Если вы хотите прожить пару лет немного быстрее, чем кто-то другой, вам нужно управляться с пространством-временем. Спутники глобального позиционирования совершают это каждый день, обгоняя естественный ход времени на три миллиардных доли секунды. На орбите время течет быстрее, поскольку спутники находятся далеко от массы Земли. А на поверхности масса планеты увлекает за собой время и замедляет его в относительно небольших масштабах.

Этот эффект называется гравитационным замедлением времени. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация искривляет пространство-время, и астрономы используют это следствие, когда изучают свет, проходящий вблизи массивных объектов.

Но какое отношение это имеет ко времени? Помните - любое событие, происходящее во Вселенной, вовлекает как пространство, так и время. Гравитация не только стягивает пространство, но и время.

Будучи в потоке времени, вы едва ли заметите изменение его хода. Но достаточно массивные объекты - вроде сверхмассивной черной дыры альфы Стрельца, расположенной в центре нашей галактики - будут серьезно искривлять ткань времени. Масса ее точки сингулярности - 4 миллиона солнц. Такая масса замедляет время в два раза. Пять лет на орбите черной дыры (без падения в нее) - это десять лет на Земле.

Скорость движения тоже играет важную роль в скорости течения нашего времени. Чем ближе вы подходите к максимальной скорости движения - скорости света - тем медленнее течет время. Часы в быстро идущем поезде к концу путешествия начнут «опаздывать» на одну миллиардную секунды. Если поезд достигнет скорости в 99,999% световой, за один год в вагоне поезда можно перенестись на двести двадцать три года в будущее.

По сути, на этой идее строятся гипотетические путешествия в будущее в будущем, простите за тавтологию. Но как насчет прошлого? Можно ли повернуть время вспять?

Временные путешествия в прошлое

Мы выяснили, что путешествие в будущее происходит все время. Ученые доказали это экспериментально, и эта идея лежит в основе , которой в этом году исполняется 100 лет. В будущее вполне можно переместиться, вопросом остается только «насколько быстро»? Что касается путешествий в прошлое, то для ответа на этот вопрос нужно взглянуть в ночное небо.

Галактика Млечный Путь шириной примерно в 100 000 световых лет, а значит, свету от далеких звезд нужно преодолеть тысячи и тысячи лет, прежде чем он достигнет Земли. Уловите этот свет, и, по сути, вы просто заглянете прошлое. Когда астрономы измеряют космическое микроволновое излучение, они заглядывают в тот космос, каким он был 10 миллиардов лет назад. Но это не все.

В теории относительности Эйнштейна нет ничего, что исключало бы возможность путешествия в прошлое, но само возможное существование кнопки, которая могла бы вернуть вас во вчерашний день, нарушает закон причинности, или причины и следствия. Когда во Вселенной что-то происходит, событие порождает новую бесконечную цепочку событий. Причина всегда рождается раньше следствия. Просто представьте себе мир, где жертва бы умирала до того, как пуля попадет ей в голову. Это нарушение действительности, но, несмотря на это, многие ученые не исключают возможности путешествий в прошлое.

Например, полагают, что движение быстрее скорости света может отправить назад в прошлое. Если время замедляется по мере того, как объект приближается к скорости света, то может преодоление этого барьера повернет время вспять? Конечно, при приближении к скорости света растет и релятивистская масса объекта, то есть приближается к бесконечности. Ускорить бесконечную массу представляется невозможным. Теоретически, варп-скорость, то есть деформация скорости как таковой, может обмануть универсальный закон, но даже это потребует колоссальных затрат энергии.

А что, если путешествия во времени в будущее и прошлое зависят не столько от наших базовых знаний космоса, а больше от существующих космических феноменов? Давайте взглянем на черную дыру.

Черные дыры и кольца Керра

Покружитесь около черной дыры достаточно долго, и гравитационное замедление времени забросит вас в будущее. Но что, если вы угодите прямо в пасть этого космического монстра? О том, что будет при погружении в черную дыру, мы уже писали, но не упоминали такую экзотическую разновидность черных дыр, как кольцо Керра. Или черная дыра Керра.

В 1963 году новозеландский математик Рой Керр предложил первую реалистическую теорию вращающейся черной дыры. Концепция включает нейтронные звезды - массивные коллапсирующие звезды размером с Санкт-Петербург, например, но с массой земного Солнца. Нейтронные дыры мы включили в список самых загадочных объектов во Вселенной, обозвав их магнетарами. Керр предположил, что если умирающая звезда сколлапсирует во вращающееся кольцо нейтронных звезд, их центробежная сила не даст им превратиться в сингулярность. И поскольку у черной дыры не будет точки сингулярности, Керр посчитал, что вполне можно будет попасть внутрь, без страха быть разорванным гравитацией в центре.

Если черные дыры Керра существуют, мы могли бы пройти сквозь них и . Это как выхлопная труба черной дыры. Вместо того чтобы засасывать все, что только можно, белая дыра будет, напротив, выбрасывать все, что можно. Возможно, даже в другом времени или другой Вселенной.

Черные дыры Керра остаются теорией, но если они действительно существуют, они являются своего рода порталами, предлагающими одностороннее путешествие в будущее или прошлое. И хотя чрезвычайно развитая цивилизация могла бы развиваться таким образом и перемещаться во времени, никто не знает, когда «дикая» черная дыра Керра исчезнет.

Кротовые норы (червоточины)

Теоретические кольца Керра являются не единственным способом возможных «сокращенных» путей в прошлое или будущее. В научно-фантастических фильмах - от «Звездного пути» до «Донни Дарко» - часто рассматривается теоретический мост Эйнштейна — Розена. Вам эти мосты более известны под названием червоточин.

Эйнштейна допускает существование червоточин, поскольку в основе теории великого физика лежит искривление пространства-времени под воздействием массы. Чтобы понять эту кривизну, представьте себе ткань пространства-времени в виде белого листа и согните его пополам. Площадь листа останется прежней, сам он не деформируется, но вот расстояние между двумя точками соприкосновения явно будет меньшим, чем когда лист лежал на плоской поверхности.

В этом упрощенном примере пространство изображается в виде двухмерной плоскости, а не четырехмерной, каким на самом деле и является (вспомним четвертое измерение - время). Аналогично работают и гипотетические кротовые норы.

Перенесемся в космос. Концентрация массы в двух разных частях Вселенной могла бы создать своеобразный туннель в пространстве-времени. В теории этот туннель соединил бы два разных отрезка пространственно-временного континуума между собой. Разумеется, вполне возможно, что какие-нибудь физические или квантовые свойства не дают таким червоточинам зарождаться самостоятельно. Ну или они рождаются и тут же гибнут, будучи нестабильными.

По словам Стивена Хокинга, червоточины могут существовать в квантовой пене - самой мелкой среде во Вселенной. Крошечные туннели постоянно рождаются и разрываются, связывая отдельные места и время на короткие мгновения.

Кротовые норы могут оказаться слишком малыми и кратковременными для перемещения человека, но вдруг однажды мы сможем их найти, удержать, стабилизировать и увеличить? При условии, как отмечает Хокинг, что вы будете готовы к обратной связи. Если мы захотим искусственным образом стабилизировать туннель пространства-времени, радиация от наших действий может его уничтожить, как обратный ход звука может повредить динамик.

