Skip to content

22.02.2015

Что следует называть временем

Так что же такое время? Для того чтобы ответить на этот вопрос, нам надо начать с основы всех концепций, то есть с определения сущности времени. Поначалу такой вопрос может показаться странным, но на са­мом деле мы никогда не задумываемся о самом времени. Мы измеряем время на фоне других вещей и явлений. Например, все мы пользуемся термином «теперь». Так мы подразумеваем нынешний момент, точку, в которой будущее переходит в прошлое, но сколько длится «теперь» в терминах времени? Каков его интервал? Одна десятая секунды или на­носекунда (одна десятимиллионная секунды), или пикосекунда (одна тысячная наносекунды, равная одной секунде в 30.000 лет)? А если так, то в самом ли деле «теперь» существует, или же мы (как кажется мне) просто пытаемся осуществить то, чего в действительности нет в том формате, в каком это регистрируют наши чувства или наша философия. Существует только непрерывное «теперь», а не некая воображенная точка, движущаяся секунда за секундой из прошлого в будущее.

 Поэтому нужно предположить, что точка, которая составляет «те­перь», должна заключать в себе самый малый отрезок времени, какой только может существовать, частицу времени, которую невозможно разделить. Практически, эта частица должна быть наименьшим времен-ным интервалом, который можно измерить физически. Этот отрезок будет составлять один цикл перехода в атоме цезия, а атомных часах, что равно 1/9192631770 секунды. А это составляет около наносекунды. Это не означает, что в теории нельзя измерить меньшие отрезки време­ни. Американский физик Уилл ер полусерьезно придумал единицу, ко­торую назвал «секундочкой». Эта единица составляет время, за которое свет пролетает миллион миллиардов миллиардных секунды. Несмотря на то, что этот поразительно короткий интервал измерить невозможно, он все-таки просчитывается как 1/(1 и сорок три нуля) секунды. Может быть, искомый наименьший интервал времени составляет эту цифру?

 Ранее мы уже познакомились с похожим экспериментом, который ученые провели для энергии. Ее «квантовали», то есть свели к изна­чальному пакету или частице квантовой энергии. Это наименьшее ко­личество энергии называют константой Планка, в честь великого не­мецкого ученого 19 века Макса Планка. В наше время ученые полага­ют, что константа Планка — наименьшее пространство, которое только может существовать. Другими словами, у пространства есть границы, и это ограничение, которое вычислил Планк, составляет 10 в минус два­дцать пятой метров. В известном приключенческом фильме «Дорогая, я уменьшил наших детей» главный герой изобретает машину, способную уменьшать людей и предметы. В одном эпизоде эта машина уменьшила кушетку до трех сантиметров в диаметре. Настолько сильно машина уменьшала вещи. Но давайте предположим, что данный механизм уменьшал предметы до бесконечности. Тогда кушетка становилась бы все меньше и меньше, затем съежилась до размеров составляющих ее атомов, электронов и кварков. Однако на отметке в 0.0 (и еще двадцать нулей) 0001 метра процесс остановился бы. Меньше предмет никак не может быть. На этой стадии, по-видимому, все останавливается, в том числе сама реальность. Как бы то ни было, все сущее пребывает в про­странстве. Без пространства ничего быть не может. Что же происходит с самим временем в столь малых величинах? Это частицы времени?

 Физик Финкльштейн придумал для этой частицы термин «хронон». Именно здесь сосредоточена вся философская субъективность времени. Если бы хрононы в самом деле могли существовать как индивидуаль­ные «частицы» времени, то как их можно было бы измерить? Как бы ученый смог вычленить их продолжительность? Для того чтобы опре­делить их размер, ученому пришлось бы использовать временной ин­тервал короче хронона, что невозможно с точки зрения логики. Теперь нам становится ясно, что время больше ни на что не похоже в физиче­ской вселенной. Это единственное «то или другое» (я не могу найти слово, которое бы описывало время удачнее), что измеряется самим собой. У вас может быть фунт яблок или литр бензина, но у вас может быть только секунда в секунду или шестьдесят секунд в минуту. У вре­мени нет внешней точки измерения, кроме ума наблюдателя.

Но разве у всех нас не одна и та же концепция «теперь»? Все мы од­новременно движемся по одной линии времени. К сожалению, мы ли­шены даже этого маленького удобства. Согласно теории относительно­сти, концепция «теперь» не существует. Ближе всего к этому понятию Находится идея «совместного пространства» наблюдателя в простран­стве-времени, но даже она зависит от движения наблюдателя. «Теперь» одного наблюдателя не будет согласовываться с «теперь» другого на­блюдателя.

Один из старых учителей Эйнштейна Минковский придумал термин «пространство-время», пытаясь сделать Особую Теорию Эйнштейна более привлекательной для обывателей. В 1908 году он, читая лекцию, сказал:

Воззрения на пространство и время, которые я хочу показать вам, возникли на почве экспериментальной физики, в ней они черпают свою силу. Эти воззрения очень смелы. Согласно им, пространство само со­бой и время само собой обречены угаснуть, превратившись в простые тени, и только союз двух понятий сохранится как независимая реаль­ность.

Этот союз пространства и времени возникает там, где образуется термин «пространство-время». Минковский представил концепцию четвертого измерения, времени. Мы живем в мире трех измерений: ши­рины, высоты и длины. Представив время измерением, Минковский решительно изменил способ, которым ученые воспринимают реаль­ность. Что же подразумевают ученые, когда они говорят о четырех из­мерениях? Давайте посмотрим на карандаш и тень, которую он отбра­сывает на плоскую поверхность. В нашем трехмерном мире у этого ка­рандаша определенная длина, которую можно измерить линейкой. Эта длина постоянна все время. Однако, если вы станете трясти каранда­шом и при этом наблюдать за его тенью, то обнаружите, что форма и длина тени карандаша на плоской поверхности двухмерного измерения меняются. Изменяя угол наклона карандаша, вы можете превратить его тень в точку, сравнять эту тень с длиной реального карандаша или при­дать ей любую другую длину. Длина тени в двух измерениях зависит от положения карандаша в трех измерениях.

Минковский сказал, что у карандаша также есть четвертая простран­ственная длина, которую он назвал распространением. Однако это рас­пространение происходит не в пространстве, а в пространстве-времени. Таков карандаш, каким он существует во времени. Перемещаясь во времени, карандаш следует тому, что называют «линией мира». Напри­мер, если я захочу сфотографировать карандаш, применив длинную выдержку (скажем, в десятую долю секунды), и стану в момент фото­графирования болтать карандашом, то на снимке вместо изображения карандаша получится продолговатая фигура, длина которой будет зави­сеть от того, насколько далеко я двигал карандаш из стороны в сторону. Глубина этой фигуры будет равна ширине карандаша и будет воспри­ниматься как твердый предмет. Эта фотография покажет линию време­ни карандаша в четырех измерениях. Вообразите, что вы можете дер­жать в руке этот четырехмерный карандаш. Вы могли бы срезать его в любой точке и получить ломтик этого карандаша, каким он был в лю­бой точке в этом интервале за одну десятую секунды. По словам Мин­ковского, все вещи в самом деле существуют в этом четырехмерном состоянии, в том числе и мы с вами. Именно мы вызываем перемеще­ние, а не время. До этого революционного понимания вселенной время воспринималось как поток из будущего в настоящее, а затем в прошлое. Время обтекало нас, словно двигаясь вокруг скал в реке. Минковский и Эйнштейн изменили это понимание. Нет ни прошлого, ни настоящего, ни будущего — все это сотворено человеческим сознанием. Повторяю: именно мы вызываем перемещение, а не время. Воспринимаемый соз­нанием ломтик пространства-времени определяет настоящий момент наблюдателя.

