Времени не существует.

Именно так я хотел начать статью о том, как время можно вывести из антропного принципа. Однако, при дальнейшем рассмотрении этого вопроса, стало понятно, что с помощью антропного принципа можно объяснить вообще всё! И это скорее недостаток принципа, а не его достоинство. Хотя…

Во время написания этой статьи, стали очевидны те моменты, которые антропный принцип объяснить не может. На мой взгляд, это дает нам некоторые знания о мире.

Думаю, стоит начать с нескольких слов о самом принципе.

Антропный принцип

Антропный принцип появляется как объяснение тонкой настройки вселенной. Того факта, что мировые константы подобраны чрезвычайно точно для возможности существования разумной жизни. Так, будь гравитационная постоянная больше, звезды были бы нестабильными, а при меньшей – в них не запускались бы термоядерные реакции. И подобные эффекты есть для констант всех типов взаимодействий. Кроме того, тонкая настройка относится не только к константам. При числе измерений большим чем три, орбиты планет становятся нестабильными, и они падают на солнце.

Такие удачные для нас “совпадения” можно описывать очень долго. И они есть в всех областях физики.

Антропный принцип сводится к тому, что окружающий мир так хорошо подстроен под возникновение человека только потому, что человек, который, собственно, и думает об этом мире, смог возникнуть только при таких условиях.

Эта идея предполагает, что существует множество вселенных с разными свойствами. Так много, что в одном из них случайные параметры окажутся пригодными для жизни. Теоретически можно предположить существование других вселенных разными способами. Например, мировые константы могут меняться со временем, и в какой-то период окажутся именно такими, которые необходимы для возникновения человека. Или, можно предположить, что вселенная неоднородна, в ней есть разные области с разными параметрами. Однако, наблюдаемая нами вселенная не такова. Самой правдоподобной выглядит идея Мультивселенной – множества миров в каждом из которых могут существовать свои законы природы.

Также есть такая модификация, как сильный антропный принцип, например, Антропный принцип участия, сформулированный Джоном Уилером, когда человек необходим для возникновения вселенной, поскольку без наблюдателя не происходит “схлопывание” волновой функции.

Мы возьмем за основу идею с Мультивселенной  (Мультиверсом). И рассмотрим эту идею пристальнее.

Недостатки Антропного принципа

Тут необходимо заметить, что Антропный принцип не является физическим законом, и вообще не является научной истиной. Его невозможно проверить, и он не проходит принцип фальсифицируемости Поппера.

Тем не менее, интересно рассмотреть, к каким выводам можно прийти, следуя этому принципу. Тем, кто скептически относится к антропному принципу, данная статья добавит поводов для скепсиса, приверженцам же данного принципа статья даст повод задуматься над тем, к чему он приводит.

План

Давайте сделаем вот что. Представим наиболее общую совокупность миров, даже более широкую чем мультиверс (то есть совокупность всех вообразмых и невообразимых состояний вселенных). Предположим, что в каких-то из этих миров возник разум, и посмотрим, в чем особенность этих миров.

Для наглядности, упростим ситуацию с помощью модели.

“Жизнь”

Возьмем бесконечную плоскость из клеток. В клетках размещаем точки произвольным образом. Назовем такую плоскость состоянием.

Берем бесконечное количество таких плоскостей, в каждой их них расставляем точки в ячейках так, чтобы реализовались все возможные варианты. Каждое такое состояние – вершина графа. Соединим рёбрами все вершины. Мы получили Чудовищный Граф (ЧГ).

Если идти по рёбрам от состояния к состоянию, мы получим некую последовательность состояний. Большинство из них – просто хаотичные изменения расположения точек, в которых не проследить никаких закономерностей. Но будут и такие, где закономерности есть. Например, можно выбрать те линии, в которых любая точка за один переход смещается на клетку влево. Таким образом, в ЧГ есть цепочки линий с закономерностями. Если предположить, что в какой-то из цепочек возникнет разум, как вы думаете, это будут хаотичные цепочки или с закономерностями? Это простой вопрос, в хаотичных изменениях не будет даже механизма реализации памяти, как и любого другого механизма, потому, что любой механизм построен на причинно-следственных связях, а таких связей в хаотических изменениях нет по определению.

Итак, нас интересуют цепочки, в которых в последовательности состояний присутствуют какие-то закономерности. Такие цепочки мы назовем вселенным. А закономерности, по которым происходят изменения – законами данной вселенной. Обращаю внимание, что вселенные может отделить от остальных линий только разум, способный увидеть эти закономерности. Без разума никакого подобного разделения сделать нельзя. И, по описанным выше причинам, только во вселенных может возникнуть жизнь. Хотя и не в каждой обязана.

Кстати, в нашей упрощенной модели с бесконечной плоскостью есть такие вселенные, которые подчиняются правилам конвеевской игры “Жизнь”. Как и вселенные, реализующие другие клеточные автоматы. Замечу сразу, что конвеевская “Жизнь” (будем называть ее B3/S23) не имеет никакого отношения к реальной жизни. Это не тот мир, в котором возникнет разум. В этой вселенной невозможен естественный отбор, так как нет изменчивости организмов.

И в целом, если вселенная имеет четкие законы, мы получаем детерминистическую вселенную. Но поскольку в ЧГ реализованы все варианты, для каждой такой вселенной найдутся очень похожие вселенные, в которых законы иногда нарушаются. Так, для B3/S23 действует правило, что рождение клетки происходит, когда у нее 3 соседа. Но понятно, что вселенные, где это правило соблюдается не всегда, а иногда рождение происходит и при 4 клетках рядом, а иногда не происходит при 3, будут мало отличаться от B3/S23. Глядя на такую вселенную, даже не всегда увидишь, что есть отличие. Но чем сложнее правила, тем реже должны происходить такие изменения, чтобы мир не рассыпался в хаос. Грубо говоря, наряду с каждой вселенной с четкими законами, существуют почти такие же, где законы нарушаются в определенных пределах, причем чем больше отличие от законов, тем меньше таких вселенных. Можно даже построить распределение количества вселенных от степени изменения.

Вам это ничего не напоминает? ;) Мы сейчас пришли к пониманию, откуда берутся квантовомеханические эффекты. Назовем совокупность вселенных, похожих на конкретную детерминистическую вселенную мультиверсом для данной вселенной.

Тождество эволюции и антропного принципа

Теперь самое время поговорить об эволюции.

Возьмем какую-то вселенную, в которой (почти) строго соблюдаются законы природы. Если в этой вселенной возникнет жизнь, то какими свойствами такая вселенная должна обладать?

Три основных условия для эволюции, это наследственность, изменчивость и отбор. Организм (в нашей модели, это просто набор закрашенных клеточек на плоскости) должен воспроизводить сам себя. При этом не всегда верно воспроизводить. С первым клеточные автоматы справляются легко. А вот с мутациями уже сложнее. В тех клеточных автоматах, где законы из исходного положения клеток однозначно выдают следующее расположения, не могут моделировать эволюцию. Но рядом с такой вселенной существуют почти такие, с возможностью нарушения законов. Вот эти нарушения и создают необходимые мутации. Большинство мутаций, как мы знаем, нежизнеспособны, но количество их вариаций огромно, и среди них есть те, которые сделают организм более приспособленным к воспроизводству.

Мы только что расширили понятие естественного отбора на мультиверс. Наследственность и изменчивость у нас уже есть, что же выполняет роль собственно отбора? Если у нас возникнет разум, способный увидеть мир, то до этого должны будут выжить и дать потомство все его предки. Так что, в конечном счете сам антропный принцип и есть отбор. Эволюция и антропный принцип – это одно и то же, сформулированное разными способами. Только эволюцию обычно применяют только в сфере биологии, а антропный принцип расширяет ее для вселенных.

Время

Каждый раз, когда нам кажется, что мы понимаем природу времени, мы, скорее всего исходно ввели время каким-то странным способом и этого не заметили. Очень сложно, если вообще возможно, рассуждать без временных понятий. Так и здесь, в наших рассуждениях мы уже ввели время. Найдете, где оно?

Время спряталось в понятие “ребро”. Когда мы “переходим” по ребрам от вершины к вершине в нашем графе, мы предполагаем последовательность моментов “до” и “после”. И вся цепочка вселенной – это временная цепочка.

Тем не менее, эти переходы – лишь один аспект времени. Потому, что через любую вершину графа проходит бесконечное число таких цепочек.

Правила игры “Жизнь” отличаются от законов природы нашей вселенной еще и тем, что эти правила несимметричны во времени. По данному расположению клеток мы можем вычислить следующее расположение, но не можем предыдущее, поскольку одному и тому же состоянию могут предшествовать разные исходные. В реальности же на уровне частиц законы симметричны относительно времени, но, когда частиц много мы статистически приходим к термодинамике и термодинамической стреле времени.

В ЧГ каждой вселенной (цепочке состояний) мы можем найти цепочку, в которой состояния чередуются в обратной последовательности, то есть вселенной с обратным ходом времени. Откуда же тогда появляется стрела времени?

Живой организм более организован, чем простая кучка молекул, из которых он состоит. В молекуле ДНК все нуклеотиды расположены определенным образом, а не как попало. То есть, возникновение живого организма, это некоторое упорядочивание молекул. Развитие организма происходит с уменьшением энтропии. Организм всячески сопротивляется попыткам среды его энтропию увеличить. Как говорил Э. Шредингер, “Жизнь – это работа специальным образом организованной системы по понижению собственной энтропии за счет повышения энтропии окружающей среды”.

Теперь давайте посмотрим на наши многочисленные и разнообразные вселенные. В каких-то из них энтропия возрастает, в каких-то убывает, где-то неизменна, а где-то меняется хаотически. В каких из них мы найдем жизнь?

Во вселенных с уменьшающейся энтропией мир сам по себе упорядочивается. Жизни, чтобы понижать свою энтропию повышая энтропию окружающего пространства придется противодействовать законам этой вселенной, уменьшающему энтропию. Фактически, организму придется конкурировать не только с другими организмами, но и с окружающей средой. И, в общем-то, живое в таком мире будет совсем непросто отличить от неживого, если разница вообще будет. В любом случае, это не будет жизнью в привычном нам понимании.

То же самое, и во вселенных, где рост энтропии временами меняется на уменьшение и наоборот. В периоды, когда энтропия уменьшается, жизнь будет исчезать. То есть, для существования жизни нужен достаточно длинный для образования и развития жизни период.

Давайте посмотрим на одну из вершин нашего графа – состояние конкретной вселенной. Допустим там есть организм. Из этого состояния можно сделать переход в другие состояния. В одних из них энтропия увеличится, в других – уменьшится, в третьих – останется неизменной. В цепочках, в которых энтропия убывает, организм существовать не сможет. А если мы посмотрим в каких цепочках организм остался живым, мы увидим, что энтропия в них увеличивается, или постоянна. То есть, живой организм, обладай он даром исследования, обнаружил бы, что в его вселенной энтропия как минимум не убывает. Так возникает стрела времени.

Восприятие

Давайте теперь посмотрим на все с точки зрения организма.

Разные ветви в нашем мультиверсе дают разную судьбу нашего существа даже в том направлении, где энтопия возрастает. В каких-то линиях он оставляет потомство, в каких-то – нет. Если посмотреть на это с точки зрения организма, так или иначе выбирающего свою судьбу (скажем, плыть к еде или от нее) то остаются существа, делающие “правильный” выбор. Так мы получаем поведение животного. Если этот “выбор” происходит на макроуровне – это обычное поведение. Но в организме идут процессы на разных уровнях, в том числе и на квантовомеханическом. И вот на этом уровне такой “выбор” гораздо интереснее. Наиболее выгодно для существа то направление, где энтропия растет максимально – там ему не приходится конкурировать с неживым миром. И в этом случае стрела времени формируется выбором самого существа, и время, таким образом, не существует в отрыве от жизни, в некотором смысле, является формой восприятия организмом мультиверса (так же, как и конкретная вселенная).

Тут можно вспомнить про сильный антропный принцип Уилера, про то, что живое существо формирует вселенную, поскольку, как наблюдатель, “схлопывает” волновую функцию. У нас тоже получился сильный антропный принцип, но иначе. Мир – любой, а то, каким мы его видим – результат восприятия, единственно возможного для развития жизни.

Краткие итоги

Итак, оглянемся на проделанный путь.

Мы взяли все произвольные состояния и соединили их всеми возможными способами, получив ЧГ. Некоторые из получившихся линий соответствуют вселенным с определенными законами природы. Совокупность таких вселенных мы назвали Мультиверсом. Поскольку, способы соединения линий есть все, у каждой вселенной есть множество почти таких же, и, если эти изменения небольшие, это не препятствует развитию жизни. Так мы приходим к квантовой механике.

Жизнь организмов строится на уменьшении энтропии за счет увеличения энтропии окружающего пространства, и потому жизнь есть только во вселенных с увеличивающейся энтропией. Так появляется стрела времени. Не исключено также, что время появляется как способ восприятия мультиверса живыми организмами.

Вопросы, возникающие к антропному принципу.

Во время размышлений возникла пара вопросов. Некоторые из вопросов относятся не только представленной трактовке антропного принципа, но и к другим. И эти вопросы сами по себе дают некоторое представление о природе реальности.

Однородность вселенной

Совершенно очевидно, что для возникновения жизни достаточно, чтобы подходящие законы природы были только в небольшой области, там, где эта жизнь возникла и развивается. Тем не менее, считается, что вселенная однородна. Почему так происходит невозможно понять с помощью антропного принципа. Локально подходящих к жизни неоднородных вселенных должно быть значительно больше, чем однородных. Поэтому должна быть какая-то причина, по которой в нашем мультиверсе вселенные однородны.

Прошлое и будущее

Для каждого состояния вселенных, вариантов прошлого существует не меньше, чем вариантов будущего. Почему же у нас есть только одно прошлое? Можно предположить, что каждое существо помнит конкретную последовательность предыдущих событий (и тут стоит разобраться с тем, как устроена память). Что помним, то и существует. Но, если бы выбор реальности зависел от памяти, мы бы имели разное прошлое у разных существ.

Еще одно объяснение, что, поскольку в направление прошлого энтропия окружающего мира понижается, прошлое, которое мы помним просто гораздо более вероятно, чем любое другое.

Над этим надо думать дальше.