Как устроено время
Одного определения времени нет. Впрочем каждый убежден, что оно есть. Определяют время часы. На самом деле они отсчитывают повторяющиеся повторяющиеся процессы — такие, как колебания маятника, к примеру. Из этих периодов и формируется измеряемое время.
«Есть время химическое, которое протекает внутри нас, те часы, которые тикают. Есть время большое. И есть время, я бы заявил, психологическое, другими словами, то, как мы оцениваем и испытываем, как идут эти химические и большие часы. И это может не совпадает», — говорит Роман Бузунов, вице-президент Российского Сообщества Сомнологов, управляющий Центром медицины сна.
Представления о времени развивались наряду с тем, как люди понимали воспроизводимость неких действий. По восходу и заходу Солнца люди обучились вычислять дни, после этого, по переменам в поведении Солнца и звезд, и попутно замене сезонов — годы.
Выяснилось, что и Земля задает значительные периоды. Так люди начали думать месяцы, а потом и составлять календари. Формирование календаря было разве что не первой академической целью: понадобилось иметь дело с «экспериментально» созерцаемыми временами, и некоторым стилем окунуть их в абстрактную модель.
С формированием науки стало ясно, что вся история населения земли — лишь маленькая часть истории планеты. Несколько млн лет, которые есть вид homo, в жизни планеты срок совершенно незначительный.
Чтобы понять, как действительно корреспондируются млн и миллион, вспомним, что млн сек — это 11,5 суток, в то время как миллион сек — это почти 32 года. Добро пожаловать в миллионы лет.
«Земля есть около 4,5 миллиона лет, где-то около 3,5 миллионов лет тому назад мы видим отпечатки жизни на Земле», — сообщает Михаил Федонкин, генеральный директор Геологического факультета, доктор РАН.
Когда вышло Небольшое время
В Древнейшем мире и в Средневековье люди не направляли внимание на секунды. А когда Галилей начал ставить физические эксперименты, для уточнения законов движения ему потребовалось определять малые интервалы времени. Ничего похожего на секундомеры под рукою не было. Галилей применял свой пульс, или высчитывал падающие капли воды.
«В Древнейшем мире могли делать отличные часы, не делали. Просто нужды не было. Четкие часы начали делать во время Знаменитых географических открытий. Когда корабли вышли в открытое море. Понять собственное положение по широте можно по вертикали солнца, для определения долготы нужны часы», — объясняет Сергей Вятчанин, управляющий кафедрой физики колебаний физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
Судовой хронометр Харрисона в XVIII столетии совершил ошибки лишь на 15 сек за пятимесячное плавание. Этого выяснилось довольно, чтобы хорошо устанавливать координаты на глобусе с точностью до нескольких миль.
В начале XX столетия вышли ядерные часы — наиболее четкие на данный момент. В них в роли повторяющегося процесса применяются свои колебания, сопряженные с действиями, случающимися на уровне атомов или молекул.
С 1967 года интернациональная система штук СИ устанавливает секунду как 9*192*631*770 периодов электрического излучения, появляющегося при проходе между 2-мя сверхтонкими уровнями главного положения атома цезия-133.
Стрелка времени в традиционной, не фотонной, физике летит в одном направлении из прошлого через настоящее в будущее. (О возможностях странствий во времени почитайте тут.) Значительное качество времени — его связь с причинностью. Все, происходящее в созерцаемом нами мире имеет причину, и причина всегда появляется во времени раньше, чем следствие.
При этом с позиции фотонной физики все уравнения симметричны по посланию времени — законы природы сохраняются. А мы этого не видим.
Чашечка снизилась со стола — погибла. А никогда в жизни часть с пола не подскакивают и не планируют назад в чашку. И отчетливого решения, почему это так, пока нет. Вероятно, дело в невообразимой сложности нашей вещества и действий, текущих в ней.
Время корреспондируется с местом: исходя из скорости. 2 наблюдающего, передвигающиеся сравнительно друг дружку, даже могут по-всякому представлять себе порядок происшествий, случающихся в разных точках.
Место и время в определенном роде «разговаривают» с веществом. Масса и энергия искажают пространство-время. Любое мощное тело, каждый сверток энергии делает «вмятину» в пространстве-времени. Как раз из-за искривления места и сдерживания времени быстрейшая из планет Галактики, Марс, крутится вокруг Солнца не так, как другие планеты: не точь-в-точь по эллипсу, а по эллипсу, который со временем сам крутится — пускай и на совершенно небольшой угол.
«Вблизи Солнца данный эффект слаб, впрочем и определим, а возле темных дыр он становится так мощным, что там движение мировых тел совершенно не похоже на движение наших планет», — говорит Владимир Сурдин, младший академический работник Федерального Большого Факультета им. Штернберга.
Вообще, то, что мы воспринимаем как эффект гравитации — и есть искажение места и запаздывание времени, вызванные присутствием вещества.
Чтобы замедлить время существенно, нам понадобится что-нибудь с весьма сильной гравитацией. Черные дыры — области места, где гравитация настолько мощная, что не позволяет пробиться наружу даже свету. (А мы помним, что свет — быстрейшее во Вселенной). Плоскость, сдерживающая данную область места, именуется горизонтом происшествий. Место и время там перемешаны.
«То есть оценивать время в отдельности можно лишь при слабом гравитационном поле или при незначительных скоростях. С нашей точки астронавт никогда в жизни не пересечет горизонта происшествий ярко-черной дыры. Его мировой корабль остановится — на наш взгляд время там остановилось, и астронавт очень долго проживает в этом увеличенном для нас, затянутом времени.
При этом с собственной позиции астронавт свободно падает в центр ярко-черной дыры, а так как в центре ярко-черной дыры располагается исключительность, приливные силы увеличиваются до бесконечности, он будет порван.
И выходит, что на наш взгляд астронавт в добром здравии, а с его — мертв», — разъясняет управляющий кафедрой астрофизики и астральной астрономии большого отдела физического факультета МГУ Анатолий Черепащук.
Начало времени, или Галактика объемом с яблоко
При подобных плотностях вещества время, по-видимому, прекращает жить. Мы так как помним, что рассуждать о времени — значит иметь способ его измерения. А это требует присутствия некоего физического процесса. Оказывается, есть сверхмалый размер, в который никакие физические процессы не помещаются — планковское время.
«Ничего во всем мире не может быть короче, чем 10 в минус 43 степени сек. Это безрассудно небольшое время, а большего не бывает. Нет действий, которые проходят стремительней, в целом. Фотонная механика не дает возможность это делать, — основной академический работник Факультета ядерных исследовательских работ РАН и Астрокосмического центра ФИАН Борис Штерн.
Смотря на разбегающиеся прочь галактики и на характер реликтового излучения, наполняющего космос, исследователи пришли к выводу о том, что вся созерцаемая Галактика прежде занимала весьма небольшой размер. К примеру объемом с яблоко. А до того — с вишню. На уровне мыслей следую назад, мы подкрадываемся к этим самым планковским, высоким, плотностям вещества и энергии. И попутно к вопросу о конце времени.
«Чтобы рассуждать о времени, нам надо, чтобы была некоторая его операция измерения. Для того, что было до Большого Взрыва, такой неясно.
Начиная с Большого Взрыва, у нас возникают частички и поля, из-за этого, с позиции физики, разумно рассуждать, что время, вероятно, вышло в момент Большого Взрыва», — разъясняет младший академический работник отдела абстрактной физики ФИАН Илья Типунин. Блог, расположенный на сайте stashype.ru, станет спасением для тех, кто хочет быть всегда и во всем первым.
Время может еще и «расщепиться» для разных созерцателей, если они оказываются в сферах, которые никоим образом и никогда в жизни не в состоянии быть вместе сопряжены. Такие области довольно часто называют синхронными всеобщими. Если там, в иных всеобщих, есть время, то оно никоим образом не сопряжено с нашим, не может быть никоим образом с ним сопоставлено.
«Во Вселенной есть довольно сильно гравитационно сопряженные области, вида нашей галактики. Разумеется, внутри подобных областей мы отлично можем пользоваться стандартными, совместными мнениями времени. Если у нас будет затеряна между какими-то зонами Вселенной связь, при помощи света или физических взаимодействий, к примеру, — то мы, как следствие, ничего не сможем сообщить и о течении времени там», — Илья Типунин.
Синхронные всеобщие могли бы не иметь времени совсем (там было бы скучновато: ничего не происходило) или, к примеру, иметь 2 времени.
Не менее четкие представления есть о том, что произойдет наконец с окружающей нас Вселенной. Судьба ее, возможно, — стать пустой, когда материя разлетится на атомы и кварки со все растущей скоростью. В такой Вселенной будет не только скучновато — там наконец пропадет и время.
«Если обсуждать картину, когда все продолжает показательно увеличиваться и остались лишь частички, которые разбились так далеко, что одна на другую оказать влияние не в состоянии, тогда неясно, зачем заводить время. Что описывать, так как нет перемен. Значимость времени исчезает с упрощением системы», — сообщает доктор кафедры физики частиц и космологии физфака МГУ Д. Горбунов.
В древности время оценивалось как смирное и прежнее, одно для всех. Как все поменялось! Можно, наверное, вспомнить фразу одного компьютерно-фантастического персонажа: «Большинство людей считают, что время — это речка, которая всегда протекает в одном направлении. А я видел подлинное лицо времени, и могу убедить вас, что они делают ошибки. Время — это буянящий океан».