Сознание каждого человека движется словно прожектор, блуждаю­щий по местности в кромешной тьме. Эти крохи местности, которые успел выхватить прожектор, наблюдатель называет прошлым, тогда как те крохи, которые ему еще только предстоит поймать, называются бу­дущим. Четырехмерная пакетная вселенная статична и неизменна. Од­нако сознание пребывает в иллюзии того, что вещи «случаются» по­добно тому, как путешественник, едущий в ночном поезде, видит «про­бегающую» мимо него и исчезающую станцию. Для путешественника эта станция существовала в будущем, «случилась», а затем исчезла в прошлом. На самом же деле станция была неподвижной. Ее постоянное и неизменное существование будет «воспринято» другим поездом, ко­торый едет вдоль своей линии времени.

Итак, Минковский и его студент Эйнштейн не считали пространство и время отдельными понятиями. Они представляют собой продолжение или разные аспекты одного фундаментального «чего-то». Их высшая взаимозаменяемость похожа на равнозначность материи и энергии. Мы живем в своем маленьком пузыре сознания, воспринимая время своим субъективным способом. Мы никогда не можем «разделить» чье-то восприятие времени. Этот «поток» относителен к тому, чем мы считает его. По мнению Минковского, ваше будущее существует сейчас, вам нужно лишь достичь его.

Мысль о том, что будущее уже существует и ждет, когда вы достиг­нете его, сбивает с толку. Эту идею можно развить до предположения о том, что ваше прошлое, пусть вы уже пережили его, все равно остается здесь. Немецкий математик Вей ль изложил свою идею в книге «Про­странство-время-материя»:

Каждая мир-точка (термин Минковского) есть источник двойного конуса: активного будущего и пассивного прошлого. Если в особой тео­рии относительности эти две точки разделены лежащей между ними областью, то вполне возможно, что в настоящем случае конус актив­ного будущего накладывается на конус пассивного прошлого. Таким образом, в принципе теперь можно переживать события, которые будут действенной частью моих будущих решений и поступков. Более того, линия мира (особенно моего тела), несмотря на то, что в каж­дой ее точке есть подобное времени направление, все-таки вполне спо­собна возвращаться в окрестность точки, которую она уже прошла. В результате мы получим спектральный образ мира, который будет го­раздо более страшным, чем причудливые порождения фантазии Хоффмана.

Если мы признаем, что психологическое время порождено нами же, тогда что нам сказать об объективно существующем времени? В амери­канской Морской Обсерватории (штат Вашингтон) есть здание, которое отождествляют просто с цифрой 78. Там внешнее время определяется не наблюдением за луной и солнцем, не по солнечным часам и даже не с помощью кристалла кварца, но посредством крошечной массы эле­мента цезия. В этом здании установлены 50 отдельных атомных часов, и все они отправляют информацию в группу соединенных компьюте­ров. Посреди всех этих мигающих лампочек установлен цифровой мо­нитор с яркими красными цифрами, которые показывают часы, минуты и секунды. По этому экрану весь мир сравнивает часы.

Погрешность этой системы составляет одну миллиардную секунды в год. В 1967 году ученые вычислили регулярный пульс, с которым цезий поглощает и излучает энергию. Он равняется 9.192.631.770 колебаний в секунду. Теперь эта установка официально измеряет мировое время, заменив собой прежний метод вычисления вращения и орбиты Земли. В основе старого метода была секунда, которая равна 1/31556925,9747 года. Благодаря перемене официальный год, измеряемый цезием, отны­не равен уже не 365,242199 дней, а 290.091.200.500.000.000 колебаний атома цезия.

