Сейчас физика времени: Книга: «Сейчас. Физика времени» — Ричард Мюллер. Купить книгу, читать рецензии | Now. The Physics of Time | ISBN 978-5-00100-574-2

Содержание

«Сейчас: Физика времени»

Что такое время? Ответить на этот вопрос всегда было трудно, но современная физика многое сделала для его понимания. А что такое сейчас? Здесь даже физики порой встают в тупик. Ричард Мюллер, автор книги «Сейчас. Физика времени», знакомит читателей с проблематикой вопроса и на простом языке объясняет крайне непростые парадоксы теории относительности. Совместно с издательством «Манн, Иванов и Фербер», выпустившим эту книгу в 2017 году, N + 1 знакомит своих читателей с фрагментами из ее второй главы.

Возвращение Эйнштейна в детство

Несмотря на внешнюю простоту, нижеследующая фраза не принадлежит детской книге о времени:

Если, например, я скажу: «Этот поезд прибывает в 7 часов», то я имею в виду примерно следующее: «Нахождение маленькой стрелки моих часов и прибытие поезда будут одновременными событиями».

Это обманчиво простое предложение появилось в одном из престижных физических журналов своих дней, Annalen der Physik, 30 июня 1905 года. Статья, в которой оно содержалось, была, безусловно, самой глубокой и важной публикацией с 1687 года, когда Ньютон заложил фундамент классической физики в своих «Принципах» («Математических началах натуральной философии»). Ее автор однажды станет символом гениальности, научной продуктивности и 95 лет спустя будет назван в журнале Time («Время» — очень говорящее название) человеком века. Подобную его честь мало кто оспаривал. Слова же о маленьких наручных часах принадлежат Альберту Эйнштейну.

Статья называлась «К электродинамике движущихся тел». Что общего может быть между маленькой стрелкой на часах и прибытием поезда с электродинамикой, то есть исследованиями в области электричества и магнетизма? Оказывается, очень много. Статья Эйнштейна на самом деле касалась времени и пространства: он хотел ввести эти понятия в область физики. Более подходящим названием скорее могло бы быть «Теория относительности — революционный прорыв в нашем понимании времени и пространства». До Эйнштейна эти понятия были просто координатами, которые использовались для постановки и решения задач. Ответ на вопрос «Когда прибудет поезд?» мог быть сформулирован как определенный момент времени. Эйнштейн показал, что не все так просто.

Теория относительности

Что такое время? Его трудно определить. Ньютон надменно избегал этого вопроса. В упомянутом монументальном труде он писал: «Я не даю определений времени, месту или движению, поскольку это и так всем хорошо известно». Может быть, и известно, но труднопостижимо. Эйнштейн тоже не дал определения времени, но он удивительно талантливо его исследовал, открыв при этом совершенно неожиданные его свойства. Он продолжает изложение в своей основополагающей статье о теории относительности в стиле педанта, до смешного элементарном, а иногда даже скучном:

Если в точке А пространства расположены часы, то наблюдатель, находящийся в этой точке, может определять временнЫе значения происходящих в непосредственной близости от него событий, отыскивая положения стрелок на часах одновременно с происхождением этих событий.

Кому он адресует свою статью? Простым любителям? Разве не утверждает совершенно очевидное? Зачем использует этот детский стиль?

Ученый делал все это по вполне определенным причинам. Чтобы добиться прогресса в изысканиях, требовалось разбить скрытые предрассудки и неправильные представления, засевшие в подсознании его коллег. Для этого он прежде всего должен был раскрыть эти идеи как не обязательно вполне очевидные и, что еще более важно, — как не соответствующие истине. Он обратился к самым фундаментальным понятиям — тем, которым вас учили в детстве, когда вы впервые сумели определить время на часах; понятиям абсолютности времени. К тому, что даже если часы идут неправильно, их можно синхронизировать с другими; что если отец говорит вам нечто сделать сейчас, то значение этого сейчас для вас и для него одинаково.

Эйнштейну требовалось удалить из головоломки те детали, которые были вставлены в нее неправильно.


И он пришел к выводу, что несколько очевидных, само собой разумеющихся принципов не соответствовали истине. Его логические рассуждения строились на базе явлений электричества — отсюда и название статьи. Трудность теории относительности состояла не в сложности ее математического аппарата — в статье Эйнштейн использует только элементарную алгебру; а в тех искаженных представлениях о времени и пространстве, которые имели ее читатели, крупнейшие мировые ученые.

Попробуйте заставить себя вновь подумать о времени и пространстве так, как о них думает ребенок. Можете вспомнить, когда вы впервые подумали, что скорость течения времени непостоянна? Для меня время буквально «летело» во время школьных каникул или в ходе забав и приключений. Оно чрезвычайно замедляло свой бег при посещениях стоматолога (который не верил в обезболивающие средства) или когда я в магазине ожидал маму, примеряющую обувь. Газета New York Times в 1929 году цитировала Эйнштейна: «Когда ты сидишь с красивой девушкой два часа, они кажутся тебе минутой, но если ты сидишь на горячей печи хотя бы минуту, покажется, что прошло два часа».

Через 10 лет после своих основополагающих работ по теории относительности Эйнштейн опубликовал статью в ее развитие, объясняя природу гравитации. Эту часть теории он назвал общей теорией относительности (ОТО). Тогда ученый решил, что ее первая часть, не касающаяся вопросов гравитации, должна быть переименована в специальную теорию относительности (СТО). Эта смена названия оказалась неудачной и вызывала путаницу. Было бы гораздо понятнее, если бы Эйнштейн назвал свою первую работу просто теорией относительности, а вторую расширенной теорией относительности. Великий ученый вынашивал мысли о дальнейшем развитии теории и о пересмотре теорий электричества и магнетизма, а также включении их всех в

объединенную теорию. Но ему это не удалось.

Откуда вообще появилось здесь слово относительность? Чтобы понять это, остановитесь на секунду и ответьте на вопрос: какова ваша скорость в этот момент?

Вы сказали: «Нуль», — потому что сейчас сидите? Вы можете сказать: «Нуль», — также сидя в самолете, который летит на высоте 12 000 метров. Горит табло «Пристегните ремни», и стюардесса объясняет, что передвижение по самолету запрещено. Поскольку вы сидите не двигаясь, ваша скорость должна составлять 0 км/ч.

Или вы сказали: «900 км/ч», — поскольку с такой скоростью двигается самолет? Или вы читаете книгу на катере, покачивающемся на воде в устье Амазонки, и даете ответ: «1670 км/ч», — поскольку это скорость вращения Земли в районе экватора (40 000 км за 24 часа)? Возможно, вы достаточно знаете астрономию, чтобы сообщить о скорости вращения Земли вокруг Солнца — «30 км/с». Если бы еще вспомнили о скорости вращения Солнца вокруг центра Млечного Пути и скорости движения Млечного Пути во Вселенной (которую можно определить по микроволновому излучению), видимо, вы бы произнесли: «1 500 000 км/ч».

Какой из этих ответов правильный? Разумеется, все. Ваша скорость зависит от той платформы наблюдения, на которой вы находитесь. Физики называют ее системой отсчета. Этой системой могут быть Земля, самолет, земная ось, Солнце или космическое пространство. Или что-то между ними.

Когда вы летите в самолете, можете ли не согласиться с кем-то, находящимся на Земле, относительно скорости вашего передвижения? Нет, такое несогласие выглядело бы глупо. Вы оба знаете, что вы неподвижны относительно самолета, но передвигаетесь со скоростью 900 км/ч относительно Земли. Оба ответа правильные.

Поразительным новым качеством относительности стало то, что не только скорость, но и время зависит от системы отсчета. Абсолютного времени, о котором вы узнали от своих родителей и учителей, не существует. Вы не только будете получать разные показания времени в зависимости от того, какую точку отсчета выберете — землю, самолет, планету Земля или космическое пространство; вы получите еще и разную скорость течения времени. Это означает, что промежуток времени между двумя событиями, между двумя тиканьями ваших часов, не универсален и абсолютен, а зависит от выбранной вами системы отсчета.

В других книгах по теории относительности вы, видимо, читали, что разные наблюдатели, двигающиеся с разными скоростями, «расходятся между собой в восприятии действительности». Это совсем не так. Даже если это утверждают самые великие физики мира, они понимают, что это не соответствует истине. (Признаюсь, я тоже попал в такую ловушку в одной из своих же ранних статей по теории относительности. Тогда я думал, что это поможет яснее донести предмет до читателей. Я ошибался.)

Утверждения о «несогласных между собой наблюдателях» вызвали бóльшую путаницу и затруднение понимания людьми теории относительности, чем ее сложный математический аппарат. Наблюдатели в относительности не согласны между собой только в степени ошибки по поводу скорости передвижения кого-то в самолете. Но все эти наблюдатели знают, что скорость относительна, а ее показатель зависит от точки отсчета. Они также знают (если внимательно изучали ОТО), что то же самое верно и для времени. Блеск теории относительности состоит в том, что все наблюдатели и везде согласны друг с другом.

Когда я спросил о вашей скорости, вы, возможно, сочли, что это вопрос с каким-то подтекстом, и отказались отвечать. Вы подумали: «Скорости по отношению к чему?» Отлично. Вы правильно поняли направление моей мысли.

Замедление времени

Эйнштейн показал, что время того или иного события зависит от системы отсчета: земной поверхности, самолета, планеты Земля, Солнца или космического пространства. При этом время события будет разным. Для небольших скоростей (то есть около 1 500 000 км/ч или меньше) эта разница будет небольшой. Но все равно она существует. Когда системы отсчета движутся быстро — близко к скорости света, время начинает различаться очень сильно. Уравнения для расчета времени в разных системах отсчета несложные. Это просто алгебраические формулы, включающие квадраты и квадратные корни. Я привожу их в Приложении 1.

Давайте рассмотрим числовой пример. Предположим, вы находитесь в космическом корабле, который двигается со скоростью 97% скорости света по отношению к Земле. Начнем с промежутков времени, потому что формула их расчета весьма доступна. Если взять космический корабль за систему отсчета, промежуток между вашими соседними днями рождения составит один год. Если принять системой отсчета Землю, тот же самый промежуток будет длиться не один год, а три месяца. Через несколько мгновений я покажу, как сделать соответствующие вычисления.

Вот что скажет внимательный наблюдатель на Земле: «Временной интервал между двумя днями рождения (двумя событиями) в системе отсчета Земли составил три месяца, а в системе отсчета космического корабля — один год». Наблюдатель на корабле скажет то же самое. Наблюдатели не расходятся во мнениях о временных интервалах больше, чем они могут расходиться в оценке скорости движения объектов.

В какой системе отсчета находитесь лично вы? Это вопрос с подтекстом. Однако в любом случае попробуйте ответить на него.

Вы находитесь во всех системах. Эти системы существуют только для определения движения тел отсчета по отношению к ним. Можете выбрать любую систему отсчета. Если ваша скорость в одной из них равна нулю (скажем, если вы находитесь в самолете), то эта система называется

собственной системой отсчета. По отношению к собственной системе отсчета Солнца (где оно находится в покое) вы двигаетесь со скоростью 29 км/с, совершая один оборот вокруг светила за год.

