Ли Смолин: Что такое время?

Ли Смолин (Lee Smolin)

Ли Смолин (Lee Smolin)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник: Fortunecity.Com
Перевод: StarMission.Ru

16 комментариев на “Ли Смолин: Что такое время?

  1. Александр

    Время, это единый «ВСЕЛЕНСКИЙ» вектор, отображающий взаимодействие (динамику) процессов вселенной. Этот вектор направлен от причины к следствию и является эталоном всей «жизни» вселенной. Непрерывное изменение состояния физических величин вселенной и определяют вектор времени (вектор жизни).
    Если остановить динамику (жизнь) вселенной, то исчезнут все физические проявления вселенной. Исчезнет, формируемый их динамикой, вектор времени, оставив «НИЧТО». А из «НИЧТО» не может возникнуть динамики…. Отсюда вывод, что ВСЕЛЕННАЯ не возникала, а всегда существовала, определяя понятия, такие как: время, вечность, энергия, материя и т.д..

  2. Лариса

    Вселенная материальна и имеет начало, а всегда существовал Бог, названный в Библии Царём Вечности. Он и дал начало отсчёта времени. Даже если это взять как допущение, то всё становится на свои места. Сначала Бог сотворил духовный мир, а затем материальный, что и подтверждается формулой E=mc2. Т.е. материя образована с помощью энергии. А размеры нашей вселенной говорят о Его непревзойдённой силе.

  3. Алексей Мишнев

    Что такое время?

    Время, это последовательное осознание прочувствованных реальных событий или полученных из информации и заложенных в память человека: в прошлом, настоящем и ожидаемом в будущем .Последовательная длительность этих событий поделена на доли и выражена математически первоначально в виде « от восхода до захода солнца», «день-ночь».В результате развития цивилизации, возникло современное математическое летоисчисление деление событий на доли: неделя, месяц, год, столетие, тысячелетие, сутки, час, минута, секунда. Алексей Мишнев. 14 марта 2013 года.

    • Johnker

      Нет, наличие последовательностей событий – это следствие из определения времени

  4. Серёга

    Повторюсь и опишу что я под этим подразумеваю. Я считаю есть не делимая последовательность событий. Тоесть за событием “F” произошло событие “Т” а между этими событиями произойти ничего не может. А если вдруг произошло значит между этими событиями “пробито” время то есть последовательность событий.

  5. Серёга

    Я просто не могу предположить можно путешествовать во времени или нет. Поэтому написал в начале что это не делимая последовательность ( тоесть нельзя путешествовать), а а потом описал само путешествие 🙂

  6. NIK829164

    Если убрать слово “время” и рассматривать только свойства, то получается:
    1. Похоже на потенциальное поле;
    2. Очень похоже на квантовые и энергетические уровни;
    Выводы:
    1. Время – это энергия;
    2. Машина времени – это просто элементарный тоннельный эффект.

  7. Gost

    Теперь разгадан самый загадочный вездесущий природный феномен – сущность природы ВРЕМЕНИ. Показан механизм действия времени в последовательности причинно-следственных событий. Показано что из физического времени в природе сделано всё остальное– пространство, гравитация, все виды волновых полей их энергия и сила, теплота, субатомные частицы (нейтроны, кварки, бозоны и пр., даже пресловутый бозон Хиггса сделан из времени) и причиной все их свойств которыми они обладают, является время.

  8. Соломон

    Никакой тайны… “Времени”, которое вы ищите, не существует. Люди его просто выдумали из-за недостаточности сведений – что же это такое. Мое определение: время – это физический угол в градусах минутах и секундах или полных оборотах, на который повернулась наша планета за период между интересующими вас событиями. Поскольку скорость вращения Земли постоянна много миллионов лет, то и время постоянно для всех частей обозримого пространства, для всех событий, скоростей и ускорений, гравитационных полей и космического вакуума. При всех измерениях вы будете именно на Земле считать, на сколько градусов или оборотов она повернулась.

  9. Соломон

    Некоторое уточнение – физический угол поворота Земли вокруг своей оси это измеренная величина прошедшего времени, А само время – это не физическая величина, которую можно потрогать или подержать в руках. Это как “работа” мотора, которая существует, но увидеть ее нельзя, можно только увидеть или почувствовать результаты ее существования. Т.е. время – это само “вращение” (движение) Земли вокруг своей оси, и результаты этого вращения мы ощущаем как смену времен года, многих природных явлений и многого чего еще.

