Каждый из подходов для представления гиперкуба в трехмерном пространстве дает нам часть информации о четырехмерном объекте, но скрывает другую часть информации и даже искажает ее. Например, проекции искажают форму гиперкуба, но сохраняют информацию о пространственных соотношениях элементов гиперкуба друг с другом в четвертом измерении. Сечения дают очень мало информации, так как показывают очень небольшую часть объекта, но зато без искажений, а последовательность нескольких сечений также несет в себе полезную информацию о внутренней структуре гиперкуба. Развертки показывают нам без искажений элементы гиперкуба, но мы теряем информацию о четырехмерных соотношениях элементов и изначальной форме гиперкуба.
Этот раздел, посвященный статическому пространству-времени, вроде бы не имеет ничего общего с визуализацией четвертого измерения. Однако в XIX в., когда время рассматривалось в качестве возможного четвертого измерения, этот подход также использовался для получения мысленных образов четырехмерных объектов.
Время (или движение как локальный вариант времени) являлось еще одним измерением, дополнительным к трем пространственным.
Теперь мы снова вернемся к двумерным аналогиям Флатландии для того, чтобы лучше понять, что такое пространственно-временной континуум. Хинтон сравнил его с книгой, страницами которой являются моменты времени, идущие не по порядку.
В этом случае пространственно-временной континуум будет трехмерным, пространственная часть которого является двумерным пространством, Флатландией, а время — еще одним измерением, перпендикулярным к ней. Чтобы лучше понять это, представим себе такую картину: Квадрат подходит к своему сыну Пятиугольнику, чтобы поговорить с ним, а затем снова уходит. В пространственно-временном континууме мы бы наблюдали два сближающихся, а затем удаляющихся стержня: один с пятиугольным сечением, а другой — с квадратным. Каждый момент времени этой сцены во Флатландии является двумерным сечением пространства-времени, которое, соответственно, представляет собой последовательность разных моментов времени — как пленка, состоящая из последовательности кинокадров.
Аналогично наше статическое пространство-время представляет собой четырехмерное пространство с тремя пространственными измерениями и одним временным.
Каждый момент времени является трехмерным сечением пространственно-временного континуума. В этом четырехмерном пространстве мы выглядим как стержни, конечные во времени. Статическое пространство-время объединяет в себе прошлое, настоящее и будущее, но почему тогда нельзя увидеть прошлое или будущее, если они, конечно, существуют? Более того, почему мы воспринимаем время как текущее вперед? Некоторые считают, что это свойство нашей вселенной и это надо принять как данность. Например, в своей статье «Миф о течении времени» физик Дэвид Парк писал: «… все события нашей жизни и нашей истории существуют одновременно, а иллюзия течения времени является свойством нашей вселенной, которое можно наблюдать, но нельзя объяснить…» Другие думают, что течение времени — это нечто субъективное, происходящее в нашем сознании, и что можно достичь определенного психического состояния, при котором мы можем изменить местоположение нашего сознания в пространстве-времени. Правда, приверженцев этой идеи не так уж и много.
Для Флатландии пространственно-временной континуум будет трехмерным, где Квадрат и его сын Пятиугольник выглядят как вытянутые во времени стержни.
Фильм или книга являются неплохой метафорой для пространственно-временного континуума, так как книги или фильмы находятся в нашей коллекции, даже если мы не смотрим и не читаем их. Тогда восприятие течения времени аналогично просмотру фильма или чтению книги. Но тут возникают интересные вопросы: можно ли посмотреть фильм несколько раз или даже бесконечное число раз? Возможно ли в определенный момент фильма вернуться к предыдущему эпизоду или перемотать на несколько эпизодов вперед? Если это возможно, то где находится пульт дистанционного управления временем?
Другим интересным вопросом, связанным с теорией статического пространства-времени, является проблема свободы воли. Обычно отмечают тот факт, что будущее вовсе не определяется тем, что произошло ранее, а если даже будущее предопределено, это вовсе не значит, что его можно предсказать. Если бы будущее можно было предсказать, то нарушился бы сам пространственно-временной континуум.
Ведь это бы означало, что у нас нет свободы действий, что наши жизненные пути предопределены, хотя мы даже не осознаем это. Если что-то случается, мы склонны спрашивать себя, как же это случилось? Что вызвало это событие, чем то или иное действие было мотивировано? Мы обычно считаем, даже веря в свободу воли, что всегда существуют внутренние или внешние причины, объясняющие любое событие.
Например, при изучении физики возникает впечатление, что для всего есть свои причины и ничто не является случайным. Положение каждой частицы определяется ее начальными условиями, положением в пространстве и силами, действующими на нее.
Однако физики доказали, что существуют события, которые могут произойти, а могут не произойти, независимо от того, что случилось ранее. Такая ситуация, например, имеет место при радиоактивном распаде атома урана. Решением проблемы свободы воли в пространственно-временном континууме является теория «параллельных вселенных». Эта идея была предложена и изучалась многими выдающимися физиками. Среди них американец Хью Эверетт, написавший диссертацию на эту тему, и Брайс Девитт, развивший идеи Эверетта. Благодаря Девитту работа Эверетта известна под названием «Многомировая интерпретация квантовой механики».
По этой теории, одновременно существуют все возможные вселенные, соединенные между собой в виде разветвленного дерева, и наша вселенная является не более чем одной из возможных ветвей. В каждый момент времени, когда какое-то событие происходит или не происходит, вселенная, точнее одна из ее ветвей, расщепляется на две части. Это означает огромное количество разветвлений и бесконечное число параллельных вселенных. Существуют вселенные, в которых мы есть и в которых нас нет, существуют даже вселенные, где у нас четыре руки или где мы можем летать.
Глава 8, Четвертое измерение в искусстве XX века
По отношению к пластическим формам четвертое измерение можно определить как осознание великого и могущественного чувства безмерности пространства во всех направлениях, существующего в трех известных измерениях. Это не физическая теория, не математическая гипотеза и не оптическая иллюзия. Это реальность, и как таковая она может восприниматься и ощущаться.
Макс Вебер. Четвертое измерение с точки зрения пластики (1910)
Метод перспективы эпохи Возрождения, заключавшийся в попытке изобразить то, что видит человеческий глаз, доминировал в искусстве на протяжении пяти веков. Однако изобретение фотографии, следствием которого стала возможность получения истинного изображения предметов, а также ряд других философских, социальных и культурных факторов привели к тому, что художники стали все реже использовать этот метод. Сначала это были робкие попытки импрессионистов, затем окончательный разрыв, начатый французским художником Полем Сезанном (1839–1906) и доведенный до логического завершения художниками-кубистами.