Вы можете запутаться в этом вопросе, если ранее читали другие книги о релятивистском замедлении времени, в которых приводятся объяснения вроде «часы, находящиеся в движении, как нам кажется, идут медленнее, чем ваши». Да, это так, но это не вся правда. Вам не только кажется, что они идут медленнее: они на самом деле идут медленнее — если замерять их ход в вашей системе отсчета. В собственной системе отсчета они идут быстрее, чем в вашей. Это не парадокс или противоречие. Во всяком случае, не большее противоречие, чем скорость движения человека в самолете — 0 км/ч или 900 км/ч? Все наблюдатели согласны между собой.

<…>

Означает ли замедление времени, что если я лечу в самолете, то проживаю большее время, чем на Земле? Да, и гамма-фактор (фактор замедления времени — прим. N + 1) для самолета был измерен в 1971 году учеными Джозефом Хафеле и Ричардом Китингом. Это был очень элегантный эксперимент, о котором я всегда рассказываю студентам на лекциях по теории относительности. В качестве системы отсчета исследователи использовали обычный пассажирский реактивный самолет. Их бюджет составлял всего $8000. Немного, причем он почти весь ушел на приобретение авиабилетов для путешествия вокруг Земли (включая отдельное место для специальных часов). Результаты были опубликованы в одном из престижнейших научных журналов Science.

Хафеле и Китинг использовали для эксперимента весьма необычные часы, которые все же смогли арендовать. При скорости самолета
в 900 км/час безразмерная скорость b (отношение скорости света к скорости объекта — прим. N + 1) составляет 0,000000821. Чтобы получить фактор замедления времени, то есть гамма-фактор, можете подставить это число в приведенную выше формулу, но вам потребуется 15-значный калькулятор. (Excel не подойдет, но приложение к смартфону под названием Calculator сгодится.) Расположите смартфон горизонтально для работы в режиме научного вычислительного устройства. Вы обнаружите, что при таком путешествии на самолете вы живете дольше с гамма-фактором, равным 1,000000000000337. Настолько каждый ваш день становится длиннее. Дополнительная его часть (те самые 337) составляет 29 наносекунд (миллиардных долей секунды) в день.

Возможно, словосочетание «29 наносекунд» и не впечатляет, но за это время процессор в моем смартфоне может сделать 41 операцию (за этот период он совершает 41 рабочий цикл). Хафеле и Китинг смогли обнаружить явление замедления времени и доказать, что теория относительности позволила им получить его правильное значение. Конечно, еще до этого эксперимента физики много раз обнаруживали замедление времени при экспериментах со скоростями, близкими к скорости света, как, например, я делал это в своей лаборатории. Но было интересно пронаблюдать тот же эффект на нормальных для обычного самолета скоростях.

<…>

Летайте на самолетах или даже на космических кораблях — и будете жить дольше с точки зрения земной системы отсчета. Однако вы не почувствуете более долгую жизнь. Просто при вашем движении время бежит медленнее. Ваши часы будут идти медленнее, но так же медленнее будет биться ваше сердце, медленнее будете думать и стареть. Так что вы ничего не заметите. И это удивительное свойство релятивизма. Медленнее идут не только часы. Медленнее происходит все. Именно поэтому мы и говорим, что меняется скорость течения времени.

Публикуется с сокращениями. Подробнее читайте:

Мюллер, Ричард. Сейчас. Физика времени /Пер. с англ. Михаила Попова, Натальи Лисовой; науч. ред. А. Гизатулин. — М.: Манн, Иванов и Фербер, 2017. — 368 с.

Читать онлайн «Сейчас. Физика времени» автора Мюллер Ричард А. — RuLit

Ричард Мюллер

Сейчас. Физика времени

Richard A. Muller

NOW

THE PHYSICS OF TIME

Научный редактор Азат Гизатулин

Издано с разрешения автора при содействии Brockman, Inc.

Все права защищены.

Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

© 2016 by Richard A. Muller. All rights reserved

© Перевод на русский язык, издание на русском языке, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2017

* * *

Сейчас – это таинственное и эфемерное мгновение, меняющее свое значение каждый миг, – вполне оправданно ставило в тупик священников, философов и физиков. Понимание сейчас требует знания законов относительности, энтропии, квантовой физики, антивещества, обратного движения во времени, квантовой запутанности, Большого взрыва и темной энергии. Только сейчас в нашем распоряжении есть достижения физики, которые позволят понять, что же это все-таки такое – сейчас.

Ускользающее значение этого понятия долгое время было камнем преткновения в физике. Сегодня мы знаем, что такое замедление времени, возникающее под воздействием скорости и гравитации, и даже обратный его ход, согласно теории относительности, и все же ничего не добились в объяснении самого удивительного свойства времени – его течения и толкования слова сейчас. Фундаментальная физическая картина мира, известная как «пространственно-временная диаграмма», не дает ответа на эти вопросы. Физики иногда превратно считают отсутствие ответов доказательством и делают вывод, что течение времени – всего лишь иллюзия. Но это отступление перед природой. Пока нам будет неясно значение слова сейчас, невозможен прогресс в понимании времени – основополагающего аспекта окружающего мира.

В этой книге я постарался собрать воедино все современные достижения физики и сложить из них пазл, чтобы прояснить картину сейчас. К тому же пришлось убрать из головоломки элементы, ошибочно помещенные в некоторые ячейки.

Широкое понимание физики объясняет, почему до сих пор не удавалось решить ребус с толкованием сейчас. Физика не проста и не линейна, поэтому в книге приходится касаться огромного материала, которого, возможно, даже многовато для отдельного издания. Не стесняйтесь листать страницы вперед и назад, возвращаясь к идеям и концепциям, которые вы пропустили. Вообще все содержание этого труда вполне можно воспринимать как тайну, по мере приближения к которой проявляются некоторые ключи, способные приоткрыть завесу над ней.

По специальности и научной практике я прежде всего физик-экспериментатор: конструирую и использую опытное оборудование, чтобы раскрывать спрятанные от нас физические истины. Два моих проекта непосредственно связаны с пониманием времени: измерение остаточного микроволнового (реликтового) излучения, сохранившегося после Большого взрыва, и точное измерение прошлого расширения Вселенной, включая открытие темной энергии, которая обусловливает ускорение этого расширения. Должен признаться, что написал немало чисто теоретических работ, но только тогда, когда не хватало ассигнований на эксперименты или если я считал существовавшие теории ошибочными. Насколько мне известно, настоящая книга – единственная посвященная проблеме времени, которую написал физик, глубоко вовлеченный в экспериментальные исследования. Ниже я поделюсь мыслями относительно того, с какими трудностями и разочарованиями сталкиваются ученые в ходе таких разработок.

Путь к пониманию категории сейчас требуется разделить на пять частей.

Часть I, «Удивительное время», я начинаю с обсуждения вполне устоявшихся, но тем не менее удивительных аспектов понимания времени, которые в основном были открыты Альбертом Эйнштейном. Время не просто растягивается, замедляется и поворачивает вспять; подобным поведением оно затрагивает нашу повседневную жизнь. Работа GPS, навигационной системы, которая позволяет ориентироваться на местности и не заблудиться, целиком основана на уравнениях теории относительности Эйнштейна и на указанных выше странных, на первый взгляд, свойствах времени. Именно теория относительности позволила представить четырехмерный пространственно-временной континуум. Самый важный вывод части I: мы знаем о времени достаточно много, и хотя его природа непроста, она весьма определенна. Скорость течения времени зависит от скорости движения объектов и гравитации. Даже порядок возникновения событий – какое из них назвать первым – не универсальная истина. Более того, теория относительности Эйнштейна дает много структурных компонентов, необходимых для понимания нашего сейчас.

«Сейчас Физика времени» Ричард Мюллер: рецензии и отзывы на книгу | ISBN 978-5-00100-574-2

О книге
«Сейчас» — простая и в то же время неуловимая концепция.

Сейчас — это таинственное и эфемерное мгновение, которое меняет свое значение каждый миг — вполне оправданно ставило в тупик священников, философов и физиков. Понимание сейчас требует знания законов относительности, энтропии, квантовой физики, антивещества, обратного движения во времени, квантовой запутанности, Большого взрыва и темной энергии. Только сейчас в нашем распоряжении есть те достижения физики, которые позволят нам понять, что же это все-таки такое — сейчас.

Сегодня мы знаем, что такое замедление времени, возникающее под воздействием и силы гравитации, и даже обратное его течение в теории относительности, и все же мы ничего не добились в объяснении самого удивительного свойства времени — его течения и значения слова «сейчас». Фундаментальная физическая картина мира, известная под названием пространственно-временной диаграммы, не дает ответа на эти вопросы, и физики иногда превратно толкуют их отсутствие как доказательство и делают заключение о том, что течение времени — это всего лишь иллюзия. Это отступление перед природой. До тех пор, пока нам будет непонятно значение слова «сейчас», невозможен будет прогресс в понимании времени — основополагающего аспекта окружающего нас мира.

Автор этой книги — профессор физики в Беркли — расскажет вам об открытиях Эйнштейна в начале XX века, который «подарил» физике время, и о черных дырах, в которых, возможно, сосредоточена большая часть энтропии Вселенной. О последних новостях из квантовой физики, которая поможет нам постичь смысл сейчас. Он ищет ответы на вопросы: «А можно ли повернуть «сейчас» по времени назад?» и «Почему это «сейчас» так для нас важно?»

Для кого эта книга
Студенты и преподаватели; неравнодушные к физике вообще и к концепции времени в частности, люди; все, кто хочет расширить свой кругозор.

Об авторе
Ричард Мюллер — профессор Калифорнийского университета в Беркли, лауреат стипендии Мак-Артура, автор нескольких научно-популярных книг.

Читать книгу Сейчас. Физика времени Ричарда Мюллера : онлайн чтение

Ричард Мюллер
Сейчас. Физика времени

Richard A. Muller

NOW

THE PHYSICS OF TIME

Научный редактор Азат Гизатулин

Издано с разрешения автора при содействии Brockman, Inc.

Все права защищены.

Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

© 2016 by Richard A. Muller. All rights reserved

© Перевод на русский язык, издание на русском языке, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2017

* * *
Введение

Сейчас – это таинственное и эфемерное мгновение, меняющее свое значение каждый миг, – вполне оправданно ставило в тупик священников, философов и физиков. Понимание сейчас требует знания законов относительности, энтропии, квантовой физики, антивещества, обратного движения во времени, квантовой запутанности, Большого взрыва и темной энергии. Только сейчас в нашем распоряжении есть достижения физики, которые позволят понять, что же это все-таки такое – сейчас.

Ускользающее значение этого понятия долгое время было камнем преткновения в физике. Сегодня мы знаем, что такое замедление времени, возникающее под воздействием скорости и гравитации, и даже обратный его ход, согласно теории относительности, и все же ничего не добились в объяснении самого удивительного свойства времени – его течения и толкования слова сейчас. Фундаментальная физическая картина мира, известная как «пространственно-временная диаграмма», не дает ответа на эти вопросы. Физики иногда превратно считают отсутствие ответов доказательством и делают вывод, что течение времени – всего лишь иллюзия. Но это отступление перед природой. Пока нам будет неясно значение слова сейчас, невозможен прогресс в понимании времени – основополагающего аспекта окружающего мира.

В этой книге я постарался собрать воедино все современные достижения физики и сложить из них пазл, чтобы прояснить картину сейчас. К тому же пришлось убрать из головоломки элементы, ошибочно помещенные в некоторые ячейки.

Широкое понимание физики объясняет, почему до сих пор не удавалось решить ребус с толкованием сейчас. Физика не проста и не линейна, поэтому в книге приходится касаться огромного материала, которого, возможно, даже многовато для отдельного издания. Не стесняйтесь листать страницы вперед и назад, возвращаясь к идеям и концепциям, которые вы пропустили. Вообще все содержание этого труда вполне можно воспринимать как тайну, по мере приближения к которой проявляются некоторые ключи, способные приоткрыть завесу над ней.

По специальности и научной практике я прежде всего физик-экспериментатор: конструирую и использую опытное оборудование, чтобы раскрывать спрятанные от нас физические истины. Два моих проекта непосредственно связаны с пониманием времени: измерение остаточного микроволнового (реликтового) излучения, сохранившегося после Большого взрыва, и точное измерение прошлого расширения Вселенной, включая открытие темной энергии, которая обусловливает ускорение этого расширения. Должен признаться, что написал немало чисто теоретических работ, но только тогда, когда не хватало ассигнований на эксперименты или если я считал существовавшие теории ошибочными. Насколько мне известно, настоящая книга – единственная посвященная проблеме времени, которую написал физик, глубоко вовлеченный в экспериментальные исследования. Ниже я поделюсь мыслями относительно того, с какими трудностями и разочарованиями сталкиваются ученые в ходе таких разработок.

Путь к пониманию категории сейчас требуется разделить на пять частей.

Часть I, «Удивительное время», я начинаю с обсуждения вполне устоявшихся, но тем не менее удивительных аспектов понимания времени, которые в основном были открыты Альбертом Эйнштейном. Время не просто растягивается, замедляется и поворачивает вспять; подобным поведением оно затрагивает нашу повседневную жизнь. Работа GPS, навигационной системы, которая позволяет ориентироваться на местности и не заблудиться, целиком основана на уравнениях теории относительности Эйнштейна и на указанных выше странных, на первый взгляд, свойствах времени. Именно теория относительности позволила представить четырехмерный пространственно-временной континуум. Самый важный вывод части I: мы знаем о времени достаточно много, и хотя его природа непроста, она весьма определенна. Скорость течения времени зависит от скорости движения объектов и гравитации. Даже порядок возникновения событий – какое из них назвать первым – не универсальная истина. Более того, теория относительности Эйнштейна дает много структурных компонентов, необходимых для понимания нашего сейчас.

В части II, «Сломанная стрела», я убираю одну из деталей головоломки, которая ранее ошибочно была помещена в неподходящее для нее место. Эта деталь больше других сдерживала продвижение мысли в понимании сейчас. Речь идет о теории Артура Эддингтона1
  Артур Эддингтон (1882−1944) – английский астрофизик. В разные годы – директор астрономической обсерватории в Кембридже, президент Королевского астрономического общества, президент Лондонского общества физиков. С 1920-х гг. сосредоточился на «фундаментальной теории», предполагающей объединение квантовой теории, теории относительности, космологии и гравитации. Прим. ред.

[Закрыть], претендующей на определение направления течения времени: согласно этой теории, время идет от прошлого к будущему, и никогда не наоборот. Я сначала изо всех сил пытаюсь оправдать этот постулат и только потом разбираю его фатальные ошибки.

Эддингтон приписывал течению времени возрастание энтропии2
  Энтропия – мера неупорядоченности системы. Прим. науч. ред.

[Закрыть], меры хаоса во Вселенной. Сейчас мы знаем об энтропии во Вселенной гораздо больше, чем Эддингтон в 1928 году, когда предложил свою теорию. Я постараюсь доказать, что этот ученый был неправ. Именно течение времени увеличивает энтропию, а не наоборот. Энтропия не вызывает диктатуры, которую часто ей приписывают. Контроль над путями развития энтропии оказывается очень важным для нашего понимания сейчас.

Часть III, «“Жуткая” физика», знакомит читателя с еще одним важным элементом, необходимым для понимания сейчас, – таинственной квантовой физикой. Эта часть науки – пожалуй, наиболее успешная теория всех времен: в ней соотношение между предсказаниями ученых и наблюдениями составляет 10:10. Тем не менее квантовая теория одновременно и сбивает с толку, и внушает беспокойство. Неуловимые квантовые волны и попытки их измерения грубо противоречат теории относительности Эйнштейна. Их нельзя обнаружить или каким-то образом использовать. Поведение квантовых волн бросает вызов нашему ощущению реальности и расширяет его, что очень пригодится в толковании сейчас. Наиболее интригующим (а возможно, и освобождающим наше мышление) следствием квантовой физики становится то, что прошлое больше не определяет будущее или определяет не полностью. Некоторые аспекты квантовой физики, в особенности такое странное явление, как квантовая запутанность3
  Квантовая запутанность – ситуация, при которой квантовые характеристики двух или более частиц оказываются связаны. Прим. ред.

[Закрыть], были подтверждены экспериментально, и эти (удивительные!) результаты экспериментов дают основание полагать, что ограниченная способность предсказывать будущие события навечно останется одним из фундаментальных слабых мест физики как науки.

В части IV, «Физика и реальность», я исследую пределы физики. Не беспокойтесь – время и сейчас не выходят за эти пределы. Они начинаются в физике, но наше восприятие их зависит от нашего же ощущения реальности, которое простирается за границы физики. Математика представляет собой реальный мир, который невозможно подтвердить физическими экспериментами. Даже такую простую вещь, как иррациональность √2. Но есть другие явления, вполне реальные и не относящиеся к области физики. Например, вопросы типа: как выглядит голубой цвет? Отрицание нефизических и нематематических истин было названо физикализмом4
  Физикализм – концепция логического позитивизма, разрабатываемая Карнапом, Нейратом и др. Сторонники физикализма считают критерием научности какого-либо положения из любой дисциплины возможность перевести его на язык физики. Положения, не поддающиеся такой операции, рассматриваются как лишенные научного смысла. Прим. перев.

[Закрыть]. Он основан на вере и обладает всеми недостатками религии. К счастью, вопреки страстным надеждам Эйнштейна, современные доказательства подводят нас к тому, что физика – наука не полная, и она никогда не будет в состоянии описать всю нашу реальность.

В части V, «Сейчас», все детали сходятся в законченный пазл. Он дает объединенную картину того, что время течет, и раскрывает значение эфемерного момента, который мы называем сейчас. Решение кроется в четырехмерном понимании Большого взрыва. Взрывы во Вселенной создают не только новое пространство, но и новое время. Передняя ближайшая к нам граница времени и есть то, что мы называем сейчас, а течение времени – постоянный процесс создания новых сейчас. Мы ощущаем каждый момент отличным от предшествующих, потому что он – единственный, в котором можно сделать выбор и испытать свободу воли, влияя на собственное будущее и изменяя его. Вопреки утверждениям классических философов, мы исходим из того, что свобода воли совместима с физикой. Те же, кто утверждает обратное, обрекают себя на веру в религию физикализма. Мы можем влиять на будущее, используя не только научное, но и ненаучное знание (сопереживание, добродетель, этические нормы, честность, справедливость).

Я исследую три возможные четырехмерные модели движения времени. Наблюдаемое сейчас ускорение расширения Вселенной, связанное с темной энергией5
  Темная энергия в космологии – вид энергии, введенный в математическую модель Вселенной ради объяснения ее наблюдаемого расширения с ускорением. Прим. ред.

[Закрыть], должно сопровождаться увеличением скорости течения времени. Эта теория предполагает, что нынешнее время бежит быстрее, чем прошлое. На основании этого можно решить, что произойдет новое и, возможно, наблюдаемое замедление времени, новое космологическое красное смещение. Это способно повлиять на наше представление о начале Большого взрыва и эре инфляционной модели Вселенной6
  Инфляционная модель Вселенной – гипотеза о физическом состоянии и законе расширения Вселенной на ранней стадии Большого взрыва (при температуре выше 1028 K), предполагающая период ускоренного расширения по сравнению со стандартной моделью горячей Вселенной. Прим. ред.

[Закрыть], то есть том периоде ее расширения, который мы можем исследовать, обнаруживая появившиеся во время взрыва гравитационные волны, а их уже опосредованно изучать на явлении вращения плоскости поляризации микроволнового излучения7
  Вращение плоскости поляризации света наблюдается при распространении линейно поляризованного света через оптически неактивное вещество, находящееся в магнитном поле (продольный магнитооптический эффект Фарадея). Прим. ред.

[Закрыть].

Третья модель была задумана, когда в 2016 году международное исследовательское сообщество LIGO (Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) сообщило об обнаружении на своих установках уникального явления – слияния двух черных дыр. Такие события создают новое пространство во Вселенной, а также, в соответствии с теорией четырехмерного пространства-времени, и новое время. Это время течет медленнее, если последующие события масштабнее по размеру, ближе к нам и излучают более сильный сигнал.

Для тех, кто интересуется математикой, подробности теории относительности и ее математический аппарат показаны в приложениях.

Давайте приступим к сбору нашего пазла.

Часть I
Удивительное время
Глава 1
Запутанная тайна
Великие философы имели весьма разноречивые и путаные представления о времени, но физика дала надежду на то, что мы поймем его

 
Время летит, как ветер;
Фрукты летят, как бананы.
 

Детская считалка

Вот вам факт о вас самих, который мало кто знает. Возможно, даже никто, кроме вас. Он состоит в том, что именно сейчас вы читаете эту книгу. Я могу быть даже более точным: именно сейчас вы читаете слово сейчас.

Более того, вы знаете, что это правда, хотя я об этом не знал и до сих пор не знаю. Вы читаете слово сейчас именно сейчас, а мне этот факт совершенно неизвестен, если только я не стою за вашей спиной и вы не указываете пальцем на те слова, которые прочитываете.

Сейчас – это очень простое и одновременно удивительное и таинственное понятие. Вы знаете, что оно означает, но его значение трудно объяснить без постоянного хождения по кругу. «Сейчас – это момент времени, который отделяет прошлое от будущего». Хорошо, а теперь попытайтесь дать определение прошлому и будущему, не используя слово сейчас. То, что вы подразумеваете под «прошлым» и «будущим», постоянно меняется. Только недавно чтение вами этого абзаца лежало в плоскости будущего. Сейчас большая часть этого события уже в прошлом.

Теперь уже весь абзац в прошлом (если только вы не пропускаете строчки). Сейчас относится ко вполне определенному времени. Но это время беспрерывно меняется. Именно поэтому мы используем часы. Они сообщают нам цифры, связанные с сейчас. Цифры называют «настоящее», или «реальное» время. Часы обновляют его непрерывно, обычно ежесекундно. Движение времени неостановимо. Мы можем занимать одно и то же место в пространстве, но не во времени. Мы движемся во времени, но не контролируем этот процесс. Конечно, если только путешествия во времени не станут возможными.

Смысл сейчас – одна из многих тайн, заключенных в этом странном явлении, которое называется временем. Замечательно, что сегодня мы так много знаем о нем, особенно благодаря причудливым и сверхъестественным понятиям, связанным с теорией относительности Эйнштейна. Но настолько же очевидно и то, что мы так мало знаем о фундаментальных характеристиках времени: что это вообще такое и как оно связано с окружающей нас реальностью. Эта книга – о времени. О том, что мы о нем знаем и чего не знаем.

Течет ли время? В 5 часов 12 минут утра 18 апреля 1906 года в Сан-Франциско произошло страшное землетрясение. Время этого природного катаклизма не изменилось; вы можете прочесть о нем в «Википедии». То, что течет, движется, – это наше понимание сейчас. Сейчас движется, изменяется и продвигается во времени.

Или, может быть, имеет больший смысл говорить, что время течет мимо этого сейчас. Вообще описать смысл слова «движение» довольно трудно. Говоря, что движется автомобиль, мы замечаем его положение в один момент времени и затем – в другой момент времени. Скорость движения машины будет определяться делением расстояния на время, которое заняло его покрытие. Например, это может быть столько-то миль в час. Такой подход к описанию сейчас никуда не годится. Сейчас – это именно сейчас. Остановитесь на секунду, и сейчас останется именно сейчас. Разве это сейчас движется? Да, ход времени иллюстрируется тем обстоятельством, что значение сейчас постоянно меняется. С какой же скоростью движется время? Со скоростью секунда в секунду.

Есть еще третий взгляд. Он состоит в том, что каждый момент генерируется новое время, и именно это вновь возникшее время – то самое сейчас. Лежат ли в основе этих взглядов философские либо физические различия? Можно ли свободно выбирать один из них или в том или ином больше истины и смысла, чем в других? Этот вопрос мы также исследуем на страницах книги.

Давайте предположим, что время остановилось. Вы заметите это? Каким образом? Или, например, оно унеслось скачками вперед или изменило скорость своего движения каким-то другим образом. Сможете обнаружить разницу? Это, пожалуй, нелегко; по крайней мере, если бы вы использовали то изображение времени, которое часто встречается в кинематографе. Например, в фильмах «Темный город»8
  «Темный город» – драма, США, 1998 г. Убийцу, не помнящего имени и прошлого, преследует полицейский Фрэнк Бастед. Его ищут жена, чужаки, а он пытается разобраться в происходящем. Прим. ред.

[Закрыть], «Клик: с пультом по жизни»9
  «Клик: с пультом по жизни» – комедийная драма, США, 2006 г. Архитектору попадает в руки пульт ДУ, с помощью которого можно прокручивать жизнь вперед или назад. Но однажды пульт начинает управлять скоростью и выбором момента жизни. Герой понимает, как неверно использовал время. Прим. ред.

[Закрыть], «Интерстеллар»10
  «Интерстеллар» – научно-фантастический фильм, США, 2014 г. Засуха приводит к продовольственному кризису; группа исследователей отправляется сквозь червоточину пространства-времени, чтобы узнать, как переселить человечество на другую планету. Прим. ред.

[Закрыть] или «Лара Крофт: расхитительница гробниц»11
  «Лара Крофт: расхитительница гробниц» – фильм, США, 2001 г. Экранизация серии компьютерных игр Tomb Raider, посвященных археологу и искательнице приключений Ларе Крофт. Прим. ред.

[Закрыть]. Восприятие нами момента сейчас, судя по всему, определяется количеством миллисекунд, необходимых для того, чтобы наши глаз, ухо или кончики пальцев послали в мозг сигнал, который он заметит, запечатлеет и запомнит. Для человеческого существа это несколько десятых секунды, для мухи – несколько тысячных секунды. Кстати, поэтому так трудно ловить мух. Для мухи ваша рука приближается словно в замедленной съемке, совсем как в фильме «Останавливающие время»12
  «Останавливающие время» – фантастический фильм, США, 2002 г. Молодой человек находит часы, которые дают возможность повысить скорость восприятия мира в 25 раз. С этим и связаны приключения. Прим. ред.

[Закрыть].

Скорость течения времени вопрос не только научной фантастики. Теория относительности дает некоторые вполне определенные примеры этого, скажем, в парадоксе о близнецах13
  Парадокс близнецов (парадокс Ланжевена, парадокс часов) – первый и наиболее известный парадокс специальной теории относительности, основанный на тезисе, сформулированном Эйнштейном в работе «К электродинамике движущихся тел». Статус «парадокс» появился позднее. Прим. ред.

[Закрыть]. Тот близнец, который путешествует в пространстве со скоростью, близкой к скорости света, испытает более медленное течение времени, чем его брат, оставшийся на Земле. Оба одинаково ощутят течение времени, но его скорость для каждого будет разная. Ниже мы изучим этот странный парадокс детальнее.

Надежда на эвентуальное (возможное при соответствующих условиях, обстоятельствах. Прим. ред.) понимание сейчас основывается на том гигантском прогрессе, который сделала физика в XX веке. Но сейчас давайте вернемся в прошлое, чтобы взглянуть на сложности, с которыми сталкивались в этом вопросе древние.

Не поддающееся описанию сейчас

Труд Аристотеля под названием «Физика»14
  Аристотель. Физика. М.: КомКнига, 2016. Прим. ред.

[Закрыть] доминировал в науке вплоть до Возрождения. Это была научная библия средневековой католической церкви. Отрицание некоторых положений Аристотеля привело Галилея к суду инквизиции. Четыре части своей «Физики» автор посвятил разбору идей о времени и сейчас и в результате сам оказался совершенно сбитым с толку. Он писал:

«Сейчас» не часть чего-то, поскольку часть есть мера целого, которое должно состоять из частей. Время же нельзя себе представить состоящим из многих «сейчас». Кроме того, «сейчас», которое кажется связывающим прошлое и будущее, – остается ли всегда одним и тем же или все время становится другим? Трудно ответить. Если оно все время другое и другое, и если разные части времени не одновременны (если только одна не содержит другую, а другая не содержится в первой, как более короткое время содержится в более длинном), и если «сейчас», которого нет, но которое существовало в прошлом и прекратило свое существование, то многие «сейчас» не могут существовать одновременно с другими, а предшествующее «сейчас» всегда должно прекращать свое существование15
  Aristotle, Physics, trans. R. P. Hardie and R. K. Gaye, Internet Classics Archive.

[Закрыть].

Глубоки эти мысли или просто запутанны? Пытаясь быть точным в отношении сейчас, Аристотель запутывается в собственных словах. Мы до известной степени можем успокаивать себя тем, что даже такой почитаемый мыслитель находил этот вопрос непостижимым.

Блаженный Августин16
  Аврелий Августин (354−430) – христианский богослов и философ, влиятельнейший проповедник, епископ Гиппонский, один из отцов христианской церкви. Прим. перев.

[Закрыть] в своей «Исповеди»17
  Блаженный Августин. Исповедь. СПб.: Благовест, 2014. Прим. ред.

[Закрыть] жаловался на неспособность понять, что такое течение времени. Он писал:

Что есть время? Если никто не спрашивает меня об этом, я знаю ответ; если я хочу объяснить это, то ничего не знаю.

Это сетование, написанное в V веке до н. э., отзывается и в нашем, XXI веке. Да, мы знаем, что представляет собой время. Так почему же не можем описать его? Каким тогда знанием о времени мы располагаем?

Загадка Августина частично проистекает из его утверждения о том, что Бог всемогущ, всеведущ и вездесущ. Из этого следует удивительное дополнительное заключение: Бог должен быть безвременен. Эта замечательная мысль подготовила основу для современной физики, описывающей поведение вещей пространственно-временными диаграммами, в которых ничего не сообщается о том, что время течет или что сейчас существует.

Для человека, говорит Августин, нет прошлого или будущего, а есть только три настоящих: «настоящее прошлых вещей, то есть память; настоящее существующих вещей – зрение; и настоящее вещей будущих – ожидание». (Не воодушевило ли это утверждение Диккенса на его «Рождественскую песнь в прозе: святочный рассказ с привидениями»18
  Диккенс, Ч. Рождественская песнь в прозе. М.: Клевер-Медиа-Групп, 2016. Прим. ред.

[Закрыть]?) Однако в других словах Августина сквозит неудовлетворенность таким объяснением. Он говорит: «Мое сердце жаждет раскрыть эту самую запутанную загадку».

Альберт Эйнштейн тоже был озабочен идеей сейчас. Философ Рудольф Карнап19
  Рудольф Карнап (1891−1970) – немецко-американский философ и логик, ведущий представитель логического позитивизма и философии науки. Прим. перев.

[Закрыть] пишет в своей Intellectual Autobiography («Интеллектуальной биографии»):

Эйнштейн сказал, что проблема «сейчас» серьезно его беспокоит. Он объяснил, что испытание этого «сейчас» становится для человека чем-то особенным, принципиально отличающимся от прошлого и будущего, но это важное отличие возникает не в рамках физики. Тот факт, что этот опыт человека не может быть понят наукой, казался ему болезненной, но неизбежной уступкой природе. Он сделал вывод: «Вокруг проблемы “сейчас” существует нечто очень важное, что, однако, лежит вне сферы досягаемости науки».

Карнап не соглашается с этим заключением Эйнштейна, заявляя: «Поскольку, в принципе, наука может сказать все, что только может быть сказано, вопросов, оставшихся без ответов, не может быть». Однако человек, не соглашающийся с Эйнштейном, должен быть очень осторожен. Его раздумья, на первый взгляд, легко отвергнуть как эмоциональные и принять за не такие глубокие, как наши. Однако простые по форме утверждения Эйнштейна никогда нельзя отождествлять с простотой его мысли. Философы иногда убеждают себя, что достигают большой глубины мышления, когда пользуются вычурно-искусственными оборотами типа «хроногеометрический20
  Хроногеометрия – коротко говоря, теория пространства и времени. Прим. ред.

[Закрыть] фатализм» (что, по существу, просто признание постоянства скорости света). Эйнштейн же, напротив, умел сказать серьезные вещи так, что их мог понять даже ребенок. Эта способность сделала его одним из самых цитируемых ученых всех времен.

Некоторые теоретики, вместо того чтобы воспринимать отсутствие понятия течения времени (как это делал Эйнштейн), понимают это как указание на существование какой-то более глубокой истины. Например, известный современный физик-теоретик, профессор Колумбийского университета Брайан Грин в книге The Fabric of the Cosmos21
  Издана на русском языке: Грин Б. Ткань космоса: Пространство, время и текстура реальности. М.: Либроком, 2009. Прим. перев.

[Закрыть] утверждает, что «теория относительности объявляет нашу Вселенную эгалитарной (уравнительной. Прим. ред.), в которой каждый момент так же реален, как и любой другой». Он повторяет за Августином, что «в нас живет постоянная иллюзия прошлого, настоящего и будущего». Грин утверждает, что, поскольку теория относительности ничего не говорит о течении времени, такое течение должно быть всего лишь иллюзией, а не частью реальности. Для меня эта логика превратна. Подобный подход подразумевает, что вместо требования от теории объяснения наших наблюдений мы должны подгонять наблюдения под теорию.

Атеисты высмеивали Эйнштейна за то, что в свои последние годы он «отходил от физики», пристрастившись к религии. Но им не удавалось развеять его озабоченность тем, что наука неспособна дать ответы на фундаментальные вопросы мироздания: что такое течение времени и что такое сейчас. Многие ученые убеждены: то, что не может быть доказано физикой, нельзя считать частью окружающей нас реальности. А можно ли проверить подобные утверждения? Или они также представляют собой своеобразные религиозные верования? Философы назвали подобные догмы физикализмом. Есть ли у нас способ проверить и доказать, что физика может объяснить все явления в природе? Или такой веры ожидают от любого физика, как всегда, неформально, но жестко требуя принадлежности к христианству от любого потенциального кандидата на пост президента США? Если вы не согласны с физикализмом, то не рискуете ли быть осмеянным за свой сдвиг в сторону религии, как это произошло с Эйнштейном?

