании динозавров? Какие времена использовать в речи и на письме? В русском, английском, японском и многих других языках подобный функционал попросту отсутствует - а выкручиваться приходится так, что неизбежно происходит нечто комичное.
Пример в кино: «Доктор Кто», конечно же, относится к области телевидения, а не кинематографа (хотя в перечне работ, относящихся к франшизе, можно найти и несколько телевизионных фильмов), но не упомянуть сериал здесь нельзя. Путаное использование Доктором различных времен стало поводом для издевательств еще в доинтернетовские времена, а после возрождения сериала в середине нулевых авторы решили намеренно подчеркнуть эту деталь: теперь и экранный Доктор способен связать свое нелинейное восприятие времени с особенностями языка (а заодно и посмеяться над получающимися фразами).
Мультиверс
Самый фундаментальный парадокс путешествий во времени - не зря он напрямую связан с серьезной понятийной дискуссией в квантовой механике, основанной на принятии или неприятии понятия «мультиверса» (то есть совокупности множественных вселенных). Что на самом деле должно произойти в тот момент, когда вы «меняете будущее»? Остаетесь ли вы самим собой - или становитесь копией себя в ином таймлайне (а соответственно, и в иной вселенной)? Сосуществуют ли все таймлайны параллельно - так, что вы лишь перескакиваете из одного в другой? Если количество решений, меняющих ход событий, бесконечно, то бесконечно ли число параллельных вселенных? Значит ли это, что мультиверс бесконечен по своим размерам?
Пример в кино: Идея множественных параллельных таймлайнов обычно не находит адекватного отображения в кино по одной простой причине: сценаристы и режиссеры начинают бояться, что их никто не поймет. Но Шейн Кэррат, автор «Детонатора», не таков: разобраться в сюжете этого фильма, где одна нелинейность накладывается на другую, а для полного объяснения перемещений героев во времени требуется рисовать схему мультиверса с пересекающимися таймлайнами, можно только после приложения значительных усилий.