    Длительность всех событий в настоящем, прошлом и будущем мы измеряем, ориентируясь исключительно и иногда уже подсознательно, на величину этих угловых промежутков между событиями или событиями и настоящим моментом. Мы создали массу измерительных приборов для этого, от ходиков с гирями до атомных часов, пытаясь как можно более точно совместить скорость их работы со скоростью поворота земного шара. И ни к чему другому мы не привыкли. Между тем это – “время” только наше, нас землян. И этим “нашим” временем мы измеряем всё – события на Земле, скорость вращения других планет, скорость света и колхозной арбы, сколько лет тому назад жил Тутанхамон, скорость прохождения химических реакций и все, что имеет связь со временем. Но это всё – измерения для людей. А где-то на далекой, другой обитаемой планете инопланетяне ориентируются на что-то другое, не обязательно на скорость вращения своей планеты. Может быть, на какую-то атомную частоту или что-то подобное. У них свое – НЕ ВРЕМЯ, А СПОСОБЫ И ЕДИНИЦЫ ЕГО ИСЧИСЛЕНИЯ.

    Но время у всего и у каждого – свое. Если планета остановится, часы испортятся и т.п., время не исчезнет. Жизнь – это движение с переменной скоростью. У каждого живущего время свое собственное, но, исчисляя время, он ориентируется на какую-то константу, скажем, на скорость вращения земли, на то, что принято. Но время останавливается, когда человек умирает, движение прекращается. Это могут наблюдать другие, живущие, но при этом ориентируясь на свое идущее в его сознании время… Вы скажете, а как же неодушевленные предметы, скажем горы – они, что, вне времени? Нет, они во времени, но – в нашем, в том, которое мы измеряем углом поворота планеты вокруг оси. Вы спросите: а что, когда-то на земле или даже без земли времени не существовало? Да, отвечаю, такого понятия не существовало. Но когда развился человек, он тут же начал считать, сколько оборотов земного шара тому назад произошел Большой взрыв. Т.е. время – это ПОНЯТИЕ, развившееся у человека. Спросите моего кота, сколько времени. Не ответит, хотя многие слова действительно понимает и почти разговаривает. Ему это не нужно. Это нужно и важно лишь для Гомо Сапиенс.

  10. Tetra

    Путаница из-за того, что слово «время» имеет два смысла: 1) длительность. 2) собственное время объекта.
    Длительность измеряется в секундах. Но длительность – это не время.
    Собственное время объекта – есть относительная величина, отражающая меру перехода объекта от факта начала к факту конца его существования, показывающая, какую часть своего потенциала существования объект израсходовал на момент наблюдения. Говоря иначе, время объекта – это его (относительный) возраст. Подробнее см.: Ильясов Ф.Н. Время как израсходованный потенциал существования. Web-Институт исследований природы времени. 2015.

  11. Валерий

    Время – это динамический параметр в уравнениях физики (и др. наук). То есть, оно не материально, не энергия, не “течёт” и вообще не обладает свойствами материи и пространства. Непонимание этого и приводит к путанице, попыткам придания понятию “время” не двух, а многих разных смыслов.

  12. Алексей Морковин

    Вложу свои 5 копеек.
    Для меня время – скорость течения процессов, любых. Но нельзя брать сразу все процессы для измерения времени. Например, принять за 1 секунду время, за которое свет пройдет в вакууме ХХХ метров. Согласен, тут можно подискутировать, но пока так. Отталкивая от того, время это скорость течения процессов, возможно предположить, что скорость этих процессов в разных частях вселенной будет разная. Возможно, что будет отличаться значительно. Если исходить из того, что время – скорость течения процессов, то можно предположить возможность путешествия в будущее – необходимо все процессы значительно замедлить, например, в человеке. Насчет путешествия в прошлое такая мысль – возможно, но только если все процессы пойдут вспять. Да, пока звучит фантастически, но возможно предположить, что некоторое воздействие может вызвать обратное течение процессов.

    Морковин Алексей, г. Барнаул 2017 год.

  13. Татьяна

    Время – это абстрактное понятие введенное физиками для развития науки физика и используемое людьми для успешного взаимодействия друг с другом в социуме.

  14. Татьяна

    Более бредовой статьи не встречала..особенно концовка захватывающая..не могут сказать что такое время и есть ли оно вообще, и тут же вставляют свои пять копеек о том, что “каждый из нас находится здесь в течение некоторого небольшого отрезка времени”-вставляют снова же этот термин. Одним словом – тень на плетень! Комментарии куда более весомые, значимые и талантливые, чем познания Ли Смолина или же переводчика его “трудов” на русский..

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *