Время и мы. Что человечеству известно о природе времени

Время и Эйнштейн

Вообще-то, всегда считалось, что время – это время, а пространство и материя – совсем другая сущность, с понятием времени не связанная. Время воспринималось как некая абсолютная сущность. Но выводы теории относительности Эйнштейна, давно уже подтвержденные многочисленными экспериментами и наблюдениями, показали, что это не так.

Пространство-время представляют собой единое целое. Это трудно себе представить, но это так. Все дело в том, что это единение проявляется при движении материальных объектов с большими скоростями – близкими к скорости света. Тогда течение времени на этих объектах замедляется. Отсюда – все парадоксы теории относительности, типа самого известного «парадокса близнецов».

Суть его состоит в том, что если один из братьев близнецов остался на Земле, а второй полетел в космос на ракете, движущийся с очень большой, околосветовой скоростью, то по его возвращению на Землю возраст братьев окажется разным. Когда близнец космонавт вернется на Землю, он будет моложе своего брата. Почему? А потому, что время у него на ракете будет течь медленнее. Так что же? Время влияет на материальный мир? Да влияет. В это трудно поверить, но это – факт.

Нам представить это трудно. Потому что мы привыкли жить в мире, где таких скоростей не бывает. Вот даже ракета для вывода какого-нибудь спутника на околоземную орбиту должна иметь скорость около 8 км в секунду. А скорость света – 300 тыс. километров в секунду. Разница колоссальная.

Так это все какие-то абстракции? Нет. Без учета эффектов теории относительности, не могли бы работать, например, системы GPS-навигации. Вот и не верь после этого ученым. Если не принимать во внимание предсказаний общей теории относительности, то координаты любого объекта, движущегося по поверхности Земли, будут рассчитаны GPS-навигацией с ошибкой в несколько километров!

И еще. Общая теория относительности предсказывает, что на скорость течения времени влияет и гравитация. Чем она сильнее, тем медленнее течет время.

Особенно заметно замедление Времени проявляется в окрестностях так называемых «черных дыр» – самых загадочных объектов Вселенной, которые не могут по своей природе быть визуально обнаруженными, но по косвенным признакам в их существовании современная наука не сомневается. Но «черные дыры» так же как «темная материя» и «темная энергия» – тема отдельной публикации.

Время и люди

Да, ладно, наука. А вот наше человеческое восприятие времени. Оно ведь тоже не такое простое, как кажется на первый взгляд. Вспомните, как вы учились в школе. Как долго длилось в вашем представлении время между школьными каникулами. А как долго продолжалось счастливое лето! А что потом, когда вы повзрослели? «А годы летят, наши годы, как птицы летят» – пелось в старой советской песне. И действительно, летят. Время, в восприятии каждого отдельного человека, относительно!

А обратимся к истории нашей цивилизации. Вот, например, Египет и Месопотамия. Жили себе, не тужили, несколько тысяч лет. И ничего там у них кардинального не происходило.

А сейчас? Время изменения мирового устройства сократилось на порядки. Оно, время, кардинально ускорилось. Действительно, меняется окружающий мир под действиями людей, и время начинает идти по-другому, быстрее. Это подтверждает, что время и материальный мир связаны друг с другом.

Это, конечно, не физика, которая точная наука, а жизнь социума. И не факт, что физические законы на эту нашу жизнь переносятся. Но факт относительности времени подтверждается даже в нашем восприятии!

Стрела времени

Еще один важный момент. Это так называемая «стрела времени». Время течет только в одну сторону. Невозможно вернуться назад. «Что было, то было, закат доалел».

Мы к этому привыкли и воспринимаем, как должное. Но тут вот какое дело. Уравнения классической Ньютоновской динамики, на которых основана вся современная, например, инженерия, обратимы. Что это значит? А то, что если вы вышли из состояния «А» и пришли в состояние «В», то также спокойно вы можете вернуться назад. А в жизни такого не бывает, «обратной дороги», как говорится, нет.

Но не так все плохо с нашей наукой, мы имеем в виду с физикой. Там существует такой «второй закон термодинамики»». Это сложная и частично философская проблема. Вот такой человек, как Пригожин, наш, российский, но живший всю жизнь в Бельгии ученый, этим много занимался. Даже Нобелевскую премию получил. Хотя и не разобрался до конца.