Сэр Артур Эддингтон уважаем среди физиков за большой вклад в науку – как в теорию, так и в экспериментальные исследования. Но больше всего его помнят по теории стрелы времени22
  Эддингтон считал, что постепенное рассеивание энергии доказывает необратимость стрелы времени, летящей в одном направлении. Но это понятие не соответствует основным законам физики, которые во времени действуют как в прямом направлении, так и в противоположном. Согласно им, если обратить пути всех частиц во Вселенной вспять, энергия стала бы накапливаться, а не рассеиваться: холодный кофе начал бы нагреваться, здания поднялись бы из руин, а солнечный свет вернулся к Солнцу. Прим. ред.

[Закрыть] и за объяснения того таинственного обстоятельства, что мы помним прошлое, но не будущее. И даже несмотря на то, что Эддингтон предложил объяснение направления времени, он не понимал факта его течения. В книге The Nature of the Physical World («Природа физического мира», 1928) он писал: «Великое свойство времени заключается в том, что оно идет вперед». И тут же сожалел: «Но это именно тот аспект времени, который физики иногда склонны отрицать».

В работе A Brief History of Time23
  Издана на русском языке: Хокинг С. Краткая история времени. СПб.: Амфора, 2015. Прим. ред.

[Закрыть] Стивен Хокинг24
  Стивен Хокинг – английский физик-теоретик и популяризатор науки, профессор математики. Изучал теорию возникновения мира в результате Большого взрыва, а также теорию черных дыр. Прим. перев.

[Закрыть] даже не упоминает о загадке понятия сейчас. Его книга сосредоточена в основном на том, что мы знаем о времени и в чем современные теории ошибаются. Хокинг говорит о стреле времени, но не о его течении; об относительности времени, но не о тайне сейчас. Почти все последние книги, посвященные проблеме времени, в этом похожи на книгу Хокинга. Они делают акцент на возможные теории, которые объединили бы физические уравнения, а не на концепции, разъясняющие значение сейчас и течение времени.

Но в жизни всегда есть место надежде.

«Сейчас. Физика времени» читать онлайн книгу автора Ричард Мюллер на MyBook.ru

В книге, физик-экспериментатор — Р. Мюллер пытается объяснить, что значит сейчас. Только, на деле оказывается, что посвящены этому вопросу всего пара глав. А по сути, это очередная научно-популярная книга по СТО, ОТО, квантовой физике и даже немного философии, которых написано не мало. Лично я для себя ничего не смог подчерпнуть нового. Хотя, его объяснение понятия «энтропия» мне понравилось. В целом, я буду рекомендовать эту книгу всем, потому что написана она достаточно хорошо. Отмечу только 3 незначительных неточности, две из которых я уверен связаны с переводом.
1. В самом начале, Мюллер пишет, что нейтрино — безмассовый. Я конечно не являюсь специалистом в области элементарных частиц, но очень хорошо помню лекцию Рубакова пару лет назад, в которой он говорил, что мы в состоянии оценить массу всех трех нейтрино. Мы не можем знать в точности массу, скажем, мюонного нейтрино, но сумму трех оценить можем. Плюс ко всему, в 2015 году была вручена нобелевская премия за нейтринные осцилляции, что по сути означает, что нейтрино обладает массой. Думаю физику, занимающемуся элементарными частицами, это хорошо известно и думаю это просто ошибка перевода.
2. «Гигантские черные дыры». Поскольку, большинство черных дыр обладают звездной массой, то размеры их порядка километра, что сложно назвать гигантским размером. Да и сверхмассивные черные дыры не такие уж и большие по размеру. Обладают чудовищной массой да, но размеры (относительно) не очень большие. Думаю также неточность перевода.
3. [ Это значение R называется радиусом Шварцшильда, или гравитационным радиусом (радиусом сферы, на которой сила тяготения, создаваемая массой m, лежащей внутри этой сферы, стремится к бесконечности).[
Вот это, к сожалению частая ошибка. Кривизна на горизонте событий к бесконечности не стремится, она там конечна. Для этого достаточно посчитать квадрат тензора Римана и подставить r=r_g, чтобы в этом убедиться.

Одна вещь только не понравилась. Когда автор рассказывал про космологические модели, он не словом ни упомянул про нашего Фридмана, по сути основоположника всей науки. А в конце, когда он все-таки его упоминает, переводчик перевел фамилию неправильно и обозвал его Фейманом.

Сейчас. Физика времени (fb2) | КулЛиб

Оглавление

  • Введение
  • Часть I Удивительное время Глава 1 Запутанная тайна Великие философы имели весьма разноречивые и путаные представления о времени, но физика дала надежду на то, что мы поймем его Не поддающееся описанию сейчас Нарушенная симметрия Глава 2 Возвращение Эйнштейна в детство Важнейшие вопросы о времени очень просты… Теория относительности Замедление времени Правильные системы отсчета Путешествия в будущее Глава 3 Это скачущее сейчас Изменение системы отсчета создает дискретные скачки в определении времени отдаленных событий Сжимающееся пространство, плоские протоны Эксперимент Майкельсона−Морли E = mc² Время, энергия и красота Что же особенного в скорости света? Черные дыры Глава 4 Противоречия и парадоксы Релятивизм выглядит логически непоследовательным, пока вы не посмотрите на него пристально и тщательно… Парадокс шеста и сарая Парадокс близнецов Тахионное убийство Свобода воли поддается проверке Глава 5 Предел скорости света, уловки скорости света Расстояние между объектами вполне может изменяться быстрее скорости света… Принцип эквивалентности Эйнштейна Достижение скорости света На верхних этажах время течет быстрее Глава 6 Мнимое время Пространство и время едины… Нуль, иррациональные и мнимые числа Мнимое время и четырехмерное пространство-время Самая замечательная работа всей моей жизни Пространство-время Глава 7 В бесконечность и далее Время, текущее поблизости от черных дыр, намного необычнее, чем большинство из нас думает… Черные дыры ничего не «засасывают» Достижение световой скорости и уход в бесконечность На самом деле никаких черных дыр нет Другая лазейка вокруг скорости света Пространственно-временные туннели Часть II Сломанная стрела Глава 8 Стрела преткновения Эддингтон утверждает, что движение времени вперед объясняется увеличивающейся энтропией Глава 9 Раскрываем секрет энтропии Энтропия звучит таинственно, но это все-таки и инструмент, который обладает обычными единицами измерения: калория на градус… Движущая сила огня Энтропия теплового потока Энтропия смешения Глава 10 Эта таинственная энтропия Более глубокое значение энтропии – одно из замечательнейших достижений в истории физики… Физика бесконечных множеств И все-таки, что же это такое – энтропия? Тирания энтропии Энтропия – это беспорядок Энтропия и квантовая физика Глава 11 Объяснение времени Эддингтон объясняет, как энтропия определяет направление стрелы времени Это единственное, что у нас есть Кино, прокрученное в обратном направлении Первичные и вторичные законы физики Почему наша Вселенная столь невероятна Глава 12 Наша маловероятная вселенная Чтобы энтропия увеличивалась, как предсказывает Эддингтон, Вселенная должна иметь низкую энтропию. Но как это возможно? Не нужна никакая кора В начале всего… Решение загадки Глава 13 Вселенная извергается Физика создания – природа Большого взрыва… Огненный шар Большого взрыва В поисках начала времени Мы – это квантовые флуктуации Вселенная Тёрстона Глава 14 Конец времени Теперь, когда мы знаем, что случилось за прошедшие 14 миллиардов лет, что можно сказать о грядущих 100 миллиардах?.. В поисках конца времени Ускоряющаяся Вселенная и темная энергия Самая большая ошибка Эйнштейна Инфляционная модель Вселенной Глава 15 Выбрасываем энтропию под автобус Признаюсь, что сомневаюсь в разъяснениях Эддингтона по поводу стрелы времени Успешные испытания теории Энтропия Вселенной Частица Бога ломает стрелу энтропии Как же Эддингтону удалось нас обмануть? Глава 16 Альтернативные стрелы Если не энтропия направляет стрелу времени, то что же? Стрела уменьшающейся энтропии Стрела черной дыры Стрела излучения Достижения Фейнмана Психологическая стрела Антропическая стрела времени Нарушение обратимости времени Квантовая стрела Космологическая стрела Часть III «Жуткая» физика Глава 17 Кот одновременно живой и мертвый Начинаем представление квантовой физики с самого абсурдного примера… Кот Шрёдингера Копенгагенская интерпретация Призрак, лежащий в основе реальности Квантовая теория противоречит теории относительности Глава 18 Подразним квантовый призрак Загадочный вопрос с измерением, и как плохо мы исследуем квантовую волновую функцию… Частолны и волницы[187] Сойти с ума Истинная неопределенность Минимальное расстояние Неопределенность хаоса Скелет в квантовом шкафу Глава 19 Эйнштейн повержен Убеждение Эйнштейна, что квантовая физика ошибочна, опровергнуто с помощью ключевого эксперимента… Убийца теории скрытых параметров Запутанность Связь быстрее света «Костыли» Чем так неприятно жуткое дальнодействие Вычисления с призраками Глава 20 Вот и путешествие назад во времени Открыт позитрон – позже Фейнман определил его как электрон, движущийся назад во времени… Самая абсурдная теория этой книги Дирак неохотно предсказывает антивещество Возрожденный эфир Фейнман обращает время вспять Мы все – одно Может ли человек путешествовать назад во времени Часть IV Физика и реальность Глава 21 По ту сторону физики Получение знания, имеющего смысл, но неизмеримого экспериментально… Ограниченность науки Шок от Гёделя Как выглядит синий цвет? Передай меня по лучу, Скотти Что такое наука? Глава 22 Cogito ergo sum[249] Существует ли «сейчас» в мозге? Или только в сознании? Физикализм Эмпатия Cogito ergo sum Глава 23 Свобода воли В головоломке не хватает еще одной важной детали. Она располагается на краешке квантово-физической части картины и, как вскоре выяснится, необходима нам, чтобы придать понятию «сейчас» его особый смысл… Когда-то давно в моей лаборатории… Классическая свобода воли Управление энтропией «Мы исходим из той самоочевидной истины…» Свобода воли и запутанность Эгоистичные гены Часть V Сейчас Глава 24 Четырехмерный большой взрыв Когда Большой взрыв создает новое пространство, он создает также и новое время… и это новое время – ключ к «сейчас» Передний край времени Одновременны ли все сейчас? Восприятие сейчас Фальсификация космологического происхождения времени. Часть I Фальсификация космологического происхождения времени. Часть II Будущее физики Глава 25 Смысл понятия сейчас Все детали пазла на месте. Как выглядит картина целиком? Приложения Приложение 1 Математика относительности Растяжение времени Линейное сжатие Одновременность Скорости объектов и скорость света Время-перевертыш Математика парадокса шеста и сарая Математика парадокса близнецов Математика тахионного убийства Математика гравитационного эффекта времени Приложение 2 Время и энергия[279] Приложение 3 Доказательство иррациональности √2 Приложение 4 Творение Приложение 5 Математика неопределенности Приложение 6 Физика и бог Я Благодарности Эту книгу хорошо дополняют:

Читать онлайн «Сейчас. Физика времени» автора Мюллер Ричард А. — RuLit

Или, может быть, имеет больший смысл говорить, что время течет мимо этого сейчас. Вообще описать смысл слова «движение» довольно трудно. Говоря, что движется автомобиль, мы замечаем его положение в один момент времени и затем – в другой момент времени. Скорость движения машины будет определяться делением расстояния на время, которое заняло его покрытие. Например, это может быть столько-то миль в час. Такой подход к описанию сейчас никуда не годится. Сейчас – это именно сейчас. Остановитесь на секунду, и сейчас останется именно сейчас. Разве это сейчас движется? Да, ход времени иллюстрируется тем обстоятельством, что значение сейчас постоянно меняется. С какой же скоростью движется время? Со скоростью секунда в секунду.

