Мы отслеживаем ход времени с помощью часов, точность которых совершенствуется с каждым столетием. Время может идти медленнее или быстрее – в зависимости от системы отсчета и других физических факторов. Как говорил Августин Блаженный, «я знаю, что такое время, пока не задумываюсь об этом». Все люди интуитивно понимают, что такое время, примерно определяют его ход, но на самом деле объяснить его могут немногие. Единой общепризнанной теории, которая объясняет и описывает понятие Времени, на данный момент не существует.
Несмотря на то, что явление времени кажется интуитивно понятным и является фундаментальным понятием в философии и науке, точное определение времени до сих пор не сформировано. В данной статье мы рассмотрим несколько основных концепций времени с точки зрения науки.
Классическая физика сложилась до возникновения теории относительности Эйнштейна и квантовой теории. Согласно классической концепции времени, время – непрерывная величина, которая не определяется чем-либо и является априорной характеристикой мира.
Время – основное условие протекания каких-либо процессов в мире. Такое время одинаково течет для всех процессов и во всех точках мира, при этом нет ничего, что способно повлиять на ход времени. Несмотря на то, что тела и процессы могут ускоряться и замедляться, течение времени равномерно. В связи с этим с точки зрения классической физики время называют абсолютным.
Эти свойства времени описал Исаак Ньютон в своем труде «Математические начала натуральной философии» 1687-го года. В классической механике переход от одной системы отсчета (инерциальной) к другой описывается так называемыми преобразованиями Галилея. Уравнения механики Ньютона по отношению к данным преобразованиям являются инвариантными, из чего выплывает абсолютность времени.
Следует отметить, что в классической физике для времени не выделяется определенная ось, так как в рамках данной концепции течение времени в обратную сторону равносильно обычному его течению.
В отличие от классической физики, термодинамика утверждает, что время необратимо в силу второго закона термодинамики. Согласно этому закону существует некоторая функция состояния – энтропия, которая не убывает в любых процессах в замкнутых системах. Если бы время могло идти в обратном направлении, энтропия бы в таких системах уменьшалась, что противоречит вышеизложенному закону. Термодинамика отличается жестким требованием существования оси времени.
В большинстве своем концепция времени в рамках квантовой механики схожа с интерпретацией классической физики, то есть время течет равномерно. Однако, основным отличием данного определения является необратимость времени. Это связано с тем, что процесс измерения несимметричен во времени. Измерение в данный момент даст информацию о состоянии объекта в прошлом, но в будущем даст новое состояние.
Наиболее популярной концепцией времени сегодня является определение времени в рамках теории относительности Эйнштейна. Прежде всего следует отметить основные постулаты данной концепции:
• Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно.
• Физические законы одинаковы во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно.
• Любое событие может влиять лишь на события, которые происходят позже него и не влияет на события, которые происходят раньше него.
Исходя из вышеупомянутых постулатов, можно утверждать, что события, которые происходят одновременно в одной системе отсчета, могут быть не одновременны в другой системе отсчета, движущейся относительно первой системы отсчета. Таким образом, в рамках данной концепции ход времени зависит от движения выбранной системы отсчета. Проще говоря, скорость хода часов зависит от того, кто их носит.
Интереснейшим аспектом данной теории является влияние гравитации на течение времени. В рамках данной концепции пространство и время являются несамостоятельными частями одного пространственно-временного континуума. Тогда вблизи массивных объектов искажается не только пространство, но и изменяется скорость течения времени.
В релятивистской физике время определяется как четвертая координатная ось системы координат, три другие оси которой представляют три пространственные координаты «нашего трехмерного мира». Таким образом каждое тело имеет так называемую мировую линию. Если рассматривать данное тело в упомянутой четырехмерной системе координат, то оно будет представляться протяженным множеством этих тел. То есть в каждый момент времени своего существования тело будет наноситься на четырехмерную систему координат, в зависимости от его пространственного, а также временного положения.
Исходя из сказанного выше, становится ясно, что человечеству совершенно неясно, что такое время. Перечисленные здесь теории лишь пытаются математически (и геометрически) определить время, как нечто, что может использоваться в дальнейших расчетах для объяснения наблюдаемых явлений.
Опираясь на постулаты, выплывающие из основных концепций времени, можно попытаться сформулировать следующее субъективное определение: «Время – априорный геометрический параметр, который характеризирует движение, определяет длительность существования всех процессов, есть условие существования изменения. Является неотъемлемой частью пространственно-временного континуума, есть его четвертая координата наряду с тремя пространственными.
Время способно искривляться в результате гравитационного возмущения, при этом является необратимым. Данное явление относительное и зависит от выбора системы отсчета и ее скорости. Подчиняется постулату причинности, согласно которому любое событие может влиять лишь на события, которые происходят позже него и не влияет на события, которые происходят раньше него».
Данное явление невозможно представить в уме, а потому ученые со всего мира пытаются объяснить его математически, что пока остается непосильной задачей и вызывает множество разногласий в научном сообществе. Если же ученому задать вопрос «Что такое время?», то скорее всего в ответ Вы услышите – «Это то, что измеряется часами».
Время – это то, с чем мы имеем дело каждый день и характеризуем как прошлое, настоящее и будущее. Прогрессия времени воплощается в наш опыт, и будущее становится настоящим, а настоящее – прошлым. Фактически невозможно говорить о движении и динамике без концепции времени и его прогрессии. Это похоже на наше восприятие пространства.
Говоря о каком-то событии, вполне реально спросить, где оно произошло и когда. Время, так же как и пространственные координаты, – это маркер для определения событий. Однако вполне ясно, что время отличается от пространства тем, как мы его воспринимаем в повседневной жизни. Если по пространственным координатам мы можем ходить свободно в любом направлении, то в случае со временем мы вынуждены двигаться вперед и все время в одном и том же темпе.
Как бы мы ни старались, часы всегда будут тикать в одном темпе. Будущее будет приходить на смену настоящему, которое, в свою очередь, будет становиться прошлым. Это восприятие времени как следования одному направлению странным образом не подтверждается фундаментальным описанием природы, и этот вопрос остается одной из самых сложных загадок теоретической физики.
В классической физике время абсолютно и неизменно. Все часы тикают с одной и той же скоростью, и все люди воспринимают время одинаково. Концепция времени очень похожа на наше ежедневное восприятие его. Однако важно, что классическая физика не выбирает ось времени. Течение времени в обратную сторону – явление в физике, полностью равносильное обычному его течению. Согласно классической физике, идти по улице вперед – это то же самое, что идти по улице назад.
Что касается понятия времени, квантовая механика согласна с классической физикой. Время тикает с постоянной скоростью и используется для обозначения маркеров событий. Вместе с центральным уравнением квантовой механики, уравнением Шредингера, которое Т-симметрично, идет концепция коллапса волновой функции. Именно идея о том, что состояние системы определяется только тогда, когда внешний наблюдатель начинает ее наблюдать, и отличает квантовую механику от классической.
Таким образом, коллапс волновой функции – это процесс, путем которого квантовая неопределенность разрешается. Это кажется Т-симметричным процессом. Однако, так как механизм коллапса волновой функции плохо изучен, сложно утверждать, что это механизм, который определяет ось времени. В частности, есть убедительные аргументы для того, чтобы предполагать, что это Т-симметричный процесс.
Теория относительности Эйнштейна полностью меняет нашу парадигму понимания времени. Она утверждает, что прогрессия времени неуниверсальна и зависит от того, кто ее изменяет. Согласно такой картине реальности часы тикают с разной скоростью в зависимости от того, кто их носит.
Принимая большое ускорение или находясь вблизи сильных гравитационных сил (например, рядом с черными дырами), можно изменить скорость течения времени или даже остановить его, повернуть вспять. Так гласит теория. Например, для человека, который находится внутри черной дыры, пространство и время кажутся взаимозаменяемыми, поэтому спуск в черную дыру становится неизбежным, так же как и последующее течение времени вне черной дыры. С другой стороны, время становится просто еще одним направлением, как право или лево.
Относительность ставит время в равное положение с пространственными ориентирами, к которым мы привыкли. Впоследствии время может быть «изогнутым», так же как пространственные ориентиры, которые неуниверсальны. Мера этого искривления – это скорость, с которой время протекает. Тем не менее в теории относительности уравнения тоже Т-симметричны. Это значит, что они не оказывают предпочтения какой-либо оси времени.
Одна из общих черт классической, квантовой и релятивистской механики, касающаяся времени, – это то, что ни одна из теорий не дает определение оси времени. Конечно, решения этих уравнений могут нарушить Т-симметрию, но сами теории Т-симметричны. Так откуда же взялась Т-симметрия?
Большая часть Т-симметрии – это результат термодинамики. В частности, второй закон термодинамики гласит, что энтропия системы возрастает с течением времени. Вследствие этого закона вы, к примеру, никогда не увидите, как лужа воды, тающая на солнце, формирует кусок льда и нагревает округу.
Следует подчеркнуть, что этот закон – это скорее статистическое утверждение, чем строгий математический результат, полученный из уравнения фундаментальной физики. Почему такой статистический закон должен быть правдой и как он связан с фундаментальными законами физики? Этот вопрос сейчас является «проблемой оси времени».