Космические струны

Мы пытаемся протиснуться сквозь черные дыры и червоточины, но, может, есть другой способ путешествий во времени с использованием теоретического космического феномена? С этими мыслями мы обращаемся к физику Дж. Ричарду Готту, который изложил идею космической струны в 1991 году. Как следует из названия, это гипотетические объекты, которые могли сформироваться на ранних этапах развития Вселенной.

Эти струны пронизывают всю Вселенную, будучи тоньше атома и находясь под сильным давлением. Естественно, из этого следует, что они дают гравитационную тягу всему, что проходит рядом с ними, а значит объекты, прикрепленные к космической струне, могут путешествовать во времени с невероятной скоростью. Если подтянуть две космические струны поближе друг к другу или расположить одну из них рядом с черной дырой, можно создать то, что называется замкнутой времениподобной кривой.

Используя гравитацию, производимую двумя космическими струнами (или струной и черной дырой), космический корабль теоретически мог бы отправить себя в прошлое. Для этого нужно было бы сделать петлю вокруг космических струн.

Между прочим, квантовые струны сейчас очень горячо обсуждаемые. Готт заявил, что для путешествия назад во времени нужно сделать петлю вокруг струны, содержащей половину массы-энергии целой галактики. Другими словами, половину атомов в галактике пришлось бы задействовать как топливо для вашей машины времени. Ну и, как всем хорошо известно, нельзя вернуться во времени раньше, чем была создана сама машина.

Кроме того, существуют и временные парадоксы.

Парадоксы путешествий во времени

Как мы уже сказали, идея путешествия в прошлое слегка омрачается второй частью закона причинности. Причина следует перед следствием, как минимум в нашей Вселенной, а значит может испортить даже самые продуманные планы путешествий во времени.

Для начала представьте: если вы отправитесь в прошлое на 200 лет, вы появитесь задолго до своего рождения. Подумайте об этом секунду. В течение какого-то времени следствие (вы) будет существовать прежде причины (ваше рождение).

Чтобы лучше понять, с чем мы имеем дело, рассмотрим известный парадокс деда. Вы - убийца, который путешествует во времени, ваша цель - ваш собственный дедушка. Вы проникаете сквозь ближайшую кротовую нору и подходите к живой 18-летней версии отца вашего отца. Вы поднимаете пистолет, но что происходит, когда вы нажимаете на спусковой крючок?

Подумайте. Вы еще не родились. Даже ваш отец еще не родился. Если вы убьете деда, у него не будет сына. Этот сын никогда не родит вас, и вы не сможете отправиться в прошлое, выполняя кровавую задачу. И ваше отсутствие никак не нажмет на курок, тем самым отрицая всю цепочку событий. Мы называем это петлей несовместимых причин.

С другой стороны, можно рассмотреть идею последовательной причинной петли. Она, хоть и заставляет задуматься, теоретически избавляет от временных парадоксов. По мнению физика Пола Дэвиса, подобная петля выглядит следующим образом: профессор математики отправляется в будущее и похищает сложнейшую математическую теорему. После этого выдает ее самому блестящему студенту. После этого перспективный студент растет и учится с тем, чтобы однажды стать человеком, у которого профессор однажды спер теорему.

Кроме того, есть еще одна модель путешествий во времени, которая включает в себя искажение вероятности при приближении к возможности парадоксального события. Что это означает? Давайте вернемся в шкуру убийцы вашего дедушки. Эта модель путешествия во времени может убить вашего дедушку виртуально. Вы можете нажать на курок, но пистолет не сработает. Птичка чирикнет в нужный момент или произойдет еще что-нибудь: квантовая флуктуация не даст парадоксальной ситуации состояться.

И, наконец, самое интересное. Будущее или прошлое, в которое вы отправитесь, попросту может существовать . Представим это как парадокс разделения. Вы можете уничтожить все, что угодно, но на ваш домашний мирок это никак не повлияет. Вы убьете деда, но не исчезнете - исчезнет, возможно, другой «вы» в параллельном мире, ну или сценарий пойдет по уже рассмотренным нами схемам парадокса. Однако, вполне возможно, что такое путешествие во времени будет одноразовым и вы никогда не сможете вернуться домой.

Совсем запутались? Добро пожаловать в мир путешествий во времени.

Что такое время? Вопрос на первый взгляд очень простой. И если задать его обычному человеку, он без запинки ответит: время - это длительность, интервал между какими-то событиями, которые происходят в нашей жизни. И ещё скажет, что измерять время принято в определенной системе единиц. Всё легко и просто.

Вот и подготовку к этой лекции я начала с просмотра сначала простой литературы - с детских энциклопедий, школьных учебников… Очень много полезной информации: времена года и фазы Луны, в чём измеряется время и чем измеряется время (водяные, песочные, солнечные, маятниковые, часы-свеча, механические и электронные), часовые пояса и взаимосвязь времени и пространства, что было до начала времён, Григорианский и прочие календари, насколько важно для учёных понятие времени… Только самого этого понятия нет!

Я обратилась к более серьёзным источникам. И что же говорит наука? В науке присутствует несколько подходов:

Первый - всё очень просто, но почему-то непонятно:

«Время - мера существования материальных живых существ, неживой материи и взаимоотношений между ними», - какая мера? «Мера» бывает разная, что и время, значит, может быть разным?

«Время - совокупность эффектов, производимых Законом Причинности (Каузальности), объективно действующим в нашем мире. Суть этих эффектов заключается в изменении Будущего (следствия) относительно Прошлого (причины)», - вроде и слова все на русском языке, но так коряво.

«Время - одно из основных понятий физики и философии, одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел, а также сознание» - Красивое определение, умные слова, только, действительно, в них больше философии, нежели физики.

Второй подход - тоже не сложно, но тавтология на каждом шагу:

«В быту временем обычно называют время суток» - Причём здесь быт, если мы говорим о времени с точки зрения наук, да и как «время» можно назвать «временем».

«В классической физике: время - непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения просто берётся некая последовательность событий, про которую считается несомненно верным, что она происходит через равные промежутки времени, то есть периодична. Именно на этом принципе и основаны часы.

В квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром.

В обоих случаях «скорость течения времени» не может ни от чего зависеть, а потому тавтологически равна константе.

В математической физике ещё есть неразрешённые вопросы о природе времени. Эти вопросы «не разрешимы, но важны», просто вчитайтесь в текст - тавтология на каждом шагу.

Есть ещё третий подход:

«В специальной теории относительности ситуация кардинально меняется. Время рассматривается как часть единого пространства-времени, и, значит, может меняться при его преобразованиях. Можно сказать, что время становится четвёртой координатой. «Скорость течения времени» становится понятием «субъективным», зависящим от системы отсчёта. Ситуация усложняется в общей теории относительности, где «скорость течения времени» зависит также и от близости к гравитирующим телам» - И, вроде, слова знакомы и, если вдуматься, смысл понятен, и о времени разговор. Но остаётся ощущение, что в чём-то тебя обманули. Нет никакого обмана. Просто за этой софистикой, за пышными словесами прячется непонимание авторов сути ВРЕМЕНИ.

Подытожить всё вышесказанное мне хотелось бы словами одного из философов, жившего в 4 - 5 вв.н.э., Блаженного Августина (354 - 430): «Я точно знаю, что такое время пока не думаю об этом, но стоит мне задуматься, и вот, я уже не знаю, что это такое». («Что такое время? Если никто меня об этом не спрашивает, я знаю, что такое время. Если бы я захотел объяснить спрашивающему - нет, не знаю»)

Неужели всё так плачевно - спросите вы - тогда зачем же мы читаем эту статью? НЕТ.

Теме «Время» посвящено много работ и философов античности, и схоластов средневековья и современных ученых. Физическая сущность времени для ортодоксальной науки и поныне остается за семью печатями… И тем не менее современная наука распределяет большинство известных представлений о времени в две принципиально разные концепции - относительную и вещественную (реляционную и субстанциональную). Согласно реляционной (относительной) концепции в природе нет никакого времени самого по себе, время - это всего лишь отношение или система отношений между физическими событиями, иначе говоря, время есть специфическое проявление свойств физических тел и происходящих с ними изменений. Говоря другими словами: «Время на самом деле так же статично, как и пространство. Течение времени ощущается только тогда, когда крутится киноплёнка и кадры следуют друг за другом. Разверните кинопленку и посмотрите на все кадры вместе. Куда подевалось время? Все кадры существуют одновременно» (В. Зеланд). Другая концепция - субстанциональная (вещественная) - наоборот, предполагает, что время представляет собой самостоятельное явление природы, как бы особого рода субстанцию, существующую наряду с пространством, веществом и физическими полями. Реляционная концепция времени обычно связывается с именами Аристотеля, Г.В.Лейбница, А.Эйнштейна. Наиболее яркими выразителями субстанциональной концепции времени являются Демокрит, И.Ньютон и из современных ученых - Н.А.Козырев, А.И.Вейник.

Сегодня мы более подробно остановимся на субстанциональной концепции времени. Итак: Демокрит… Демокрит Абдерский (др. греч. Δημόκριτος; приблизительные годы жизни: 460 до н. э. - 370 до н. э.) - древнегреческий философ-материалист, ученик Левкиппа, один из основателей атомистики. Обладая энциклопедическими познаниями в период слабого разделения наук, Демокрит был одним из пионеров математики и геометрии.

В «мире» Демокрита единственным событием является изменение положения атомов в пустоте. Изменение положения атомов относительно друг друга называется движением. Однако, движение и время - разные вещи. Время идет, даже когда атомы покоятся (иначе невозможны были бы суждения типа "уже третий час ничего не меняется"). Время - нечто более фундаментальное, нежели движение. В «мире» Демокрита время есть результат движения атомов не относительно друг друга, но относительно бесконечной пустоты.

Пока ещё не очень понятно, но уже прослеживается отделение понятия «времени» от процесса взаимодействия вещественных объектов между собой.

Потом были работы Исаака Ньютона (1643 - 1727), в которых он писал:

Относительное (или обыденное) время есть постигаемая нашими чувствами и «совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности… как-то: час, день, месяц, год», Относительное время - категория эмпирическая. Оно постигается чувствами, используются в обыденной жизни и при наблюдениях.

Абсолютное время есть поток чистой длительности, который не зависит от движения тел. Этот поток неограничен, однороден, непрерывен, одномерен и всегда направлен в одну сторону - в будущее. А потому время определяют одним параметром t (- ∞ < t < ∞). Однородность времени означает, что все законы движения не изменяются с течением времени. Время протекает одинаково во всех точках абсолютного пространства и во всех используемых системах отсчета, так что промежуток времени dt между любыми двумя близкими событиями является инвариантным относительно преобразований систем отсчета (dt = Const).

Итак «поток». Поток обладающий СВОЙСТВАМИ. Но поток обязательно состоит из частиц… Исаак Ньютон намекал о существовании ЧАСТИЦ времени?..

Но давайте обратимся к более современным учёным. Я хотела бы познакомить вас с работами 2-х выдающихся физиков, которые жили и работали в прошлом (XX) веке. И первая из них - это теория времени Николая Александровича Козырева (Ленинградского астрофизика (1908 - 1983), работавшего в Пулковской обсерватории).

Вчем заключается заслуга Козырева? Наверное, в том, что своё умение наблюдать он выстроил в теорию. А наблюдал он за звёздами и за Луной, и два его открытия весьма взаимосвязаны между собой. Всем известно, что внутри звёзд протекают ядерные реакции откуда и образуется столько энергии. Однако еще в 1947 г. Козырев теоретически показал, что внутризвездные ядерные реакции не могут обеспечить расход энергии звездами на миллиарды лет их существования - не хватит!

Решающее же возражение, если не сказать опровержение, идеи ядерных источников звездной энергии принесли опыты Р. Дэвиса, не показавшие ожидаемого потока нейтрино из недр Солнца. В заброшенных шахтах Южной Дакоты на глубине около двух километров были заложены цистерны с четыреххлористым углеродом. Предполагалось регистрировать атомы радиоактивного аргона, которые могли возникнуть из атомов соответствующего изотопа хлора под действием солнечных нейтрино. Можно было надеяться, что этим путем удастся начать непосредственное изучение недр Солнца, и таким образом положить начало "нейтринной астрономии". Даже отрицательный результат опытов, а этот результат был именно отрицательным, в некотором смысле оправдал надежды учёного. Действительно, слабый поток нейтрино свидетельствует о том, что температура внутри Солнца ниже предполагавшейся и что интенсивность идущих там ядерных превращений не может обеспечить энергию Солнца.

Звезды во Вселенной существуют всюду. Поэтому причина их жизнеспособности должна иметь такую общность, которую имеют только пространство и время. Но в свойствах пространства нельзя усмотреть этой возможности потому, что пространство - это пассивная арена, где разыгрываются события Мира. Остается заключить, что время помимо пассивного, геометрического свойства, измеряемого часами, обладает еще и активными, физическими свойствами, благодаря которым время может взаимодействовать с материальными системами и препятствовать переходу их в равновесное состояние. Таким образом, время оказывается явлением Природы, а не просто четвертым измерением, дополняющим трехмерное пространство.

Но это звёзды, Луна - не звезда. В недрах Луны (и планет) не могут происходить ядерные реакции. Этот вывод никем не оспаривается. Однако любые запасы внутренней энергии, образовавшиеся при формировании такого тела, как Луна (включая запасы радиоактивных элементов), должны иссякнуть за 4-5 млрд. лет его существования. Вот почему Луна должна быть мертвой, чего не хотел признавать Козырев, потому как доказал наличие тектонической активности Луны. Согласно его теории, небесные тела (и планеты, и звезды) представляют собой машины, которые вырабатывают энергию, а "сырьем для переработки" служит время. Оно, в силу особых физических свойств, способно продлить активность и жизнеспособность объекта: чем дольше существует объект, тем больше обретает способность к продолжению существования.

Сначала слово "время" появилось в речах и статьях робко, крайне предположительно. Затем оно внедрялось все более настойчиво, надежно, твердо. Я говорила, что Козырев умел наблюдать и что он был физиком, а как каждый физик он знаком со вторым началом термодинамики и выводом из него: «энтропия Вселенной как замкнутой системы стремится к максимуму, и, в конце концов, во Вселенной закончатся все макроскопические процессы. Это состояние Вселенной получило название «тепловой смерти».

Если не понятно - я объясню: энтропия - это показатель внутренней неупорядоченности системы, «стремление к хаосу». Все, что нас окружает в физическом мире, может быть представлено, как система или структура, состоящая из своих составляющих, атом состоит из ядра и электронов, молекула из атомов и т.д. Так вот любая система или структура с течением времени стремиться распасться на составляющие (разложиться, разрушиться), есть ещё такая формулировка - «перейти в равновесное состояние». Внешне это выглядит, как старение, увядание и смерть системы. Ярким пример примером может послужить бумага. Если бумагу длительное время хранить (например в архиве) она превращается в прах, т.е. в ничто. Да разве дело только в истлевшей бумаге, изношенном платье, развалинах дома? Основываясь на энтропию, НАШ МИР давно должен был бы выглядеть, как опустошенная пустыня, т.е. все давно должно распасться на свои составляющие. Но мы смотрим вокруг и видим, что прекрасный мир продолжает свое существование. Итак: энтропия в мире есть, а мир существует, как известно очень и очень давно.