Так в чем уникальность этого «второго закона»? А в том, что все основные, фундаментальные законы современной физики, представляют собой «законы сохранения». Сохранение энергии, импульса, массы. И их справедливость подтверждена всем человеческим опытом.

А вот второй закон термодинамики утверждает, что энтропия (не важно, что это такое – сложно объяснять) должна не сохраняться, а только возрастать. По крайней мере, в закрытых от внешнего воздействия системах. Но вот наша Вселенная. Она-то является такой «закрытой» системой. Потому что ничего, кроме нее, нет. Значит, энтропия в ней может только расти.

Возрастание энтропии должно приводить к такому «всеобщему равенству». Все рассыпается в какую-то «звездную пыль». Потому как у этой пыли все однородно, а тогда ее энтропия минимальна. К чему она, зараза, и стремится.

А вот и не получается у нее. Наш мир, начиная от самых малых его составляющих (атомов и элементарных частиц) до галактик, четко структурирован. Это значит, что существует какой-то механизм, препятствующий разрушающему действию второго закона термодинамики.

Так вот, время, как мы уже говорили, необратимо. Это называется «стрелой времени». Эта необратимость согласуется с необратимым возрастанием энтропии. Это связано как-нибудь? Ответа на этот вопрос нет.

Как устроено время

Теперь разберемся, как устроено время. В нашем мире существуют так называемые фундаментальные постоянные. Их много, но главные из них три. Это скорость света, гравитационная постоянная (та, что входит в закон всемирного тяготения Ньютона и в уравнения общей теории относительности) и константа Планка, содержащаяся в главном уравнении квантовой механики – уравнении Шредингера.

Здесь история, конечно, довольно смутная. Дело в том, что классическая Ньютоновская физика прекрасно состыковывается и с теорией относительности и с квантовой механикой. Так, если объект движется со скоростью много меньшей скорости света (а в окружающей нас повседневной жизни все так и происходит) и если кривизна пространства (неважно, что это такое) мала – а, например, в солнечной системе так оно и есть, то уравнения общей теории относительности переходят в привычный нам закон всемирного тяготения Ньютона.

С другой стороны, если так называемая «длина волны Де Бройля» (неважно, что это такое) мала, а для окружающих нас объектов так оно и есть, то уравнения квантовой механики переходят в классическую Ньютоновскую физику. Казалось бы, все хорошо. Ан нет. Дело в том, что квантовая механика и теория относительности друг с другом не «стыкуются». Хотя справедливость обеих подтверждена многочисленными экспериментами и наблюдениями. Поэтому таким Граалем современной физики является создание некой общей теории, описывающей мир в космических масштабах (теория относительности) и на уровне элементарных частиц, из которых и построена вся окружающая нас матери и мы сами (квантовая механика).

Так какое отношение все это имеет ко времени? А самое прямое. Дело в том, что из трех перечисленных выше фундаментальных констант можно соорудить величину с размерностью времени. Она очень мала, но конечна. А это значит, что время дискретно. Т.е. состоит из очень маленьких промежутков. Мы их, конечно, не замечаем. Но они должны существовать. Представьте себе, что вы летите на самолете над песчаным пляжем. Что вы видите? Однородный, золотистого цвета берег. А когда вы спуститесь с небес на этот самый пляж, то окажется, что он состоит из отдельных маленьких песчинок. Вот также и со временем.

Заключение

«Ну и что из того?» – спросит читатель, прочитавший эту статью. Да, ничего. Зарплату не прибавят, цены в магазинах не уменьшатся. Экономика не начнет стремительно расти, как обещает президент.

Тем не менее. Надо знать, как устроен окружающий нас мир. Хотя это знание и не носит утилитарного характера. Ведь если бы человечество к познанию мира не стремилось, то так бы и жило в пещерах, одеваясь в шкуры убитых животных.

Тут все, на самом деле, просто. Чем выше интеллектуальный уровень общества, тем тяжелее «весить ему лапшу на уши». Тем ответственнее оно, общество, будет подходить к принятию важнейших решений. Ведь все одно с другим связано, хотя это, на первый взгляд, и незаметно.

Вот, действительно. Какая-то теория времени и, например, выборы. Ничего общего. Но! Если вы начали напрягать свои мозги, чтобы разобраться, а как там оно все во Вселенной устроено, то вы также крепко задумаетесь и над вопросами своей повседневной жизни и выбором дальнейшего ее продолжения. Для вас и ваших детей.