Интересные факты о времени
За всю жизнь человек тратит около 23 лет на сон, 7,5 лет – на прием пищи, 3,5 года – на душ и целых 6 лет – на уборку.
Автомобилю, движущемуся со средней скоростью 96 км/час, потребовалось бы примерно 48 миллионов лет, чтобы добраться до ближайшей к нам звезды (после Солнца) – Проксимы Центавра.
В Тайланде наряду с 24-часовой системой учета времени используется местная, шестичасовая. Местное население делит сутки на четыре шестичасовых периода по шесть часов в каждом.
Территория Китая находится в пяти различных часовых поясах, но вся страна живет по единому времени – пекинскому. Такое решение в 1949 году принял Мао Цзэдун. И сейчас в КНР можно наблюдать забавную ситуацию, когда в некоторых регионах страны солнце заходит в полночь.
266 часов – именно столько продержался британец 42-летний Тони Райт без сна. Мужчина бодрствовал более 11 дней. Однако Книга рекордов Гиннесса этот результат не зафиксировала: из-за очевидного вреда здоровью данная категория была исключена из сборника. Предыдущий рекорд принадлежал 17-летнему Рэнди Гарднеру из Калифорнии, который не спал 264 часа.
Первый будильник был изобретен Леви Хатченсом в 1787 году. Завести его было нельзя, он звонил в одно и то же время – в 4 часа утра.
Кроме стандартных единиц измерения времени, таких как минута, час, месяц, год, есть еще несколько, которые редко используются. Например, гигагод равен 1 миллиард лет, мегагод – 1 миллион лет (мегагод и гигагод применяются только в космологии и геологии), индикт – это 15 лет, декада – 10 суток, а терция – 1/60 секунды (устаревшая единица).
Древние римляне, как и мы, делили сутки на 24 часа. Однако сами часы не были постоянными величинами: 12 часов распределялись от рассвета до заката, и ещё 12 – ночью. Из-за меняющейся продолжительности светового дня один римский час в светлое время суток летом достигал 75 минут, а зимой сокращался до 45 минут.
В Китае издавна пользовались свечными часами. Зная скорость горения свечи из определённого материала, её размечали делениями, соответствующими единицам измерения времени. Такой прибор легко превращался в будильник: для этого около нужного деления вбивали гвоздик или подвешивали металлический шарик, которые, падая, издавали звон. Существовал также другой способ невизуального информирования о времени, для чего в разные отрезки фитиля добавляли различные пахучие травы.
Из-за того, что только часть австралийских штатов и территорий переходит на летнее время, в этот период почти каждый регион живёт по отличному от соседних времени. Поэтому в нескольких местах, являющихся точками пересечения границ трёх регионов, можно встречать Новый Год по три раза за одну ночь, просто делая несколько шагов в ту или другую сторону.
Выражение «делу время, потехе час» впервые было употреблено в сборнике правил соколиной охоты, изданном по указанию Алексея Михайловича. Царь лично сделал эту приписку к предисловию, имея в виду, что нужно уделять время и работе, и потехе – отдыху. При этом слово «час» здесь использовано не в значении 60 минут, а как синоним самого понятия «время» для избежания повторения. В наше время эта пословица зачастую трактуется буквально: работе следует посвящать гораздо больше времени, чем развлечениям.
Время в каждом часовом поясе обозначается относительно всемирного координированного времени UTC – например, UTC+4:00. Однако у самой этой аббревиатуры нет никакой официальной расшифровки. Международный союз электросвязи принимал данный стандарт в 1970 году и рассматривал варианты CUT (английское Coordinated Universal Time) и TUC (французское Temps Universel Coordonné). Не признав ни один из них подходящим, решили остановиться на нейтральном варианте UTC.
С началом промышленной революции во второй половине 18 века многие горожане получили работу на фабриках с жёстким графиком, однако далеко не все могли позволить себе иметь часы, чтобы вовремя просыпаться. В Англии и Ирландии эту проблему решали так называемые «будильщики», или knocker-ups. Это были специальные люди, которые за небольшую плату каждое утро проходили по улицам и будили своих клиентов стуком палок в двери до тех пор, пока не убеждались, что клиент разбужен. Если рабочий жил на втором этаже, его будили стуком длинной палки или плеванием гороха из духовой трубки в окно.
После свершения Великой французской революции в 1793 году Национальный конвент провёл реформу календаря и единиц измерения времени. Год был разделён на 12 месяцев строго по 30 дней каждый, а месяц состоял из 3 декад по 10 дней, из которых для госслужащих только один день был выходным. Оставшиеся 5 или 6 дней в году, так называемые санкюлотиды, не относились ни к одному месяцу. День по новым правилам делился на 10 часов, час – на 100 минут, а минута – на 100 секунд, и, таким образом, каждая новая секунда соответствовала 0,864 старой секунды. С 1 января 1806 года Наполеон отменил эту систему и вернул привычный нам календарь.
Стивен Хокинг полагал, что переместиться во времени невозможно. Более того, он утверждал, что получил экспериментальное подтверждение этому заявлению. 28 июня 2009 года Хокинг организовал вечеринку для путешественников во времени, однако объявление об этом событии сделал только на следующий день в Интернете. На встречу в указанное время никто не явился.
Семейство Бельвиль из Лондона более 100 лет единственным источником дохода имело бизнес по продаже времени. После смерти отца и матери в 1892 году это занятие перешло по наследству дочери Рут Бельвиль. Каждое утро она отправлялась к Гринвичской обсерватории, сверяла свой хронограф, а затем объезжала клиентов и ставила точное время на их часах. В 1926 году, когда сигналы точного времени начала передавать радиостанция BBC, многие заказчики перестали нуждаться в её услугах, однако часть клиентов у госпожи Бельвиль оставалась вплоть до её решения оставить бизнес из-за старости в 1940 году.
В Японии день традиционно делился не на равномерные часы, а по особому методу, зависящему от времени года. В сутках выделяли два больших отрезка – от восхода до заката и от заката до восхода, каждый из которых состоял из шести часов. Таким образом, летом дневные часы были гораздо длиннее, чем зимой, а ночные – наоборот. В 16 веке японские мастера научились мастерству изготовления часов от западных торговцев, и впоследствии придумали, как адаптировать равномерный европейский циферблат к меняющемуся японскому, хотя подстройка осуществлялась не автоматически, а вручную. Только в 1873 году японское правительство утвердило в стране григорианский календарь вместе с равномерным делением суток.
В языке аймара – одноимённого народа, живущего в Андах – концепция временной оси коренным образом отличается от той, что наблюдается во всех остальных языках планеты. Привычная нам проекция времени на пространство предполагает, что будущее находится впереди, а прошлое – сзади, но в языке аймара всё наоборот. Слово, обозначающее в нём прошлое, имеет другое значение «спереди», и даже жестикуляция носителей аймара, особенно пожилых и незнакомых с грамматикой испанского языка, подчёркивает это. Хотя многие молодые аймара, свободно говорящие по-испански, пользуются традиционными для нас жестами, что свидетельствует о переориентации их способа думать о времени.
Российский космонавт Геннадий Падалка провёл на орбите в общей сложности 878 дней, что является мировым рекордом. Одновременно его можно считать обладателем другого рекорда – самого продолжительного путешествия во времени среди жителей нашей планеты. Согласно теории относительности, чем больше скорость, с которой движется объект, тем сильнее для него замедляется время. Рассчитано, что благодаря космическим полётам Падалка на 1/45 секунды моложе, чем если бы он оставался всё время на Земле. Другими словами, космонавт вернулся с орбиты во временную точку на 1/45 секунды позже ожидаемого при нормальных условиях значения.
До изобретения механических часов люди пользовались в основном солнечными часами. В простейшем случае они представляли собой гномон – вкопанный в землю шест, солнечная тень от которого указывала на текущее время. Путь движения этой тени стал основой для пути стрелок на механических часах – именно поэтому направлением «по часовой стрелке» мы считаем движение сверху направо, а не сверху налево. Однако помимо горизонтально расположенных солнечных часов встречались и вертикальные, например, на стене. В таком положении тень движется, как бы мы сейчас сказали, против часовой стрелки. Иногда конструкторы механических часов следовали именно этому принципу, а самый знаменитый пример часов с движением «против часовой стрелки» – это куранты на Мюнстерском соборе в Германии.
Чтобы всемирное координированное время точнее соответствовало среднему солнечному времени, в некоторые годы к 30 июня или 31 декабря Международная служба вращения Земли добавляет дополнительную секунду, которую ещё называют високосной. В такие дни после 23:59:59 идёт сначала 23:59:60, а уже потом 00:00:00 следующего дня.
С момента основания Новосибирск рос двумя частями по разным берегам Оби. А так как часовой меридиан проходил прямо по реке, то в городе было два времени. На левом берегу разница с Москвой составляла 3 часа, а на правом – 4. Хотя большого неудобства это положение новосибирцам не доставляло, ведь каждая половина жила обособленно, и даже браки между жителями разных берегов города были редки. Город стал более связным в 1955 году, когда был построен первый автомобильный мост через Обь, а в 1958 году Новосибирск перешёл на единый часовой пояс.
На Северном и Южном полюсах все меридианы сходятся в точку, и их нельзя отнести ни к одному часовому поясу. Поэтому принято считать, что там действует всемирное время (по Гринвичу). Однако на американской антарктической станции Амундсен-Скотт, расположенной точно на Южном полюсе, действует время Новой Зеландии, так как именно оттуда осуществляются авиарейсы на станцию.
До 19 века не было никакого деления на часовые пояса, везде определяли время по Солнцу. Необходимости во временных зонах не было, так как не было скоростного транспорта. Унификацию обусловило развитие железных дорог в Англии, потому что из-за различий во времени в каждом городе было очень трудно составить нормальное расписание. Именно железнодорожные компании добились того, чтобы на всей территории страны был один часовой пояс по Гринвичу. А затем постепенно система часовых поясов начала распространяться по миру.
Считается, что наша эра ведёт отсчёт от Рождества Христова. Год, когда родился Христос, вычислял в 6 веке римский игумен Дионисий Малый, и сделал ошибку. Точное значение ошибки определить не удаётся, но рождение произошло примерно на 4-8 лет раньше начала нашей эры.
Логично предположить, что разница во времени между самым западным от Гринвича часовым поясом и самым восточным составляет 24 часа. Однако кроме пояса UTC +12 существуют также UTC +13 (в королевстве Тонга) и UTC +14 (на принадлежащих государству Кирибати островах Лайн), что делает эту разницу равной 26 часов. Это объясняется тем, что на островах, ранее принадлежавших Великобритании, время прибавляли от австралийского, а на островах, принадлежавших США, убавляли от континентального американского. Поэтому сложилась парадоксальная ситуация: острова Лайн расположены на 10-20° восточнее Американского Самоа, но разница во времени между ними 25 часов.
Наша планета разделена на часовые пояса, каждый из которых отстоит на один час от предыдущего. Однако некоторые территории, например, Индия или канадский остров Ньюфаундленд, живут по «половинчатому» времени, где смещение относительно соседей составляет не целый час, а полчаса. Самой уникальной страной в этом отношении является Непал – там смещение относительно Гринвича равно 5 часам и 45 минутам. Похожая ситуация на принадлежащем Новой Зеландии архипелаге Чатем, где разница с Гринвичем 12 часов 45 минут.
В 1998 году на Филиппинах была проведена Национальная неделя пунктуальности. Её задачей было приучить филиппинцев прибывать вовремя на деловые встречи и другие мероприятия. Однако президент страны Фидель Рамос опоздал на церемонию открытия недели на час.
На всей территории Татарстана действует московское время, а в соседней Башкирии время уже на два часа больше. Поэтому несколько постоянно действующих мостов через приграничную между этими республиками реку Ик шутя называют «самыми длинными».
Название компании 1С было вначале названием её собственной поисковой программы: не более 1С (одной секунды) требовалось для получения требуемой информации.
В 1699 году в Швеции решили перейти с юлианского календаря на григорианский. Однако шведы не стали прыгать на 11 накопившихся к тому времени дней вперёд, а решили делать переход постепенно, пропуская високосные годы в течение 40 лет. Однако, несмотря на принятый план 1704 и 1708 годы были високосными. Из-за этого в течение 11 лет шведский календарь опережал на один день юлианский календарь, но отставал на десять дней от григорианского. В 1711 году король Карл XII решил отказаться от реформы календаря и вернуться к юлианскому календарю. Для этого в феврале были добавлены два дня, и таким образом в 1712 году было 30 февраля. Окончательно Швеция перешла на григорианский календарь в 1753 году обычным для всех стран способом.
Средневековая английская мера времени, равная полутора минутам, называлась момент. 40 моментов составляли один час на солнечных часах.
За один меркурианский год Меркурий успевает повернуться вокруг своей оси ровно на полтора оборота. Другими словами, за 2 года на этой планете проходит всего 3 суток. А на Венере сутки вообще длятся больше года, то есть вокруг своей оси Венера вертится медленнее, чем вокруг Солнца.
Словом «неделя» раньше обозначалось воскресенье – нерабочий день, когда «не делают», а потом стала называться семидневка. Во многих славянских языках такое название сохранилось до сих пор.
Високосный год ввёл Гай Юлий Цезарь. 24-ое февраля называлось «шестой день перед мартовскими календами», а дополнительный день пришёлся на следующие сутки и стал «вторым шестым днём», по-латински «bis sextus», откуда и произошло слово «високосный».
В 1915 году Альберту Эйнштейну удалось более или менее объяснить наш мир. До сих пор общая теория относительности (ОТО) остается лучшим описанием гравитации в современной физике. Предсказания теории были подтверждены многочисленными наблюдениями и экспериментами, проведенными как в прошлом веке, так и в нынешнем.
ОТО предсказала обнаружение сверхмассивных черных дыр и гравитационных волн. Таким образом, мы снова и снова произносим: «Эйнштейн был прав». Однако сегодня исследователи находятся в поиске новой теории, способной объяснить причины, по которым Вселенная расширяется с ускорением. А ведь согласно ОТО, наша Вселенная не должна расширяться все быстрее и быстрее.
Ученые полагают, что за ускорение расширения Вселенной ответственна загадочная темная энергия – невидимая субстанция и движущая сила Вселенной. Но есть и другие несоответствия: недавно исследователи обнаружили черную дыру в нашей галактике, которая, если верить ОТО и нашим знаниям об эволюции звезд, не должна существовать. Выходит, нам нужна новая фундаментальная теория всего, которая будет согласовываться как с ОТО, так и с квантовой теорией.
Исаак Ньютон размышлял о фундаментальных силах Вселенной еще задолго до рождения Альберта Эйнштейна. Его мысли о нашем месте во Вселенной как нельзя лучше описывает Шекспир: «Весь мир театр, а люди в нем актеры». Ньютон полагал, что все объекты во Вселенной это актеры на сцене: Солнце, кометы, собака и даже яблоко. И сама сцена была пространством и временем, двумя вещами, которые абсолютны, и ничто не может на них повлиять. Стрелка часов движется с постоянной скоростью, независимо от того, где они находятся, полагал Ньютон. Эти мысли положили начало классической механике, которая могла объяснить почти все. Однако слово «почти» неприемлемо, если мы пытаемся объяснить, как работает вся Вселенная, а не только ее часть.
Спустя примерно двести лет Альберт Эйнштейн предположил, что пространство и время могут сочетаться со всеми объектами во Вселенной. То, что Ньютон считал абсолютным Эйнштейн сделал частью спектакля. Согласно ОТО, три измерения пространства и одно измерение времени объединены в одно четырехмерное пространство-время. И пространство не является неприкосновенным: существуют массивные объекты, которые могут влиять на форму самого пространства, а также на течение времени.
Но и это еще не все: Эйнштейн утверждал, что время индивидуально. Теоретически, это допускает возможность особых «путей» в пространстве-времени, способных отклоняться в прошлое – это своего рода замкнутые кривые, по которым можно вернуться назад к более раннему моменту во времени.
Один из самых талантливых философов и математиков 20-го века Курт Гедель считал, что по замкнутым времениподобным кривым частица может добраться до точки в собственном прошлом. Однако для того, чтобы предположение Геделя работало, наша Вселенная должна вращаться, а ее размер должен оставаться неизменным. Но мы с вами прекрасно знаем, что Вселенная расширяется с ускорением.
После Геделя другие ученые создавали теории, которые соотносились с концепцией Эйнштейна. Но даже если замкнутые времениподобные кривые существуют, чтобы их пройти, необходимо достигнуть скорости, превышающей 220 тысяч километров в секунду.
Однако несогласованность ОТО с фактом ускоряющегося расширения Вселенной и существования замкнутых времениподобных кривых – это лишь вершина айсберга, когда речь заходит о путешествиях во времени, ведь перед нами стоит гораздо более серьезная проблема: теория Эйнштейна никоим образом не соотносится с квантовой физикой. И это самая большая проблема в современной физике. Нам действительно нужна другая теория для описания Вселенной. Теория, которая будет учитывать квантовую природу материи.
Одной из попыток объяснить Вселенную расставив все точки над И является теория струн. Шелдон Купер из «Теории Большого Взрыва», как известно, трудился именно над ней. Однако теория струн также не лишена проблем: чтобы она оказалась правильной, необходимо существование шести дополнительных измерений пространства. Наряду с теорией струн существуют теория петлевой квантовой гравитации, теория причинных множеств и многие другие. Тем не менее, несмотря на то, что, ни одна из них на сегодняшний день не в состоянии полностью объяснить все происходящее во Вселенной, ученые не торопятся списывать их со счетов. По крайней мере, размышляя о путешествиях во времени.
Так, исследование, над которым трудились ученые из Оксфордского университета, предполагает, что создание машины времени на самом деле возможно. В работе рассматривается логическая, метафизическая и физическая возможность путешествий во времени, опираясь на существование замкнутых времениподобных кривых.
Ученые считают, что эти кривые можно будет обнаружить с помощью новых технологий и утверждают, что ни один из предполагаемых парадоксов не исключает путешествий во времени. Также в работе исследователи пишут, что путешествия во времени возможны в соответствии с теорией квантовой гравитации, теорией струн и теорией петлевой квантовой гравитации. Как бы там ни было, вопросов сегодня больше, чем ответов.
Альберт Эйнштейн продемонстрировал, что время относительно: оно движется медленнее, если объект движется быстро. События не происходят в установленном порядке. Не существует единого универсального «сейчас», в том смысле, в котором его описывала бы ньютоновская физика. Это правда, что многие события во Вселенной можно упорядочить, но время не всегда четко разделено на прошлое, настоящее и будущее.
Некоторые физические уравнения работают в любом направлении. Один из аспектов восприятия времени, который многие из нас разделяют – это то, как мы думаем о своем прошлом: мы представляем его как гигантскую видеотеку, архив, в котором можно ознакомиться с записями событий собственной жизни.
Некоторые физики-теоретики, например Карло Ровелли, заходят в своих размышлениях еще дальше, полагая, что время не линейно или вовсе не существует. Однако, хотя некоторые физики и предполагают, что времени не существует, существует наше восприятие времени. Вот почему доказательства физики расходятся с тем, как мы воспринимаем ход жизни. Наши понимание таких значений как «будущее» или «прошлое» не обязательно относится ко всему во Вселенной, но отражает реальность нашей жизни здесь, на Земле. Однако, как и в ньютоновской идее абсолютного времени, вера в течение времени способна вводить нас в заблуждение.
Некоторые исследователи считают, что ход времени можно остановить, хотя это может быть нецелесообразно. Чтобы понять, как остановить время, нужно вновь обратиться к теории относительности Альберта Эйнштейна: скорость света составляет 299792458 метров в секунду и является постоянной во всей Вселенной. Эта скорость остается неизменной, даже если наблюдатель движется относительно нее. Однако, согласно данным, полученным исследователями из Университета Южного Мэна, наше восприятие света можно изменить.
Теоретически, это означает, что наше восприятие времени тоже можно изменить с помощью явления, известного как «замедление времени». Замедление времени – это разница во времени при измерении на двух часах. Представьте, что одни из этих часов установлены на космическом корабле, который движется со скоростью света или близко к ней, а другие часы остались на Земле.
Когда космический корабль достигает скорости света, время на двух часах начинает идти по-разному. Поскольку скорость света неизменна, может показаться, что время на корабле будет двигаться намного медленнее. Результаты исследования показали, что чем больше скорость корабля, тем больше эффект замедление времени. Только когда скорость корабля приближается к скорости света, эффект замедления времени становится значительным.
Таким образом, если бы космический корабль достиг скорости света, то время на борту просто-напросто остановилось бы. Можно попробовать представить, что корабль продолжит движение со скоростью света вплоть до 2214 года. В таком случае, для нас прошло бы две сотни лет, а на корабле не изменилось бы вообще ничего. Это чрезвычайно странно, но теоретически правильно. Однако не стоит забывать о том, что с точки зрения фундаментальных законов физики, достичь скорости света невозможно.
Профессор Стивен Хокинг считал, что исследования Эйнштейна в области гравитации, пространства и времени, начиная с 1915 года, возможно, решили проблему путешествий во времени. Ответ, как вы, вероятно, уже поняли, кроется в червоточинах или кротовых норах. Кротовая нора – это переход сквозь ткань пространства-времени, который соединяет две удаленные точки космоса. Таким образом, червоточина может соединять не только два разных места во Вселенной, но и две разные Вселенные. Напомним, что британский физик-теоретик не исключал того, что черные дыры и кротовые норы могут быть порталом в другие Вселенные. Более того, одна из последних работ Хокинга была посвящена параллельным Вселенным.
Если представители развитых цивилизаций существуют и обладают технологиями, необходимыми для космических путешествий, не исключено, что они могут путешествовать из одной части галактики в другую и через неделю или две могут вернуться домой прежде, чем отправились в путь. Вот такой парадокс.
И все же, когда речь заходит о путешествиях во времени, не стоит забывать о самом главном – каждую ночь, когда мы смотрим на звездное небо, мы видим прошлое. Свет далеких звезд достигает нашей планеты спустя миллионы лет, а объекты, которые его излучают, давно погасли. Выходит, все мы – путешественники во времени.
Что, если времени нет, все существует в настоящий момент и это фундаментальный принцип Вселенной, который наши ученые до сих пор пытаются понять? Времени не существует, и квантовая теория только подтверждает это? Некоторые вещи ближе к вам во времени, некоторые дальше, точно так же, как в пространстве. Но идея того, что время течет вокруг нас, может быть настолько же абсурдной, как и текучесть пространства.
Проблема времени появилась еще сто лет назад, когда специальная и общая теории относительности Эйнштейна разрушили представление о времени как об универсальной постоянной. Одним из следствием стало то, что прошлое, настоящее и будущее не абсолютны. Теории Эйнштейна также образовали раскол в физике, потому что правила общей теории относительности (которые описывают гравитацию и крупномасштабную структуру космоса) кажутся несовместимыми с правилами квантовой физики (которые действуют на самых малых масштабах).
Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, нет никакого способа определить события так, чтобы их можно было обозначить как протекающие одновременно. Два события, которые происходят «сейчас» для вас, будут протекать в разное время для всех, кто движется с другой скоростью. Другие люди будут видеть разные «сейчас», которые могут содержать элементы вашего «сейчас», а могут и не содержать.
Результатом является картина так называемой блок-вселенной: вселенная выступает в качестве статичного неизменного «блока» в противовес традиционному мировосприятию. Вы можете отметить всеми возможными методами то, что считаете «сейчас», но это место не будет ничем отличаться от любого другого места, кроме того, что вы находитесь рядом. Прошлое и будущее физически отличаются не более чем лево и право.
Уравнения физики не говорят нам, какие события происходят прямо сейчас – это как карта без символа «вы здесь». Момент настоящего в них просто не существует, равно как и течения времени. Кроме того, теории относительности Эйнштейна предполагают, что не только общего настоящего нет, но и все моменты одинаково реальны.
Можно сказать, что чем лучше мы понимаем сознание, тем лучше мы понимаем время. Сознание – бесформенное невидимое поле энергии бесконечных измерений и возможностей, подложка всего сущего, независимая от времени, пространства, места. Оно охватывает все существование без ограничений времени и размерности, регистрирует все события, какими бы малыми они ни были, вплоть до мгновенной мысли. Взаимосвязь между временем и сознанием ограничивается точкой зрения человека, хотя по сути она безгранична.
Время, с этой точки зрения, не существует отдельно от вселенной. За пределами космоса не тикают часы. Многие из нас воспринимают время подобно Ньютону: «Абсолютное, истинное и математическое время по самой своей сути протекает равномерно, вне зависимости от чего-либо внешне». Но Эйнштейн доказал, что время является частью ткани вселенной. Вопреки тому, что думал Ньютон, наши обычные часы не измеряют что-то независимое от вселенной.
Слово «механика» в термине «квантовая механика» означает машину, предсказуемую, работоспособную, познаваемую вещь. Квантовая Вселенная, в которой мы живем, хотим мы этого или нет, на поверхности кажется механической и линейной, но это не так. Ее лучше описать как бесконечное множество возможных линейных действий. Эту науку можно было назвать «квантовой экологией» вместо «квантовой механики», потому что она создается изнутри. Все, что выходит из невидимости, делает это подобно живому организму.
В квантовой механике все частицы материи и энергии можно описать как волны. У волн есть необычное свойство: в одном месте может существовать бесконечное их число. Если однажды будет доказано, что время и пространство состоят из квантов, эти кванты будут существовать сбитые в одной безразмерной точке все вместе.
Современная преобладающая парадигма в мире гласит, что если вещь нельзя объяснить, детализировать, проанализировать и задокументировать линейными научно-мыслительными процессами, то это чепуха. Если у вас есть духовное объяснение человеческого существование, то вы сумасшедший с точки зрения науки, живете в своем мирке.
Научное мышление говорит нам, что все во вселенной можно объяснить либо сейчас, либо в будущем, используя аналитические научные методы. Наука говорит: в отсутствие научного доказательства, этот предмет не стоит обсуждения. Если его нельзя положить в коробку с биркой, забудьте о нем. Очевидно, многие видят в таком подходе ограничения в развитии человека. Но этот вопрос слишком спорный.
Поведение квантовой частицы нельзя объяснить одной только наукой, кроме того, его нельзя объяснить понятной нашему уму терминологией, потому что наш ум по своим природным функциям считает, что реальность состоит из вещей, вещи можно разбить на мелкие составляющие и объяснить в линейном механическом стиле. Чтобы понять, насколько ошибочно это мнение, достаточно вспомнить, что мы живем в относительном мире и взаимодействуем с другими сознательными существами и вселенной линейным образом. Такова природа ума. Нужно выйти за ее пределы, чтобы найти ответы.
По мнению физиков, жизнь описывается серией срезов: вот вы ребенок, вот вы позавтракали сегодня, вот читаете эту статью, и каждый срез существует неподвижно в своем времени. Мы генерируем поток времени, потому что считаем, что тот же «я», который завтракал этим утром, читает настоящую статью.
Так зачем нам время? Эйнштейн, например, представил безвременной вселенной, которую он помог создать, такой некролог, похожий на утешение по случаю безвременно умершего друга: «Ныне он [друг] покинул этот странный мир чуть раньше меня. Это ничего не значит. Люди вроде нас, верующие в физику, знают, что разница между прошлым, настоящим и будущим – всего лишь устойчивая иллюзия».
|