Есть еще третий взгляд. Он состоит в том, что каждый момент генерируется новое время, и именно это вновь возникшее время – то самое сейчас. Лежат ли в основе этих взглядов философские либо физические различия? Можно ли свободно выбирать один из них или в том или ином больше истины и смысла, чем в других? Этот вопрос мы также исследуем на страницах книги.

Давайте предположим, что время остановилось. Вы заметите это? Каким образом? Или, например, оно унеслось скачками вперед или изменило скорость своего движения каким-то другим образом. Сможете обнаружить разницу? Это, пожалуй, нелегко; по крайней мере, если бы вы использовали то изображение времени, которое часто встречается в кинематографе. Например, в фильмах «Темный город»[8], «Клик: с пультом по жизни»[9], «Интерстеллар»[10] или «Лара Крофт: расхитительница гробниц»[11]. Восприятие нами момента сейчас, судя по всему, определяется количеством миллисекунд, необходимых для того, чтобы наши глаз, ухо или кончики пальцев послали в мозг сигнал, который он заметит, запечатлеет и запомнит. Для человеческого существа это несколько десятых секунды, для мухи – несколько тысячных секунды. Кстати, поэтому так трудно ловить мух. Для мухи ваша рука приближается словно в замедленной съемке, совсем как в фильме «Останавливающие время»[12].

Скорость течения времени вопрос не только научной фантастики. Теория относительности дает некоторые вполне определенные примеры этого, скажем, в парадоксе о близнецах[13]. Тот близнец, который путешествует в пространстве со скоростью, близкой к скорости света, испытает более медленное течение времени, чем его брат, оставшийся на Земле. Оба одинаково ощутят течение времени, но его скорость для каждого будет разная. Ниже мы изучим этот странный парадокс детальнее.

Надежда на эвентуальное (возможное при соответствующих условиях, обстоятельствах. Прим. ред.) понимание сейчас основывается на том гигантском прогрессе, который сделала физика в XX веке. Но сейчас давайте вернемся в прошлое, чтобы взглянуть на сложности, с которыми сталкивались в этом вопросе древние.

Не поддающееся описанию сейчас

Труд Аристотеля под названием «Физика»[14] доминировал в науке вплоть до Возрождения. Это была научная библия средневековой католической церкви. Отрицание некоторых положений Аристотеля привело Галилея к суду инквизиции. Четыре части своей «Физики» автор посвятил разбору идей о времени и сейчас и в результате сам оказался совершенно сбитым с толку. Он писал:

«Сейчас» не часть чего-то, поскольку часть есть мера целого, которое должно состоять из частей. Время же нельзя себе представить состоящим из многих «сейчас». Кроме того, «сейчас», которое кажется связывающим прошлое и будущее, – остается ли всегда одним и тем же или все время становится другим? Трудно ответить. Если оно все время другое и другое, и если разные части времени не одновременны (если только одна не содержит другую, а другая не содержится в первой, как более короткое время содержится в более длинном), и если «сейчас», которого нет, но которое существовало в прошлом и прекратило свое существование, то многие «сейчас» не могут существовать одновременно с другими, а предшествующее «сейчас» всегда должно прекращать свое существование[15].

Глубоки эти мысли или просто запутанны? Пытаясь быть точным в отношении сейчас, Аристотель запутывается в собственных словах. Мы до известной степени можем успокаивать себя тем, что даже такой почитаемый мыслитель находил этот вопрос непостижимым.

вернуться

«Темный город» – драма, США, 1998 г. Убийцу, не помнящего имени и прошлого, преследует полицейский Фрэнк Бастед. Его ищут жена, чужаки, а он пытается разобраться в происходящем. Прим. ред.

вернуться

«Клик: с пультом по жизни» – комедийная драма, США, 2006 г. Архитектору попадает в руки пульт ДУ, с помощью которого можно прокручивать жизнь вперед или назад. Но однажды пульт начинает управлять скоростью и выбором момента жизни. Герой понимает, как неверно использовал время. Прим. ред.

вернуться

«Интерстеллар» – научно-фантастический фильм, США, 2014 г. Засуха приводит к продовольственному кризису; группа исследователей отправляется сквозь червоточину пространства-времени, чтобы узнать, как переселить человечество на другую планету. Прим. ред.

вернуться

«Лара Крофт: расхитительница гробниц» – фильм, США, 2001 г. Экранизация серии компьютерных игр Tomb Raider, посвященных археологу и искательнице приключений Ларе Крофт. Прим. ред.

вернуться

«Останавливающие время» – фантастический фильм, США, 2002 г. Молодой человек находит часы, которые дают возможность повысить скорость восприятия мира в 25 раз. С этим и связаны приключения. Прим. ред.

вернуться

Парадокс близнецов (парадокс Ланжевена, парадокс часов) – первый и наиболее известный парадокс специальной теории относительности, основанный на тезисе, сформулированном Эйнштейном в работе «К электродинамике движущихся тел». Статус «парадокс» появился позднее. Прим. ред.

вернуться

Аристотель. Физика. М.: КомКнига, 2016. Прим. ред.

вернуться

Aristotle, Physics, trans. R. P. Hardie and R. K. Gaye, Internet Classics Archive.

Физика времени — Что такое время?

In the sciences generally, time is simply what a clock reads, but this hides a whole host of different conceptions of time used in physics В науках в целом время — это просто то, что показывают часы, но за этим скрывается целый ряд различных концепций времени, используемых в физике

Физика — единственная наука, которая явно изучает время, но даже физики согласны с тем, что время является одним из самые сложные свойства нашей Вселенной для понимания. Однако даже в самых современных и сложных физических моделях время обычно считается онтологически « базовым » или первичным понятием, которое не состоит из чего-либо и не зависит от чего-либо.

В науке время обычно определяется его измерением: это просто то, что показывают часы. В частности, физика часто требует предельного уровня точности измерения времени, что привело к требованию, чтобы время считалось бесконечно делимым линейным континуумом , а не , квантованным (т.е. состоящим из дискретных и неделимых единиц). Благодаря современным стандартам атомного времени, таким как TAI и UTC (см. Раздел «Стандарты времени») и сверхточным атомным часам (см. Раздел «Часы»), время теперь может быть измерено с точностью примерно 10 −15 секунд, что соответствует примерно Ошибка в 1 секунду примерно за 30 миллионов лет.

Но несколько различных концепций и приложений времени исследовались на протяжении веков в различных областях физики, и мы рассмотрим некоторые из них в этом разделе.

В нерелятивистской или классической физике обычно используется концепция времени — это понятие абсолютного времени (также называемое ньютоновским временем по имени его самого известного сторонника), время, которое не зависит от любого воспринимающего, прогрессирует с последовательным темп для всех во всей Вселенной, по сути незаметный и математический по своей природе.Это согласуется с повседневным опытом большинства людей о том, как течет время.

Однако, с появлением теории относительности в начале 20-го, -го, века, релятивистское время стало нормой в физике. При этом учитываются такие явления, как замедление времени для быстро движущихся объектов, гравитационное замедление времени для объектов, попавших в экстремальные гравитационные поля, а также важную идею о том, что время на самом деле является лишь одним элементом четырехмерного пространства-времени .

Относительность также допускает, по крайней мере теоретически, перспективу путешествий во времени, и есть несколько сценариев, которые учитывают теоретические основы путешествия во времени. Существуют даже теоретические частицы, летящие во времени быстрее света, такие как тахионов и нейтрино . Однако концепция путешествий во времени также несет с собой ряд парадоксов , и многие физики подвергают сомнению ее вероятность и физическую практичность.

Квантовая механика произвела революцию в физике в первой половине 20-го, -го, века, и до сих пор представляет собой наиболее полную и точную модель Вселенной, которая у нас есть.Время, возможно, не является таким центральным понятием в квантовой теории, как в классической физике, и на самом деле не существует такого понятия, как «квантовое время» как таковое. Например, время, кажется, не разделено на дискретных кванта , как большинство других аспектов реальности. Однако различные интерпретации квантовой теории (например, Копенгагенская интерпретация , интерпретация многих миров и т. Д.) Имеют некоторые потенциально важные последствия для нашего понимания времени.

Большинство физиков согласны с тем, что время начиналось с , и что оно отсчитывается от Большого взрыва и действительно возникло вместе с ним около 13,8 миллиарда лет назад. Может ли, как и когда закончиться время в будущем, более открытый вопрос, в зависимости от различных представлений о конечной судьбе вселенной и других умопомрачительных концепций, таких как мультивселенная .

Так называемая стрела времени относится к одностороннему направлению или асимметрии времени , что приводит к тому, что мы инстинктивно воспринимаем время как движущееся вперед от фиксированного и неизменного прошлого, хотя и настоящего, к неизвестному. и нефиксированное будущее.Эта идея коренится в физике, в частности, во втором законе термодинамики , хотя были обнаружены и другие, часто связанные, стрелки времени.

>> Абсолютное время

.

Физика времени

Сэр Исаак Ньютон был по сути и целей изобретатель современной физической теории. Его идеи о движении и силе по большей части все еще имеют большое значение сегодня. В его теорию были внесены только поправки с момента ее появления. начало, но ничто не заменило его.

В его теории время всегда было одинаковым для любого наблюдателя в любом система отсчета. Несколько сотен лет, с 1687 по 1905 год, это вера, которую придерживались все люди вокруг мир.Однако в конце девятнадцатого века изменения развивались так, как тогда смотрели на время в физика.

Разработка уравнений электромагнитного поля Джеймсом Максвелл побудил других исследовать их последствия. Среди этими исследователями был не кто иной, как Альберт Эйнштейн.

Так же, как человек использовал силу полета, Альберт Эйнштейн, затем молодой патентный служащий представил свою специальную теорию относительности, а затем и его общей теории относительности.Его теории подсказывали самые странные и чудесные вещи, которые время не было постоянным, оно было изменчивым. Его теории предположил, что объекты, которые мы разгоняли до более высоких скоростей сжималась и становилась тяжелее; также это время прошло бы медленнее для этих быстро движущихся объектов, чем для тех объектов, которые были остался позади.

Влияние его теории показано в рассказе под названием близнец. парадокс. Парадокс близнецов описывает, как космонавт, который путешествует к далекой звезде и возвращается на землю будет моложе чем брат-близнец, которого она оставила.Сегодня мы знаем, что это не так научная фантастика. Это сегодняшний научный факт.

Позже Эйнштейн предположил, что ускорение, которое мы ощущаем, переход на более высокие скорости эквивалентен и действительно не может быть отличается от ускорений, которые мы ощущаем под действием силы тяжести. Представьте, что вы находитесь в закрытом ящике, таком как лифт, без окон. или знание того, что находится снаружи и вокруг нас.

Можем ли мы сказать, действительно ли ускорение, которое мы ощущаем как лифт движется вверх от силы лифта, или тяга ракеты или от силы тяжести? Так что теперь это предположил, что не только высокая скорость, но и тяжелая гравитация могут замедлить время.