Но и атомные часы нельзя считать абсолютно точными. Земля кача­ется на своей орбите, поэтому эти эталонные часы приходится перена­страивать с тем, чтобы они соответствовали Земному времени. С 1972 года дополнительные секунды добавляют почти каждый год. На этом уровне наносекунды даже объективное, внешнее время начинает коле­баться. А если говорить точнее, то время искривляется. В 1971 году Кафель (Вашингтонский Университет в Сент-Луисе) и Китинг впервые успешно добились этого эффекта. Они позаимствовали из американской Морской Обсерватории, в которой работал Китинг, атомные часы в количестве четырех штук и стали летать с ними ком­мерческими авиарейсами по всему миру, сначала на восток, а затем и на запад. Обычный пассажирский самолет летит очень медленно, менее одной миллионной скорости света. Какой-либо эффект расширения времени на борту самолета был бы весьма незначительным, но часы были столь точными, что могли зафиксировать любой уровень измене­ния, даже предсказанную одну миллионную секунды (микросекунду) в сутки. Они установили, что, когда самолет летел в восточном направле­нии, атомные часы (все четыре аппарата), возвращающиеся в США, в среднем отставали на 59 наносекунд (миллиардных секунды) от атом­ных часов, оставшихся в Обсерватории. Когда же самолет летел в за­падном направлении, атомные часы опережали контрольные часы на целых 273 наносекунды. Эта разница между «восточным» и «запад­ным» вариантами вызвана, как и предсказывал Эйнштейн, вращением Земли, которое создает эффект расширения времени.

Точно такой же эксперимент организовал доктор Аллей из Универ­ситета Мэриленда. В этом опыте он показал, что на время воздействует не только человеческое восприятие, но и земное притяжение. Чем бли­же вы к Земле, тем быстрее течет время. Зимой 1975 года ученые про­вели эксперимент, во время которого сравнили показания двух атомных часов. Одна группа ученых подняла свои атомные часы на высоту девя­ти километров на воздушном шаре над Чесапикским заливом, а другая группа осталась на земле. Часы, поднятые в воздух, теряли несколько миллионных секунды каждый час по сравнению с часами, оставшимися на земле.

Результаты этого эксперимента поднимают вопросы о точности вре­мени. Если время бежит тем быстрее, чем ближе мы к Земле, и мы мо­жем измерять время вплоть до невероятно малых интервалов, тогда мы вполне серьезно можем утверждать, что время бежит быстрее у мало­рослых людей (не будем забывать роль мозга в восприятии времени). По сути, помня о гравитационном притяжении такого крупного объек­та, как солнце, мы можем сделать вывод о том, что время там течет иначе, чем на Земле. Одна секунда на Солнце длится 1,000002 земных секунд. А это означает, что время на поверхности Солнца отличается от времени на поверхности Земли на секунду каждые шесть дней или, по грубым прикидкам, на минуту в год. Таким образом, расхождение во времени между Солнцем и Землей составляет примерно два года каж­дый миллион лет. Поэтому в течение всего периода существования Земли Солнце «потеряет» свыше 9.000 лет по сравнению с Землей. У каждой планеты имеется своя масса, а значит и притяжение, поэтому было бы логично заключить, что каждая планета движется в своем тем­пе времени.

Для того чтобы свидетельствовать эффект расширения времени, во­все не надо лететь на самолете, воздушном шаре или подвергаться му-онной бомбардировке. Многие люди носят доказательство расширения времени очень близко к телу.

Типичный электрон движется вокруг атома водорода со скоростью Примерно в 200 километров в секунду, один процент от скорости све­та. Однако эта скорость гораздо выше скорости более тяжелых атомов за счет более значительных электрических зарядов на ядре. Электрон внутри атомов золота, свинца или урана может вращаться вокруг ядра со скоростью, сопоставимой со скоростью света. Под влиянием эффекта расширения времени и других эффектов теории относительности поведение этих электронов претерпевает важное изменение.

Благодаря эффекту расширения времени золото получило свой осо­бый цвет. Большинство металлов имеют серебристый оттенок, но толь­ко не золото. Свойственный лишь ему блеск и цвет можно объяснить воздействием теории относительности на движение электронов внутри металла, тех самых электронов, которые отражают свет. Конечно же, муоны — странные частицы, но самыми странными частицами следует назвать гипотетические, до сих пор не обнаруженные тахионы.

 Энтони Пик



« »
Read more from ДАЙДЖЕСТ

Share your thoughts, post a comment.

(required)
(required)

Note: HTML is allowed. Your email address will never be published.

Subscribe to comments