Козырев делает следующий вывод: в физическом мире существует дополнительный вид энергии, который приостанавливает действие энтропии. Что же это за энергия? Предположение Николая Александровича превратилось в утверждение, аксиому. Это энергия времени.

Козырев рассуждал дальше: если время существует объективно, то оно должно обнаруживаться в действии на материальные системы и, значит, активно воздействовать на вещество, т.е. обладать активным свойством. Одним из таких свойств может быть направленный ход времени, т. е. различие будущего от прошедшего. И, вообще, Козырев был физиком, если вы не забыли. И как самый обычный физик он смотрел на мир сквозь призму постулата причинно-следственных связей, который гласит:

1. причина всегда предшествует следствию,
2. для того чтобы причина преобразовалась в следствие должен пройти сколь угодно малый, но не равный нулю промежуток времени,

3. для того чтобы причина переросла в следствие должна подействовать какая-то сила.

Именно эту силу Козырев назвал энергией времени. Вот так: причина перерастает в следствие не только с течением времени, а и с помощью энергии времени. Уже который раз мы сталкиваемся со словосочетанием «энергия времени». Николай Александрович, прекрасно зная, что любой вид энергии движется в прямом и обратном направлении, в своих рассуждениях сделал упор на слово «энергия» - и как вывод: ход времени, течение времени может иметь как прямую, так и обратную направленность. Но обязательно должно выполняться условие: Причина всегда стоит перед Следствием. Это закон нашего мира.

Любые рассуждения остаются всего лишь философией, пока не сопряжены с математическим аппаратом. Вот и Козырев попытался графически изобразить свой вывод, он перебрал все возможные варианты, которые соответствовали бы требованию: если мы из точки следствия рассматриваем причину, при любом направлении ход Времени должен быть направлен в нашу сторону. При этих условиях геометрия даёт единственное решение.

Течение времени - это линейная скорость при вращательном движении. Это значит: если ход времени движется по часовой стрелке, то линейная скорость направлена от причины к следствию, если течение времени вращается против часовой - то линейная скорость опять же направлена от причины к следствию. Но это мы смотрим на схему и видим конечный вариант, готовое решение, а Козыреву (повторюсь) пришлось пересмотреть огромное число вариантов. В результате им было установлено, что энергия времени движется вращательно.

Все эти рассуждения Николай Александрович выразил следующими словами: «Ход времени неразрывно связан с причинностью, являющейся важнейшим свойством Мира, по крайней мере, в его макроскопическом аспекте. Действительно, причина находится всегда в прошлом по отношению к следствию, а следствие - в будущем по отношению к причине. Возможность отличить причину от следствия является основой научного естествознания. Первоначальный толчок, который выводит систему из равновесного состояния, является причиной, которая по свойствам причинности вызывает многочисленные следствия. Если течение времени, т. е. его направленность, существует независимо от нашего восприятия, как некоторая физическая реальность, то, действуя на материальные системы, оно будет препятствовать переходу их в равновесное состояние. Поэтому равновесное состояние является несуществующей в Мире абстракцией. В реальной же системе всегда может быть обнаружено различие будущего от прошедшего. Звезды не охлаждаются до равновесия с окружающим пространством, потому что этому препятствует текущее время. Значит, огромные массы вещества звезд перерабатывают время и превращают его в излучение. Наблюдая звезды в небе, мы видим не проявление разрушительных сил Природы, а проявление творческих сил, приходящих в Мир через время. Поэтому и энергию, которую дают ветер, течение воды или даже внутреннее тепло Земли, через Солнце или Землю приносит нам время. Необходимо еще из известных свойств причинности извлечь, возможно, более конкретные представления о том, что такое ход времени и чем он может быть измерен.

Ход времени должен измеряться величиной, имеющей определенный знак, отвечающий существующей в Мире его направленности. Меняя знак, мы будем иметь возможность дать определение хода времени при его противоположной направленности, что логически совершенно необходимо. Кроме знака должна существовать еще и мера хода времени, определяющая темп, с которым течет время. Так как ход времени проявляется в причинных связях, то его меру следует искать в свойствах причинности. Следствие всегда наступает с запаздыванием по отношению к причине. Поэтому между ними всегда существует различие во времени. Но есть еще и другое важное обстоятельство: причина всегда приходит со стороны. Следовательно, между причиной и следствием должно существовать и пространственное различие. Поэтому, беря для них отношение разностей пространства и времени, получаем величину, имеющую размерность скорости, которая и может служить мерой хода времени. Действительно, по этому определению ход времени получается бесконечно большим, когда причины мгновенно дают следствия, т. е. когда они при пространственном различии совпадают во времени. Именно таким образом механика Ньютона представляет передачу действия в системе материальных точек. Получается вполне разумное определение хода времени как скорости превращения причины в следствие. Эта скорость может быть абсолютной, универсальной постоянной с направлением по линии действия причины. Но чтобы иметь определенный знак, она не может быть обычной скоростью. Действительно, выбор пространственного направления совершенно произволен, и поэтому нельзя с определенным знаком абсолютное различие во времени привязать к различию в пространстве. Но наше пространство обладает замечательным свойством абсолютного различия правого и левого винта. Поэтому ход времени будет иметь определенный знак, если он измеряется не просто скоростью, а линейной скоростью поворота вокруг оси, совпадающей с направлением действия причины. Тогда с позиции следствия этот поворот, связанный с причиной, может происходить или по, или против часовой стрелки. Если условиться, один из этих поворотов считать положительным, а другой отрицательным, то ход времени будет иметь знак, не зависящий уже от нашего произвола»

Сделаем небольшое отступление и представим, как будет выглядеть мир с обратным ходом времени. Как написал Николай Александрович - представить мир с обратным ходом времени, как прокрученного, заснятого какого-то сюжета в обратном направлении, нельзя. Во-первых, энергия времени движется не прямолинейно, а вращательно, а во вторых это приводит к абсолютно абсурдному миру. Потому что если даже взять на примере человека, все у нас устроено так, что мы должны двигаться, если мы будем двигаться назад, затруднено будет не только наше перемещение, но и выполнение каких-то элементарных работ. И опять же теоретически, Козыревым было установлено, что мир с обратным ходом времени это не что иное, как зеркальное отображение нашего мира.

Так впервые Николай Александрович обнаружил взаимосвязь понятий «время» и «зеркала». Кстати очень интересный пример по прямому и обратному ходу времени описан в произведении братьев Стругацких «Понедельник начинается в субботу» (А-Янус и У-Янус).

Но мы говорили о вращательном движении времени. В нашем мире, кроме правила винта, есть достаточно доказательств этому вращению. Самый простой - это асимметричность, которая широко распространена у животных и растений. Морфология животных и растений дает многочисленные примеры асимметрии, отличающей правое от левого и независящей от того, в каком полушарии Земли существует организм. Например, у моллюсков раковины почти всегда закручены в правую сторону; микробы образуют колонии определённой спиральной структуры; у растений в проводящих сосудах всегда предпочтительна левая спираль. Асимметрия организмов проявляется не только в их морфологии. Известно воздействие на организм право- и левовращающих молекул. Так, например, левовращающая глюкоза почти не усваивается организмом. Открытая Луи Пастером химическая асимметрия протоплазмы показывает, что асимметрия является основным свойством жизни. Действительно, биология особенно наглядно показывает отличие Мира от зеркального отображения. Упорно передающаяся по наследству асимметрия организмов не может быть случайной - это очевидно. И так же очевидно, она является следствием законов природы, в которых асимметрия появляется из-за направленности Времени. Но в своих рассуждениях Николай Александрович пошёл дальше - асимметрия организмов может быть не только пассивным следствием этих законов. Скорее всего, при определенной асимметрии, соответствующей данному ходу времени, организм приобретает дополнительную жизнеспособность, т. е. может его использовать для усиления жизненных процессов.

Сначала это была голая теория, рожденная у Козырева в голове, но в дальнейшем она подтвердилась опытным путем. Причём опыт должен быть простейшим, чтобы доказать принципиальную возможность воздействия времени на материальную систему. Значит, в опыте достаточно иметь систему, которую можно рассматривать как систему материальных точек, отвлекаясь от ее частных физических свойств. Поэтому необходимо и достаточно начинать с опытов элементарной механики.

А что у нас в механике самое элементарное, да ещё и может вращаться? Волчок (детская игрушка - юла). Только для своих опытов Николай Александрович использовал ГИРОСКОП - твердое вращающееся тело. Гироскоп был установлен на рычажные весы, и когда его раскрутили против часовой стрелки, вес гироскопа уменьшился на 5-10 мг. При вращении же по часовой стрелке никаких изменений веса не наблюдалось. Козырев учёл все силы, которые действуют на гироскоп, и искусственно добавил ещё одну - силу энергии времени. И установил:

Если направление вращения гироскопа совпадает с направлением движения энергии времени, то, по нашим физическим законам, образуется дополнительная сила, которая воздействует снизу;

Если же направление вращения не совпадает с направлением движения энергии времени - никаких дополнительных сил по нашим физическим законам не образуется.

Вот таким простым опытом, а этот опыт перепроверяли множество раз, Козырев доказал правоту всех своих теоретических выкладок. Ну а на данном примере, в частности - в нашем мире вращательный момент течения времени направлен против часовой стрелки.

В дальнейшем Николаем Александровичем было установлено, что энергия времени имеет такой показатель, как плотность. Поскольку изучается явление такой общности, как время, то опять же достаточно взять самый элементарный механический процесс. Например, растяжение закрепленной тугой резины. Получается система с двумя полюсами: источником работы и приемником, то есть причинно-следственный диполь. Используя маятник в роли датчика (который может больше или меньше отклоняться при приближении к нему растягивающимся или закреплённым концом тугой резины), Козырев установил, что в точке причины плотность всегда уменьшается, а в точке следствия, плотность энергии времени всегда увеличивается и создается впечатление, что в точке следствия, энергия времени излучается. Вот как он описывает этот опыт: «По-видимому, кроме хода С времени существует еще и переменное свойство. Это свойство может быть названо плотностью или интенсивностью времени. Оно напоминает интенсивность света, характеризующую свет, помимо постоянной скорости его распространения. В качестве прибора можно взять тот длинный маятник, на котором при вибрации точки подвеса получалось отклонение к югу из-за сил хода времени, вызванных вращением Земли. Вибрации надо настроить таким образом, чтобы возникал не полный эффект отклонения к югу, а только лишь тенденция появления этого эффекта. Оказалось, что эта тенденция заметно возрастает и даже переходит в полный эффект, если к телу маятника или к точке подвеса приближать приемник возбуждающей системы. С приближением же другого полюса (двигателя) появление на приборе эффекта неизменно затруднялось. При близком расположении двигателя и приемника должна быть компенсация их влияния, и действительно, тогда никаких дополнительных эффектов на приборе не получалось. Влияние полюса на прибор оказалось не зависящим от направления, то есть от положения места полюса относительно маятника».

Проявление активных свойств времени, т.е. влияние времени на материю, Козырев изучал также на простых экспериментах с резистором и ударением твёрдых тел, в которых наблюдалось изменение электропроводности резистора и уменьшение веса при ударе тел с необратимой деформацией.

На самом деле Николай Александрович провёл огромное число опытов, меняя не только саму схему, но и сопутствующие условия: температуру, экранирование, изоляцию… Он учёл и влияние окружающих предметов, и протекание в непосредственной близости различных процессов (например, таких как растворение соли в воде), и, даже, влияние времени года и Солнечной активности на результат эксперимента.

Но давайте ещё вернёмся к опыту с резиной. Растяжение вызывает стремление к сжатию (действие равно противодействию), т. е. ход времени не может вызвать одиночную силу - он обязательно даёт пару противоположно направленных сил. А если мы вспомним о свойствах причинности, то неизменно придём к закону сохранения импульса. Иными словами, время не несет импульса. (Отсутствие импульса, вероятно, и является тем основным свойством, которым время отличается от материи.)

Со временем теоретические догадки и результаты экспериментов получили прочное математическое обоснование, с которым любой желающий может самостоятельно ознакомиться в работах Н.А.Козырева, а мне хотелось бы остановится на ещё одной серии опытов, для которых была создана установка, которая называлась: «Зеркала Козырева». Это семь вогнутых, алюминиевых зеркал, установленных по кругу таким образом, что фокус отображения сводится в одну точку. В эту точку помещали человека (а, как истинные ученые коллеги Козырева проводили эксперименты над собой) и, начинали наблюдать, что же с ним будет происходить? Если человек в этой системе находился не длительное время, то возникало легкое беспокойство и не очень хорошее физическое

Вы можете превратить яйцо в омлет, но невозможно сделать из омлета яйцо. Поразмыслите над этим примером и его связью с таким понятием, как время.

Канадский музыкант Сэм Робертс поёт: «Время - увёртливая рыбка». Понимание времени сложно сформулировать. Философы и даже лингвисты имеют право на свою трактовку в равной степени с физиками.

Ниже приводятся некоторые попытки сформулировать концепцию времени, некоторые интересные факты о времени и взгляд на мир без времени.

Время и хаос

Австрийский физик Людвиг Больцман в 1870 г. высказал идею, в которой время ассоциировалось с беспорядком. Физик Шон Кэрролл в 2010 г. пояснил: «Если вы аккуратно разложите листы бумаги на своём столе и уйдёте, то рано или поздно на столе возникнет беспорядок. Вы бы очень удивились, если бы наоборот разбросанные листы сами собой легли ровными стопочками.

Физик Шон Кэрролл: «Если вы аккуратно разложите листы бумаги на своём столе и уйдёте, то рано или поздно на столе возникнет беспорядок. Вы бы очень удивились, если бы наоборот разбросанные листы сами собой легли ровными стопочками». Фото: Shutterstock*

Фактически наблюдаемая нами Вселенная зародилась 13,7 миллиарда лет назад из состояния идеального порядка... Вселенная напоминает заводную игрушку, которая медленно движется по инерции на протяжении последних 13,7 миллиарда лет, постепенно останавливаясь».

Четвёртое измерение

Альберт Эйнштейн представлял время-пространство как четвёртое измерение, отдельное от нашего трёхмерного пространства.

Альберт Эйнштейн. Фото: Oren Jack Turner

Конец времени

Д-р. Джулиан Барбур, независимый физик, считает, что следующим большим шагом в физике могло бы стать упразднение времени.