Взгляды Эйнштейна не сразу были приняты. Фактически, это потребуются годы, прежде чем его теории будут поняты и охвачены учеными всего мира. Но мы увидим позже как его теории были доказаны и как они изменили нашу взгляд на науку и мир навсегда.

Однако в начале девятнадцатого века это был мир научная фантастика, а не научный факт. Но в научной фантастике влияние на развитие науки факт времени путешествовать.Научная фантастика всегда была трамплином наука. Сила воображения часто освещает путь к реальная наука и научная фантастика указывают путь к пониманию природы и науки о времени и путешествиях во времени не исключение. Как часто говорят: «Чтобы сделать, нужно сначала представить.»

В 1905 году Эйнштейн представил свою специальную теорию относительности. Это предположил, что очень высокая скорость может замедлить время. Что бы это значит, если это правда, то время не является неизменным и это время путешествие в будущее было бы возможно.Но взгляды Эйнштейна и теории не были приняты или приняты очень серьезно многими люди в это время.

Затем в 1916 году Эйнштейн представил свою общую теорию относительность. Это предполагало, что тяжелая гравитация могла искривляться или искривлять пространство-время и что оно может также расширять время. Опять его теория не была принята. Однако был один интересный точку зрения об общей теории относительности Эйнштейна, которая уловила внимание ученых всего мира.
На протяжении сотен лет ньютоновская модель Вселенной служила ученые хорошо.Их даже успешно использовали для предсказания орбиты и положения планет на небесах. Но был известно, что это недостаток модели Ньютона. Казалось, они могли предсказывать расположение и орбиты всех планет, кроме Меркурий, ближайшая к Солнцу планета.

Возможно ли, что гравитация нашего массивного Солнца была искажая пространство и время вокруг этой планеты? На самом деле это было и Общая теория относительности Эйнштейна объяснила это почти в совершенстве.Общая теория относительности объясняет орбиту Меркурия, однако теории относительности Эйнштейна все еще не принято.

Большинство ученых думали, что это просто математический трюк или совпадение. Они не верили, что пространство и время могут возможно, будет изогнутым. Но для некоторых теории Эйнштейна стали больше, чем просто любопытство, и чтобы доказать это все, что им нужно было сделать должен был продемонстрировать, что массивное тело с очень большой силой тяжести может искривлять пространство и время.

Ну, не самая простая задача, которую решали в начале девятнадцати. сотни. Это было до тех пор, пока не было сделано предположение, которое могло доказать раз и навсегда, были ли теории Эйнштейна верными или ложными.

Идея заключалась в том, чтобы посмотреть на свет далекой звезды, которая проходя около края солнца, а затем сравните его размер место здесь до его измеренного местоположения, когда солнце не между ним и землей.

Идеальная идея. Если бы гравитация солнца действительно могла искривлять пространство вокруг него измеренные местоположения будут другими.В единственная проблема, чтобы сделать это, нам нужно было бы посмотреть на солнце и увидеть звездный свет посреди дня. Не простой задача с учетом того, насколько яркое солнце и что мы не можем видеть звездный свет при дневном свете, за исключением полного солнечного затмения.

Невероятный азарт рос и экспедиции со всех сторон мир был отправлен посмотреть затмения 1919 и 1921 годов. Когда результаты пришли со всего мира, стало ясно, Теории Эйнштейна были правильными.Фактически, его предсказания были настолько точен, что все сомнения вокруг его теорий рассеялись и Теории Эйнштейна были наконец приняты, и мир открылся его глаза на новую реальность и новую науку.

Время больше не является постоянной величиной. Вселенная Ньютона рушится, и гонка за исследованием новой природы времени и пространства начинается и сопровождаемый шквалом событий и достижений.

В 1937 году Курт Гёдель выдвигает предположение, что Вселенная — это машина времени. В его модели Вселенной это было теоретически возможно в эти миры путешествовать во времени.В 1949 году Курт Гёдель снова предполагает, что пути во времени возможны с использованием чего-то называемые замкнутыми кривыми времени, идея, которая показывает, насколько тяжелые гравитация может искривлять пространство и время таким образом, чтобы время чтобы фактически вернуться в прошлое.
Его работа была первой, кто предположил, что обратное путешествие во времени может быть возможным без нарушения законов математики и физика.

Общая теория относительности предсказывает, что если массивная звезда испытает полный гравитационный коллапс, сингулярность в пространстве и время сформировалось бы.Этот объект мог иметь гравитационный поле настолько велико, что от него не ускользнет даже свет.

Соответственно в 1967 году великий американский физик Джон Уиллер ввел термин «черная дыра» для описания этого впечатляющего сингулярность в пространстве и времени — термин, хорошо известный сегодня. Предполагается, что сингулярность в центре черного дыра может быть местом, где само время перестает существовать.

Позже, в 1974 году, Фрэнк Типлер шокировал научное сообщество, когда он опубликовал статью, в которой, казалось, машина времени.Использование массивного вращающегося цилиндра в космосе Типлера показал, как не только прямое, но и обратное путешествие во времени возможно без нарушения законов математики и физики.
Пролетая по тщательно продуманному спиральному курсу вокруг цилиндр путешественник мог двигаться как вперед, так и назад во времени. Эта модель с вращающимся цилиндром продолжает быть одним из лучших примеров того, как путешествие во времени очевидно возможно.

В 1986 г. Дэвид Льюис Андерсон рассказал о том, что называется сегодня «Теория поля, искаженная временем».«Искаженное во времени поле теория — это подход, который позволяет создать поле внутри какие временные ставки можно регулировать, не требуя массивных количество энергии, которое ранее считалось необходимым. В пределах поля временной деформации можно на самом деле ускорять или замедлять до определенной степени скорость при котором время проходит относительно скорости времени за пределами поле.

Еще один современный ученый, внесший большой вклад в пространство-время. Этюд — Кип Торн.Кип Торн предложил множество методов использование червоточин для путешествий во времени. В одном примере, используя вращающейся черной дыры, он показал, что математически иметь в своем внутреннем гиперпространстве туннели в другие места либо в нашей вселенной, либо, возможно, в другие вселенные.

Фактически червоточина может соединять два места, разделенных очень большое расстояние друг от друга через расстояние, которое было очень маленький внутри червоточины. Подход Торна требуются передовые технологии, которые могли бы освоить и использовать энергия внутри черной дыры, чтобы совершить путешествие.Но в по-другому Торн еще раз показывает, что хотя время путешествие может быть очень и очень трудным, это не невозможно. Как его работа продолжается Доктор Торн даже предложил использовать экзотические вещества. для захвата и контроля червоточин, которые могут возникнуть естественным образом квантовый уровень в так называемой квантовой пене.

Успехи после принятия теории Эйнштейна теории относительности было много, и с 1920-х годов его теории продолжают подтверждаться снова и снова во многих различных способами.

Самым важным выводом из всего этого является то, что путешествия во времени вперед и назад не нарушают законов математика и физика. А как известно, когда человечество что-то знает возможно, мы обычно находим способ осуществить это.

Один из самых интересных моментов в новейшей истории Развитие пространства-времени принадлежало Стивену Хокингу, когда он опубликовал свою знаменитую гипотезу о защите хронологии. В этом работы он отрицает возможность путешествий во времени, потому что у нас есть не был захвачен ордами туристов из будущего.С помощью это почти как экспериментальное доказательство, что он действительно остановился и сделал научное сообщество делает паузу и глубже думает о возможности путешествий во времени.

Итак, если путешествия во времени будут возможны, где все время путешественники из будущего? Отсюда возникло много теорий. Возможно, мы не кажемся им, потому что, когда приходит путешественник во времени назад во времени рождается параллельная вселенная там, где он существует, но мы не надо. Или, возможно, путешественники во времени не могут вернуться раньше чем когда будет построена первая машина.

Или, возможно, многие люди скажут, что есть доказательства того, что у нас есть видел путешественников во времени из будущего. Миллионы людей из по всему миру, люди, включая врачей, ученых, президенты и короли и многие другие утверждали, что наблюдения или встречи с неопознанными летающими объектами и пришельцы.
Может быть, это путешественники во времени из нашего собственное далекое будущее?
I
В 1991 году Ричард Готт предложил другой способ создания путей назад во времени.Его идея была основана на теоретическом объекте. называется космической струной, которая может остаться от творения Вселенной. Если бы две космические струны прошли близко к друг друга, или один должен был пройти возле черной дыры, узор из могут быть созданы замкнутые временные кривые. Летая осторожно рассчитанный курс вокруг струны можно было бы появляются где угодно и когда угодно.

Концепция и основа теории «многих миров» в науке были впервые был разработан Хью Эвереттом III.Теория многих миров утверждает что если путешественник во времени вернется в прошлое и изменит тогда реальность разделится на две временные шкалы, на одной из которых изменение никогда не происходило, но также есть альтернативный график, где изменение действительно случилось. Возможно, каждую секунду наша реальность продолжает разделить на неограниченное количество параллельных временных шкал. Это увлекательная концепция, которая по-прежнему привлекает серьезных исследователи сегодня.

Позже, еще один шаг, шокирующий научное сообщество, Стивен Хокинг заявляет, что считает путешествия во времени теперь возможно и, как и многие ученые, он даже поощряет финансирование и исследования для улучшения нашего понимания физики времени.

Когда мы говорим о времени и путешествиях во времени, мы должны также говорить о увлекательные новые теории гиперпространства, а также суперструны теория. Одним из ведущих ученых мира в этой области является Мичио Каку. В конце поисков доктора Каку теории все, что мы можем найти ответы, откроет самые глубокие секреты создания и ответы на некоторые из самых интригующих вопросы на все времена, например, что происходило до Большого взрыва, можно ли изменить прошлое, и если врата в другие вселенные действительно существуют.Его работа и видение поистине замечательны и помогает нам всем понять истинное значения пространства и времени.

Поиски технологии, позволяющей контролировать время, уже начались. в процессе. Частные и государственные инвестиции в эту сферу количество исследований растет во всем мире, и они подпитывают гонка, ведущая к открытиям, которые изменят наш мир и наш очень чувство реальности, которое трудно даже начать понять.

.

Время | физика | Британника

Время кажется более загадочным, чем пространство, потому что кажется, что оно течет или проходит, иначе кажется, что люди продвигаются через него. Но переход или продвижение кажутся непонятными. Вопрос о том, сколько секунд в секунду течет время (или кто-то продвигается через него), очевидно, абсурден, поскольку предполагает, что поток или продвижение включает скорость изменения по отношению к чему-то еще — к разновидности гипервремени. Но если это гипервремя само течет, то требуется гипер-время, и так далее, до бесконечности.Опять же, если представить себе мир как распространенный в пространстве-времени, можно спросить, продвигается ли человеческое сознание во времениподобном направлении этого мира, и если да, то насколько быстро; появляются ли будущие события по мере того, как их достигает «сейчас», или они присутствуют всегда; и как можно представить такие изменения в пространстве-времени, поскольку время уже находится внутри картины. (Обычное изменение, конечно, может быть представлено в пространственно-временной картине: например, покоящаяся частица представлена ​​прямой линией, а колеблющаяся частица — волнистой линией.)

