Если привилегированное состояние покоя во вселенной представляет нечто более глубокое, то это состояние должно проявиться в других видах экспериментов. Но на масштабах меньше космологических принцип относительности инерциальных систем отсчета проверен достаточно хорошо. Предсказания СТО Эйнштейна подтверждает гигантское количество экспериментальных доказательств, многие из которых могут пониматься как проверка того, существует или нет в природе привилегированное состояние покоя [5].

Так что наблюдения дают нам разнородные сообщения. На большом масштабе имеется подтверждение привилегированного состояния покоя, которое должно быть объяснено чем-то специальным в начальных условиях вселенной. Но на любом меньшем масштабе имеется подтверждение, что господствует принцип относительности. Изобретательное решение указанной загадки было придумано только недавно. Оказывается, ОТО может быть красиво переформулирована как теория с привилегированным понятием времени. Эта новая формулировка только другой способ понимания ОТО, но она раскрывает физически предпочтительную синхронизацию часов по всей вселенной. Более того, выбор этой привилегированной синхронизации зависит от распределения материи и гравитационного излучения по всей вселенной, так что это не возврат к Ньютоновскому абсолютному

к оглавлению

времени. Также этот выбор не может быть открыт никакими локальными измерениями, так что он полностью совместим с принципом относительности для малых подсистем вселенной.

Теория, которая сделала возможным это полное изменение перспективы, называется динамика формы [6]. Ее главный принцип в том, что все, что в физике реально, связано с формами объектов, и любое реальное изменение есть просто изменения в их формах. Размер ничего фундаментально не означает, и факт, что объекты кажутся нам имеющими внутренний размер, есть иллюзия.

Динамика формы была создана последователями цепочки идей, предложенных Джулианом Барбуром, чья вневременная квантовая космология обсуждалась в Главе 7. Барбур великий защитник реляционистской философии, и дорога к динамике формы началась с его настойчивого требования сделать физику настолько реляционистской, насколько возможно. Многие из ключевых шагов были предприняты им в течение последнего десятилетия вместе с Найлом О'Мурчадхой и несколькими молодыми соавторами, но заключительные части были введены в действие летом и в конце 2010 тремя молодыми людьми, работающими в Институте Периметра: аспирантами Шоном Грайбом и Энрике Гомесом и постдоком Тимом Козловски [7].

Раз уж мы знаем базовые идеи теории относительности, легко понять и динамику формы, поскольку эта теория является естественным следующим шагом. Повторим некоторые аспекты одновременности: Имеет смысл говорить о двух соседних событиях, происходящих одновременно. Мы можем также упорядочить их во времени, и это имеет смысл делать, так как одно событие могло бы быть причиной другого. Но когда мы пытаемся упорядочить события, находящиеся далеко друг от друга, мы находим, что не существует абсолютного упорядочения, с которым могут согласиться все наблюдатели. Для некоторых наблюдателей два события могут быть одновременны; для других наблюдателей одно событие может оказаться в прошлом другого события.

Барбур говорит нам, что размер ведет себя аналогичным образом. Если мы имеем два соседних объекта, имеет смысл ранжировать их по размеру: Если вы можете поместить мышь в ящик, имеет смысл сказать, что мышь меньше ящика. Если вы имеете два футбольных мяча, имеет смысл сказать, что у них одинаковый диаметр. Эти сравнения имеют физический смысл, и все наблюдатели с ними согласятся.

Но теперь спросим, меньше ли мышь здесь, чем ящик в соседней

к оглавлению

галактике. Этот вопрос все еще имеет смысл? Имеется ли ответ на него, с которым согласятся все наблюдатели? Проблема в том, что, поскольку они удалены друг от друга, вы не можете поместить мышь в ящик, чтобы убедиться, что она входит.

Чтобы ответить на вопрос, вы можете передвинуть ящик туда, где находится мышь, и посмотреть, поместится ли мышь внутрь. Но это будет ответ на другой вопрос, поскольку теперь ящик и мышь находятся в одном и том же месте. Откуда мы знаем, нет ли некоторого физического эффекта, расширяющего все, что мы двигаем в нашу галактику, так что ящик величиной с мышиный глаз становится в пути достаточно большим, чтобы вместить мышь? Мы можем оставить ящик там, где он есть, и, вместо этого, послать к нему линейку. Но как мы узнаем, что линейка не подвергнется обратному эффекту, сжавшись во время путешествия от размера мыши до размера далекого ящика?

Это одно из направлений размышления, которое привело Барбура и друзей к предположению, что бессмысленно сравнивать размеры удаленных друг от друга объектов. Что мы можем сделать, это сравнить формы, поскольку формы не подвержены тому же виду произвольных модификаций. Единственным исключением из относительности размеров является то, что объем целой вселенной в каждый момент времени должен оставаться неизменным. Это нелегко объяснить на пальцах без использования технического языка, но это означает, что если вы сожмете все в одном месте, в то же самое время должно быть где-то еще место, где вы компенсируете сжатие увеличением всего в той же степени, так что полный объем вселенной не меняется. Объем, конечно, может меняться во времени по мере расширения вселенной.