«Объединение общей теории относительности и квантовой механики могут сыграть в этом свою роль... Мы придём к пониманию, что времени не существует, - пишет он в своей книге "Конец времени". - Безусловно, многие люди посчитают абсурдной идею о том, что времени не существует. Я не отрицаю могущественного явления, которое мы наделили названием время. Но что это такое на самом деле? Я считаю, что настоящее явление слишком отличается от представлений людей о нём. Без упоминаний слово "время", вам бы не пришло в голову называть его так».

Он продолжает: «Размышления о личной жизни навели меня на мысль, что мы должны ценить настоящее. Оно действительно существует и гораздо прекраснее, чем мы осознаём. Как говорили римляне: "Carpe diem - живи одним днём"».

Как будет выглядеть мир без времени? «Совсем не так, что мы вдруг ощутим, что время остановилось, - пишет д-р. Барбур. - Наоборот, новые, не подвластные времени принципы объяснят, почему мы ощущаем течение времени. Я думаю, мы должны перейти в другую, более высокую реальность, где ничто: ни Небо, ни Земля - не движутся. Царство покоя».

Какую роль играет восприятие? Существуют ли культуры, в которых нет концепции о времени?

Время не движется одинаково для всех в самом буквальном смысле этого слова. Если поместить сверхточные часы на каждом этаже высотного здания, окажется, что на нижних этажах время идёт медленнее, чем на верхних. Эта разница во времени составляет сущее мгновение, одну миллиардную долю секунды, такой пример приводится в докладе National Geographic.

Особенности восприятия также порождают различия.

В языке племени амондава отсутствует слово «время»

Племя амондава, живущее в Амазонии, имеет уникальное восприятие времени. У них отсутствует представление о событиях, происходивших в прошлом или которые должны произойти в ближайшем будущем. В их языке не существует слова «время» и слов, обозначающих временные промежутки, например «месяц» или «год».

«Нельзя сказать, что это «люди без времени» или «вне времени, - говорит Крис Синха, профессор психологии языка из Университета Портсмута в Англии, в интервью Би-би-си 2011 г. - Представители племени амондава, как и другие люди, могут говорить о событиях и их последовательности.

Чего мы не смогли обнаружить у них - это представления о времени, как о чём-то независимом от событий, которые происходят одновременно с ним; у них нет понятия о времени, как нечто таком, что сопровождает события».

Индейцы хопи

Индейцы хопи. Фото: Shutterstock*

Лингвист Бенджамин Ли Уорф (1897-1941) был большим сторонником относительного времени. В работе «Наука и лингвистика» он пишет, что язык индейцев племени хопи «может быть назван безвременным языком... он не делает различий между настоящим, прошлым и будущим».

Утверждения Ворфа позднее были подвергнуты сомнениям, но многие лингвисты согласились, что в языке хопи другое представление о времени, чем в индоевропейских языках.

В китайском языке нет настоящего, прошедшего и будущего времён, но есть слова, указывающие на время, например «раньше» и «позже». Лингвисты расходятся во мнении, определяет ли язык, на котором говорит человек, его паттерн мышления.

Африканцы и будущее

Кенийский философ Мбити считает, что восприятие времени у африканцев негативно влияет на развитие континента. «В традиционном африканском мышлении отсутствует концепция о том, что история движется «вперёд» по нарастающей... В результате у жителей Африки отсутствует «вера в прогресс», идея о том, что развитие человеческой деятельности и достижения движутся от нижней точки к высшим ступеням. Люди не делают планов на будущее и «не строят воздушные замки», говорит он.

Африканцы понимает смену сезонов или другие подобные естественные явления, но у них нет представления о долговременном планировании или мыслей о будущем, считает Мбити. Он говорит, что его идеи несовершенны и требуют дополнительного анализа, но с его точки зрения, если позволить африканцам понять такую концепцию, как «будущее», это могло бы способствовать развитию континента.

Философ Аврелий Августин: «Если никто меня не спрашивает, я знаю, что такое время, но когда мне задают такой вопрос, мне нечего ответить». Картина Юстуса ван Гента, 1474 г., Лувр.

Время основано на секундах, минутах и ​​часах. В то время как основа для этих единиц изменялась на протяжении всей истории, корни их прослеживаются еще в древнем государстве Шумере. Современная международная единица времени определяется электронным переходом атома цезия. Но что из себя представляет эта физическая величина?

Время измеряет прогресс событий

Время — это измерение прогрессирования событий. Физики определяют эту величину как прогрессирование событий из прошлого в настоящее и в будущее. В принципе, если система неизменна, она вне этого показателя. Время можно рассматривать как четвертое измерение реальности, используемое для описания событий в трехмерном пространстве. Это не то, что мы можем видеть, ощущать или вкушать, но мы можем измерить его прохождение.

Стрелка показывает, что время перемещается из прошлого в будущее, а не наоборот

Стрелка на часах показывает, что время перемещается из прошлого в будущее, а не в другом направлении. Физические уравнения работают одинаково хорошо, идет ли величина вперед, в будущее (положительное время), или назад, в прошлое (отрицательное время). Однако в естественном мире эта величина имеет одно направление. Вопрос о том, почему она необратима, является одним из самых больших неразрешенных вопросов в науке.

Одно из объяснений состоит в том, что естественный мир следует законам термодинамики. Второй закон термодинамики гласит, что в замкнутой системе ее энтропия остается постоянной или возрастает. Если Вселенная считается замкнутой системой, ее энтропия (степень беспорядка) никогда не может уменьшиться. Другими словами, время не может вернуться к точному состоянию, в котором оно было в более ранней точке. Эта величина не может двигаться назад.

Замедление или ускорение

Время точно отсчитывают исправные часы. В классической механике оно везде одинаково. Однако из специальной и общей теории относительности Эйнштейна мы знаем, что величина — относительное понятие. Показатель зависит от системы отсчета наблюдателя. Это может привести к субъективному замедлению, когда время между событиями становится длиннее (расширяется), чем ближе одно из них к скорости света.

Движущиеся часы работают медленнее, чем стационарные, причем эффект становится более выраженным, когда движущийся механизм приближается к скорости света. Часы на орбите Земли записывают время медленнее, чем на ее поверхности, частицы мюона распадаются медленнее при падении, а эксперимент Майкельсона-Морли подтвердил сокращение длины и расширение величины.

Параллельная реальность способствует избеганию временного парадокса при путешествии во времени

Временного парадокса при путешествии во времени можно избежать, отправляясь в параллельную реальность. Путешествие означает перемещение вперед или назад в разные моменты, подобно тому, как вы можете перемещаться между разными точками в пространстве. Прыжки вперед во времени происходят в природе. Космонавты на космической станции подвергаются ускорению, когда они возвращаются на Землю и замедляют движение по отношению к станции.

Существующие проблемы

Однако путешествие во времени создает проблемы. Одна из них — причинность, или причинно-следственная связь. Перемещение назад может спровоцировать временной парадокс.

«Парадокс дедушки» — классический пример в науке. Согласно ему, если вы вернетесь назад и убьете своего деда, прежде чем родится ваша мать или отец, вы можете предотвратить свое собственное рождение.

Многие физики считают, что путешествие во времени в прошлое невозможно, но существуют такие решения парадокса, как путешествие между параллельными Вселенными или точками ветвления.