Перед лицом этих трудностей философы склонны делиться на два типа: «философы процесса» и «философы многообразия». Философы-технологи, такие как Альфред Норт Уайтхед, англо-американский математик, ученый. и метафизик, умерший в 1947 году, — считают, что течение времени (или человеческое развитие в нем) является важным метафизическим фактом. Подобно французскому интуиционисту Анри Бергсону, они могут считать, что этот поток может быть уловлен только нерациональной интуицией.Бергсон даже считал, что научная концепция времени как измерения на самом деле искажает реальность. Философы многообразия считают, что течение времени или движение человека во времени — это иллюзия. Они утверждают, например, что такие слова, как после , в будущем и сейчас , а также времена глаголов являются индексными выражениями, которые относятся к акту их собственного произнесения. Следовательно, предполагаемое изменение события из будущего в прошлое — это иллюзия.Сказать, что событие является будущим, значит утверждать, что оно произошло позже, чем это высказывание. Затем, еще позже, когда кто-то говорит, что это было в прошлом, он или она утверждает, что это было раньше, чем это другое высказывание. Прошлое и будущее не являются реальными предикатами событий в этом представлении; и изменение в отношении них не является подлинным изменением.

Уайтхед, Альфред Норт Альфред Норт Уайтхед.

Опять же, хотя философы процесса думают о будущем как о каком-то открытом или неопределенном, тогда как прошлое неизменно, фиксировано, определено, философы многообразия считают, что говорить об изменении будущего так же бессмысленно, как и говорить об изменении. прошлое.Если человек решает указывать влево, а не вправо, то направление влево — это , каким было будущее. Более того, они утверждают, что этот тезис об определенности будущего не следует путать с детерминизмом, теорией, согласно которой существуют законы, посредством которых более поздние состояния Вселенной могут быть выведены из более ранних состояний (или наоборот). Философия коллектора нейтральна по этому поводу. Будущие события вполне могут существовать и все же не быть достаточно законно связанными с более ранними.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Одной из особенностей времени, которая озадачила философа-неоплатоника Августина из Гиппона в V веке н. Э., Была трудность его определения. Однако в одном направлении философии языка 20-го века (на которое оказал влияние Людвиг Витгенштейн) в этой задаче не было никакой тайны. Обучение обращению со словом раз включает в себя множество вербальных навыков, в том числе способность обрабатывать такие связанные слова, как раньше , позже , сейчас , секунд и час .Эти вербальные навыки нужно усвоить очень сложными способами (отчасти посредством остойчивости), и неудивительно, что значение слова раз не может быть преобразовано в четкое словесное определение. (Это не сокращающее слово, например, bachelor .)

Святой Августин, фреска Сандро Боттичелли, 1480 г .; в церкви Оньиссанти, Флоренция. Alinari / Art Resource, Нью-Йорк

Философия времени сильно влияет на человеческие эмоции. Люди не только сожалеют о прошлом, они также боятся будущего, не в последнюю очередь потому, что предполагаемый поток времени, кажется, ведет их к смерти, как пловцов уносит к водопаду.

Джон Джеймисон Карсвелл Смарт Редакторы Энциклопедии Британника.

Официальный сайт доктора Мичио Каку

Это правда или это басня?

В романе Герберта Уэллса «Машина времени» наш главный герой запрыгнул в специальный стул с мигающими лампочками, повернул несколько циферблатов и обнаружил, что его катапультировали на несколько сотен тысяч лет в будущее, где Англия давно исчезла и теперь населяют странные существа, которых называли морлоками и элоями. Возможно, это было великой выдумкой, но физики всегда высмеивали идею путешествий во времени, считая их царством чудаков, мистиков и шарлатанов, и не без оснований.

Однако довольно заметные достижения в области квантовой гравитации возрождают теорию; Теперь это стало честной игрой для физиков-теоретиков, пишущих на страницах журнала Physical Review. Одна из упорных проблем путешествий во времени состоит в том, что они пронизаны несколькими типами парадоксов. Например, есть парадокс мужчины без родителей: что происходит, когда вы возвращаетесь в прошлое и убиваете своих родителей еще до своего рождения? Вопрос: если ваши родители умерли до вашего рождения, то как вы вообще могли родиться, чтобы убить их?

Есть еще парадокс человека без прошлого.Например, предположим, что молодой изобретатель тщетно пытается построить в своем гараже машину времени. Внезапно из ниоткуда появляется пожилой мужчина и раскрывает юноше секрет создания машины времени. Затем молодой человек становится невероятно богатым, играя на фондовом рынке, на гоночных трассах и на спортивных мероприятиях, потому что он знает будущее. Затем, как старик, он решает совершить свое последнее путешествие в прошлое и раскрыть секрет путешествия во времени своему юному «я». Вопрос: откуда взялась идея машины времени?

Есть также парадокс мужчины, который является собственной матерью (мои извинения Хайнлайну.) «Джейн» осталась в детском доме подкидышем. Когда Джейн была подростком, она влюбляется в бродягу, который бросает ее, но оставляет ее беременной. Затем наступает беда. Она чуть не умирает, рожая девочку, которую затем таинственным образом похищают. Врачи обнаруживают, что у Джейн сильное кровотечение, но, как ни странно, у нее оба половых органа. Итак, чтобы спасти ей жизнь, врачи превратили Джейн в Джима.

«Джим» впоследствии становится ревущим пьяницей, пока не встречает дружелюбного бармена (на самом деле замаскированного путешественника во времени), который уводит «Джима» в прошлое.«Джим» встречает красивую девочку-подростка, случайно забеременев от нее. Из-за вины он похищает девочку и отправляет ее в приют. Позже «Джим» присоединяется к отряду путешественников во времени, ведет выдающуюся жизнь и имеет последнюю мечту: замаскироваться под бармена, чтобы в прошлом встретиться с неким пьяницей по имени «Джим». Вопрос: кто такие «Джейн» мать, отец, брат, сестра, дедушка, бабушка и внук?

Неудивительно, что путешествия во времени всегда считались невозможными.В конце концов, Ньютон считал, что время похоже на стрелу; после выстрела он взлетал по прямой, неизменной линии. Одна секунда на Земле была одна секунда на Марсе. Часы, разбросанные по вселенной, бьют с одинаковой скоростью. Эйнштейн дал нам гораздо более радикальную картину. Согласно Эйнштейну, время было больше похоже на реку, которая извивалась вокруг звезд и галактик, ускоряясь и замедляясь, проходя вокруг массивных тел. Одна секунда на Земле была Ни одной секундой на Марсе. Часы, разбросанные по вселенной, бьют в свой собственный далекий барабанщик.

Однако перед смертью Эйнштейна он столкнулся с неприятной проблемой. Сосед Эйнштейна в Принстоне, Курт Гедель, возможно, величайший математик-логик последних 500 лет, нашел новое решение собственных уравнений Эйнштейна, которое позволило путешествовать во времени! У «реки времени» теперь были водовороты, в которых время могло закручиваться в круг. Решение Гёделя было довольно гениальным: оно постулировало вселенную, наполненную вращающейся жидкостью. Любой, кто идет по направлению вращения, окажется в исходной точке, но назад во времени!

В своих мемуарах Эйнштейн писал, что его беспокоило то, что его уравнения содержали решения, позволяющие путешествовать во времени.Но в конце концов он пришел к выводу: Вселенная не вращается, она расширяется (т.е.как в теории Большого взрыва), и, следовательно, решение Геделя может быть отклонено по «физическим причинам». (Очевидно, если бы Большой взрыв вращался, то путешествия во времени были бы возможны по всей Вселенной!)

Затем в 1963 году новозеландский математик Рой Керр нашел решение уравнения Эйнштейна для вращающейся черной дыры, которое имело странные свойства. Черная дыра не схлопнется в точку (как считалось ранее), а во вращающееся кольцо (нейтронов).Кольцо будет вращаться так быстро, что центробежная сила не позволит кольцу разрушиться под действием силы тяжести. Кольцо, в свою очередь, действует как Зазеркалье Алисы. Любой, кто пройдет через кольцо, не умрет, но сможет пройти через кольцо в альтернативную вселенную. С тех пор были найдены сотни других «червоточин» решений уравнений Эйнштейна. Эти кротовые норы соединяют не только две области пространства (отсюда и название), но и две области времени. В принципе, их можно использовать как машины времени.

Недавно попытки добавить квантовую теорию к гравитации (и, следовательно, создать «теорию всего») дали нам некоторое представление о проблеме парадокса. В квантовой теории у любого объекта может быть несколько состояний. Например, электрон может существовать одновременно на разных орбитах (факт, который дает нам законы химии). Точно так же знаменитый кот Шредингера может существовать одновременно в двух возможных состояниях: мертвом и живом. Итак, возвращаясь во времени и изменяя прошлое, мы просто создаем параллельную вселенную.Итак, мы меняем прошлое кого-то ЕЩЕГО, спасая, скажем, Авраама Линкольна от убийства в Театре Форда, но наш Линкольн все еще мертв. Таким образом, река времени разделяется на две отдельные реки. Но означает ли это, что мы сможем запрыгнуть в машину Герберта Уэллса, повернуть циферблат и полететь на несколько сотен тысяч лет в будущее Англии? Нет. Нам предстоит преодолеть ряд трудных препятствий.

Во-первых, основная проблема — это энергия. Точно так же, как автомобилю нужен бензин, машина времени должна обладать невероятным количеством энергии.Нужно либо использовать силу звезды, либо найти что-то, называемое «экзотической» материей (которая падает вверх, а не вниз), либо найти источник отрицательной энергии. (Физики когда-то думали, что отрицательная энергия невозможна. Но крошечные количества отрицательной энергии были экспериментально подтверждены для так называемого эффекта Казимира, то есть энергии, создаваемой двумя параллельными пластинами). Все это чрезвычайно трудно получить в больших количествах, по крайней мере, в течение еще нескольких столетий!

Тогда есть проблема стабильности.Керровская черная дыра, например, может оказаться нестабильной, если через нее упасть. Точно так же квантовые эффекты могут накапливаться и разрушать червоточину до того, как вы войдете в нее. К сожалению, наша математика недостаточно мощна, чтобы ответить на вопрос о стабильности, потому что вам нужна «теория всего», которая сочетает в себе квантовые силы и гравитацию. В настоящее время теория суперструн является ведущим кандидатом в такую ​​теорию (фактически, это ЕДИНСТВЕННЫЙ кандидат; у нее действительно нет конкурентов). Но теорию суперструн, которая является моей специальностью, все еще сложно решить полностью.Теория четко сформулирована, но никто на земле не достаточно умен, чтобы ее решить.

Интересно, что Стивен Хокинг однажды выступил против идеи путешествия во времени. Он даже утверждал, что у него есть «эмпирические» доказательства против этого. По его словам, если бы путешествия во времени существовали, нас бы посетили туристы из будущего. Поскольку мы не видим туристов из будущего, следовательно: путешествие во времени невозможно. Из-за огромного объема работы, проделанной физиками-теоретиками за последние 5 лет или около того, Хокинг с тех пор изменил свое мнение и теперь считает, что путешествия во времени возможны (хотя и не обязательно практично).(Более того, возможно, мы просто не очень интересны этим туристам из будущего. Любой, кто сможет использовать силу звезды, посчитает нас очень примитивными. Представьте себе, что ваши друзья пересекают муравейник. Они склонятся перед муравьями и дать им безделушки, книги, лекарства и силу? Или у некоторых из ваших друзей возникнет странное желание наступить на некоторых из них?)

В заключение: не отворачивайтесь от тех, кто однажды постучится к вам в дверь и заявит, что является вашим будущим пра-пра-пра-внуком.Возможно, они правы.

.

Post A Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *