Многое из того, что мы знаем о физике нашей Вселенной, можно представить в терминах фундаментальных симметрий пространства-времени. Если вы вообразите любой эксперимент, который можно полностью провести на парящей в космосе платформе, то ни изменение ориентации этой платформы в пространстве, ни придание ей произвольной скорости никаким образом не повлияет на результат самого эксперимента. Конкретные направления в пространстве и времени, вдоль которых будет ориентирована платформа, не играют никакой роли.
Однако же в нашей Вселенной законы физики весьма четко разграничивают направления в пространстве и направления во времени. Несмотря на то, что вы, еали пожелаете, вольны отправиться на север, в процессе движения вы будете перемещаться также и во времени (измеряемом, скажем, по нулевому меридиану). Отправиться из Аккры в 1:00:00,000 по Гринвичу и надеяться по прибытии в Гринвич увидеть на часах то же самое время – поскольку вы перемещались «исключительно на север», не обременяя себя этим досадным движением сквозь время в представлении других людей – не просто малость оптимистично, а невозможно физически. «Север» – это «пространственноподобное» направление (несмотря на то, что в других аспектах его, пожалуй, можно считать результатом простой договоренности), в то время как «будущее» – «времениподобное» (насколько бы сильно оно ни отличалось с точки зрения различных людей, движущихся с релятивистскими скоростями). Никакое количество относительного движения не способно превратить пространственноподобное во времениподобное и наоборот.
Физика, лежащая в основе Ортогональной Вселенной, проистекает из попытки стереть это различие между временем и пространством – создав тем самым еще более симметричную геометрию – а затем применить аналогичные рассуждения к тем связям, которые объединяют абстрактную геометрию пространства-времени с материальной физикой нашей собственной Вселенной.
Можно ли сказать, что все до единого явления, описанные в романе, представляют собой строгие математические следствия данного процесса? Конечно же нет! Несмотря на многовековой труд людей, куда более способных, нежели я сам, нам до сих пор не удалось подвести настолько строгую основу даже под физику нашего собственного мира, а ее полная реконструкция на основе альтернативных аксиом – в отрыве от экспериментальных данных – была бы по-настоящему грандиозным предприятием. Поэтому, несмотря на то, что в процессе работы над романом я старался руководствоваться рядом хорошо обоснованных общих принципов, детали описанного мною мира отчасти являются не более чем догадками.
Тем не менее, наиболее удивительные аспекты Ортогональной Вселенной – тот факт, что скорость света в вакууме зависит от его длины волны; тот факт, что энергия, соответствующая массе частицы, противоположна ее кинетической энергии; тот факт, что одноименные заряда на близком расстоянии притягиваются, а на больших испытывают воздействие силы, которая с изменением расстояния осциллирует между притяжением и отталкиванием; существование положительных и отрицательных температур; а также тот факт, что время для межзвездные путешественников течет быстрее, чем для людей, которых они оставили дома – действительно являются прямыми следствиями основной идеи романа.
Свои первоначальные идеи касательно Ортогональной Вселенной мне удалось прояснить, благодаря обсуждению последствий, к которым может привести различное число пространственных и временных измерений, в классической статье Макса Тегмарка «Является ли «теория всего» не более чем теорией конечного ансамбля?»[1] (Журнал «Annals of Physics» № 270, стр. 1-51, 1998; доступна в интернете по адресу arxiv.org/abs/gr-qc/9704009). Вселенные без временных измерений Тегмарк относит к «непредсказуемым» (стр. 34). Однако он, по-видимому, не рассматривает случаи, в которых пространство-время, лежающее в основе соответствующей физики, является компактным многообразием, благодаря чему Вселенная становится конечной. Как следуюе из обсуждения, приведенного в самом романе, в конечных Вселенных подходящей топологии могут действовать законы физики, допускающие прогноз будущего – пусть даже и неидеальный, если доступные данные охватывают расстояние меньше ширины Вселенной. Но это не так уж сильно отличается от ситуации в ньютоновской физике, в которой также существует вероятность, что тело, обладающее сколь угодно большой скоростью, может неожиданно появится в той области пространства, будущее которой вы пытаетесь предсказать.
Читателям с физическим образованием, вероятно, знаком математический прием, известный как поворот Вика, при котором уравнения, применимые к нашей Вселенной – на одном из этапов их решения, – преобразуются в форму с четырьмя пространственными измерениями. Стоит, однако же, обратить особое внимание на то, что уравнения, к которым применен поворот Вика, отличаются от уравнений, описывающих физику Ортогональной Вселенной; ряд дополнительных изменений знака приводит к решения совершенно иного вида.
Дополнительные материалы к роману можно найти на сайте www.gregegan.net.
Грег Иган, 2011 г.
[1] Is ‘the Theory of Everything’ Merely the Ultimate Ensemble Theory?