Восприятие физической величины

Старение влияет на восприятие времени, хотя ученые с этим положением не согласны. Человеческий мозг способен отслеживать время. Супрахиазматические ядра мозга — это область, ответственная за ежедневные или циркадные природные ритмы. Нейростимуляторы и наркотики значительно влияют на его восприятие. Химические вещества, которые возбуждают нейроны, заставляют их функционировать быстрее, в то время как снижение работы нейронов замедляет восприятие времени.

В основном, когда вам кажется, что все вокруг ускоряется, мозг продуцирует больше событий в течение определенного интервала. В этом отношении время действительно кажется летящим, когда вы весело проводите время. Но оно, похоже, замедляется во время чрезвычайных ситуаций или опасности.

Ученые из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне говорят, что работа мозга фактически не ускоряется, но такая область, как амигдала, становится более активной. Амигдала — это часть мозга, которая отвечает за создание воспоминаний. По мере того как формируется больше воспоминаний, время кажется затянутым.

Тот же феномен объясняет, почему пожилые люди, кажется, воспринимают время в более быстром темпе, чем, когда они были моложе. Психологи полагают, что мозг формирует больше воспоминаний о новых переживаниях, чем о знакомых. Поскольку в поздний период жизни новых воспоминаний все меньше, то время в восприятии пожилого человека, кажется, проходит быстрее.

Начало и конец времени

Все больше ученых склоняется к тому мнению, что наша Вселенная зародилась в результате мощнейшего взрыва определенной условной точки, в которой не отмечалось таких показателей, как масса, время и пространство.

Астроном Стивен Хокинг и его коллега из Кембриджа Нейл Турок предполагают, что изначально была идея, из которой родилось слово. Именно в этих двух понятиях и заключалось время и пространство.

Неизвестно, имеет ли время начало или конец. Что касается Вселенной, то время в ней началось. Начальная точка была 13 799 миллиардов лет назад, когда произошел Большой взрыв. Свидетельством этого процесса является реликтовое излучение в пространстве и положение разбегающихся галактик. В это время и начинают осуществляться переходы от одного уровня природной организации к другому — от ядра к атому, а затем молекуле, из которой и появилась живая материя.

Мы можем измерять космическое фоновое излучение как микроволны от Большого взрыва, но не было отмечено никакого излучения с более ранним происхождением.

Один из аргументов о происхождении времени состоит в том, что если бы оно бесконечно расширялось, то в этом случае ночное небо было бы заполнено светом старых звезд.

Будет ли конец времени?

Ответ на этот вопрос неизвестен. Если Вселенная расширяется вечно, время будет продолжаться. Если произойдет новый Большой взрыв, наша временная линия закончится, и начнется новый отсчет. В экспериментах по физике частиц случайные частицы возникают из вакуума, поэтому кажется, что Вселенная не станет статической или вневременной. Время покажет…

Каждый школьник знает, что время есть. Но для каждого школьника наступает момент, когда он сталкиваются с парадоксами, которые лежат непосредственно за нашим каждодневным пониманием времени. Я вспоминаю, как будучи ребенком я был внезапно поражен вопросом о том, могло ли время закончиться или оно должно длиться вечно. Оно должно закончиться, ибо как мы можем представить себе бесконечность существования, протянувшуюся перед нами, если время безгранично? Но если оно исчезнет, что случится потом?

Я изучал вопрос, что такое время, большую часть моей взрослой жизни. Но вначале я должен признать, что я не ближе к ответу теперь, чем я был тогда. Действительно, даже после всего этого исследования, я не думаю, что мы можем ответить даже на простой вопрос: «Что такое время?» Возможно лучшее, что я могу сказать о времени, должно объяснить, насколько углубилась для меня эта тайна, поскольку я попытался противостоять ей. Вот другой парадокс о времени, который начал меня волновать только после взросления. Все мы знаем, что часы показывают время. Но часы - это сложные физические системы и, следовательно, они подвергаются дефектам, поломкам и разрушениям. Если я возьму двое каких-нибудь настоящих часов, синхронизирую их и позволю им «бежать», то после некоторого времени они будут расходиться в том, который час.

Так какое из них измеряет реальное время? Действительно, существует ли единственное, абсолютное время, которое, хотя измерено недостаточно хорошо какими-нибудь реальными часами, является истинным временем мира? Что мы подразумеваем, когда мы говорим, что некие часы бегут медленнее или быстрее? С другой стороны, что это может означать, когда мы говорим, что нечто такое — как абсолютное время — существует, если оно никогда не может быть точно измерено?

Вера в абсолютное время поднимает другие парадоксы. Текло бы время, если бы ничего не было во Вселенной? Если бы все остановилось, если бы ничего не происходило, то время продолжило бы течь? С другой стороны, возможно нет никакого единственного абсолютного времени. В этом случае, время только то, что измеряют часы и, поскольку есть много часов, а они все, в конце концов, расходятся, есть много времен. Без абсолютного времени мы можем только сказать, что время определяется в зависимости от того, какие часы мы выбрали для использования.

Это, кажется, привлекательная точка зрения, потому что она не принуждает нас верить в некоторое абсолютное течение времени, которое мы не можем наблюдать. Но это приводит к проблеме, как только мы немного углубимся в науку. Одной из вещей, которые описывает физика, является движение, и мы не можем постигнуть движения без времени. Таким образом, понятие времени является основным для физики. Позвольте мне взять самый простой закон движения, которое было изобретено Галилеем и Декартом, а формализовано Исааком Ньютоном: тело без сил, действующих на него, перемещается по прямой линии с постоянной скоростью. Давайте не волноваться здесь о том, что такое прямая линия (эту проблему места, которая очень похожа на проблему времени, я не буду обсуждать здесь). Чтобы понять, что утверждает этот закон, мы должны знать то, что означает выражение «перемещать на постоянной скорости». Это понятие включает понятие времени, поскольку нечто двигается на постоянной скорости, то есть когда равные дистанции преодолены за равные отрезки времени.

Мы можем тогда спросить: Благодаря какому времени движение будет постоянным? Это время каких-то определенных часов? Если да, откуда мы знаем какие это часы? Мы должны конечно определиться, потому что, как мы уже знаем, все реальные часы в конечном счете выйдут из синхронизации друг с другом. Или же предпочтительнее закон, который отсылает к идеальному, абсолютному времени?

Предположи, что мы выбрали точку зрения, согласно которой закон относится к единственному, абсолютному времени. Это решает проблему выбора, какие часы использовать, но он поднимает другую проблему, поскольку никакие реальные, физические часы не совершенны в измерении этого предполагаемого, идеального времени. Как мы можем действительно убедиться, верно ли утверждение закона, если у нас нет никакого доступа к этому абсолютному, идеальному времени? Как мы можем сказать, происходит ли некоторое очевидное ускорение или замедление некоторого тела в определенном эксперименте из-за отказа закона, или только из-за дефекта используемых нами часов?

Ньютон, когда сформулировал свои законы движения, хотел решить проблему часов, устанавливая существование абсолютного времени. Делая это, он пошел против суждений своих современников, таких как Декарт и Лейбниц, которые придерживались той точки зрения, что время должно быть только аспектом отношений среди реальных вещей и реальных процессов в мире. Возможно им принадлежит лучшая философия, но Ньютон известен лучше чем кто-либо другой в то время, как единственный веривший в абсолютное время для своего закона движения, включая тот, что мы обсуждали. Действительно, Альберт Эйнштейн, который сверг Ньютоновскую теорию времени, высоко оценил «храбрость Ньютона и решение» идти против того, что является лучшим философским аргументом, и делает предположения, которые он должен был сделать, чтобы изобрести физику имеющую смысл.

Этот спор об абсолютном времени и времени как аспекте отношений вещей, может быть проиллюстрирован следующим образом. Представьте себе, что Вселенная представляет собой сцену, на котором струнный квартет, или джазовая группа собирается сыграть. Сцена и зал в настоящее время пусты, но мы слышим тиканье, поскольку кто-то забыл после последней репетиции выключить метроном в углу оркестровой ямы. Метроном, тикающий в пустом зале, является предполагаемым абсолютным временем Ньютона, которое продолжается вечно с фиксированным темпом, до и независимо от чего-нибудь реально существующего или происходящего во Вселенной. Музыканты входят, Вселенная внезапно перестает быть пустой, но находится в движении, и они начинают свою игру. Теперь время, которое возникает в их музыке, не является абсолютным временем метронома; это относительное время, основанное на развивающихся реальных отношениях между музыкальными мыслями и фразами. Мы знаем, что это так, поскольку музыканты не слушают метроном, они слушают друг друга, и через свой музыкальный обмен, они создают время, которое уникально для их места и момента во Вселенной.

Но все это время в углу тикает метроном, неуслышанный создателями музыки. Для Ньютона время музыкантов, относительное время, является тенью истинного, абсолютного времени метронома. Любой услышанный ритм, так же как след любых реальных физических часов, всего лишь недостаточно хорошо отслеживает истинное абсолютное время. С другой стороны, для Лейбница и других философов, метроном - фантазия, которая ослепляет нас; единственное время - ритм, который музыканты создают вместе. Споры между абсолютным и относительным временем отражают историю физики и философии, и противостоят нам теперь, в конце двадцатого века, поскольку мы пытаемся понять, какое понятие пространства и времени должно заменить Ньютоновское. Если нет никакого абсолютного времени, то Ньютоновские законы движения не имеют смысла. То, что должно заменить их, должно быть законом, который может иметь смысл, если Вы измеряете время какими-нибудь часами. Таким образом, требуется демократический, а не деспотичный закон, в котором время любых часов, какими бы несовершенными они не были, столь же верно как и любых других. Лейбниц не мог изобрести такой закон. Но Эйнштейн изобрел, и это действительно одно из больших достижений его теории общей относительности. Парадоксально, но это будет сделано за счет исключения любых ссылок на время из основных уравнений теории . Результат состоит в том, что о времени нельзя говорить вообще или абстрактно; мы можем описать, как Вселенная изменяется во времени, только если мы сначала точно обговариваем, какие именно реальные физические процессы будут использоваться в качестве часов для измерения течения времени .

Итак, остается не ясным, почему тогда я говорю, что я не знаю, что такое время? Проблема в том, что общая теория относительности является только одной частью революции в физике ХХ века, ибо есть и квантовая теория. И квантовой теория, которая первоначально была разработана для объяснения свойств атомов и молекул, полностью приняла Ньтоновское понятие абсолютного идеального времени. Таким образом, в теоретической физике мы имеем в настоящее время не одну теорию природы, а две теории - относительности и квантовой механики, и они основаны на двух разных понятиях времени.

Ключевой проблемой теоретической физики в настоящий момент является сочетание общей теории относительности и квантовой механики в единую теорию природы, которая может, наконец, заменить ньютоновскую теорию, свергнутую в начале этого века. И действительно, основным препятствием для этого является то, что эти две теории описывать мир в терминах различных представлений о времени. Поскольку никто не хочет возвращаться назад и основывать это объединение на старом Ньютоновском понятии времени, то ясно, что проблема состоит в том, чтобы принести Лейбницевское относительное понятие времени в квантовую теорию. Это, к сожалению, не так просто. Проблема состоит в том, что квантовая механика позволяет многим различным и очевидно противоречащим событиям существовать одновременно, пока они существуют в своего рода теневой или потенциальной действительности. (Чтобы объяснить это, мне потребовалось бы написать еще такое же эссе о квантовой теории.) Это также относится и к часам — как кошка в квантовой теории может существовать в состоянии, в котором она потенциально жива и потенциально мертва, так и часы могут существовать в состоянии, в котором они одновременно работают как обычно и работают назад. Таким образом, если бы была квантовая теория времени, то она должна была бы иметь дело не только со свободой выбора различных физических часов, чтобы измерить время, но с одновременным существованием, по крайней мере потенциально, многих различных часов. Как сделать первое, мы узнали от Эйнштейна; а вот второе до сих пор было слишком непостижимо для нашего воображения.

Таким образом, проблема того, что такое время, остается нерешенной. Но вот что плохо, теория относительности, кажется, требует других изменений в понятии времени. Одно из них касается моего вводного вопроса, может ли время начаться или закончиться, или оно течет вечно. Для теории относительности время может действительно начаться и остановиться. Одно обстоятельство, при котором такое случается, находится в черной дыре .

Черная дыра - результат краха массивной звезды, когда она сожгла все свое ядерное топливо и таким образом прекратила гореть как звезда. Как только она больше не производит высокую температуру, ничто не может остановить крах достаточно массивной звезды под силой ее собственной силы тяжести. Этот процесс питается собой, потому что, чем меньше становится звезда, тем более высока сила, с помощью которой ее части взаимно притягиваются друг к другу. Одним из следствий этого является то, что будет достигнута точка, в которой ничто не сможет происходить быстрее скорости света… Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, то ничто не может отделиться [от черной дыры]. Вот почему мы называем ее черной дырой, потому что даже свет не может «убежать» из нее.

Однако, давайте думать не об этом, а о том, что случается непосредственно со звездой. Как только она становится невидимой для нас, потребуется только короткий промежуток времени для целой звезды, чтобы сжаться в точку, в которой она имеет бесконечную плотность вещества и бесконечное гравитационное поле. Вопрос в том, что происходит затем? Проблема, по сути, состоит в том — что могло бы означать это самое «затем»? Ведь если время только дано движением физических часов, то мы должны сказать, что время останавливается в каждой черной дыре . Поскольку, как только звезда достигает состояния бесконечной плотности и бесконечного гравитационного поля, никакое дальнейшее изменение не может иметь место, и в ней не может происходить никакой физический процесс, который бы задал значение времени. Таким образом, теория просто утверждает остановку времени.

Проблема на самом деле даже хуже, потому что общая относительность допускает для целой Вселенной разрушение подобное коллапсу черной дыры, и в этом случае время останавливается всюду. Она также допускает начало времени . Именно так мы понимаем - самую популярную теорию в настоящее время о происхождении Вселенной. Возможно центральный вопрос, о котором думают те из нас, кто пытается объединить теорию относительности и квантовую механику, состоит в том, что же на самом деле происходит в черной дыре. Если время действительно останавливается там, то мы должны полагать, что все время, везде, останавливается в случае коллапса Вселенной. С другой стороны, если оно не останавливается, тогда мы должны рассмотреть целый, безграничный мир в каждой черной дыре, [находящийся] навсегда вне нашего поля зрения. Кроме того, это не только теоретическая проблема, потому что черная дыра формируется каждый раз, когда достаточно массивная звезда подходит к концу своей жизни и гибнет, и это таинство происходит где-то в огромной Вселенной, которую мы можем видеть, возможно сто раз в секунду.

Так что же такое время? Действительно ли оно является самой большой тайной? Нет, самая большая тайна должно быть заключается в том, что каждый из нас находится здесь в течение некоторого небольшого отрезка времени, и что эта совместная работа, которую допускает Вселенная, позволяет нам задавать такие вопросы…