О том, что такое время с научной точки зрения.
Время. Оно течет, бежит, мы его тратим, теряем, оно ускользает от нас, а мы пытаемся повернуть его вспять. Оно неумолимо и все расставляет по своим местам. Вся наша жизнь подчинена времени, наиболее употребительные слова нашего лексикона так или иначе связаны с ним. Но ход времени вызывает и тревогу, мы движемся от начала к концу, понимая конечность своего существования. Мы хотим укротить время или даже вырваться за его пределы. Но все-таки, что такое время?
Оно кажется нам обыденным, но когда мы о нем задумываемся, то никак не можем «ухватить» его. Как доказывает в своей книге знаменитый итальянский физик Карло Ровелли, время — это величайшая загадка, ответ на которую очень далек от того, к чему мы привыкли, и которая кардинально меняет наши представления об окружающем мире и о самих себе.
Карло Ровелли — один из основоположников теории петлевой квантовой гравитации, которая создана, чтобы увязать противоречия теории относительности Эйнштейна и квантовой механики. В своей книге Ровелли, соединяя идеи из разных областей знаний, рассказывает о том, что современной науке известно о времени, и многое из этого покажется читателям удивительнее сюжетов писателей-фантастов.
Идея 1. Не существует единого для всех времени
Для людей, которые мало знают о теории относительности Эйнштейна, может показаться удивительным тот факт, что время для человека на вершине горы будет течь быстрее, чем для того, кто останется у ее подножия (то есть ближе к земле). Чем массивнее объект, тем сильнее он замедляет время. И чем ближе человек оказывается к такому объекту, тем медленнее течет для него время. Это хорошо показано в фильме «Интерстеллар», в котором команда космического корабля высаживается на планете, 1 час на которой равен 7 земным годам, так как эта планета находится вблизи огромной черной дыры. Для земных объектов разница во времени не существенна, но она определенно есть, и ее неоднократно измеряли. Даже для ваших ног время течет медленнее, чем для вашей головы. Рядом с массивными объектами все течет медленнее — часы, мысли, все процессы в организме.
Открыл этот эффект замедления времени Альберт Эйнштейн еще до того, как он был экспериментально подтвержден. Его открытие — результат удивительного озарения, к которому он пришел, поставив под сомнение то, что для всех считалось очевидным. Он пытался выяснить, что заставляет Солнце и Землю притягиваться. Он понял, что дело не в том, что космические объекты воздействуют друг на друга, а в том, что они воздействуют на то, что находится между ними — на пространство и время, искривляя их. Из-за этого искривления объекты начинают «падать» навстречу друг другу. Это искривление приводит к замедлению времени вблизи крупных объектов. Чем массивнее объект, тем сильнее он искривляет пространство-время и замедляет время. В пространстве, где нет массивных объектов, например в межзвездном пространстве, вещи парят, а не падают, и время не замедляется. Для того, кто будет парить в межзвездном пространстве, время будет течь быстрее, чем для того, кто будет находиться на массивном объекте. Падение тела на массивный объект будет означать и замедление времени для него — так действует сила гравитации.
В уравнениях, которые мы изучаем в школе, время обозначается буквой t, и она обозначает то, что мы измеряем с помощью часов. Мы воспринимаем время как единое для всего и всех. Но теперь мы знаем, что нет единого времени — на разных объектах оно течет по-разному. Но какое из этих «времен» — то, которое в межзвездном пространстве, или то, которое замеряется вблизи крупного объекта, — «более правильное»? На этот вопрос нельзя ответить, потому что он не имеет смысла. Это так же, как если бы мы пытались ответить на вопрос о том, какова более «правдивая» ценность — долларов, выраженных в евро, или евро, выраженных в долларах? Это лишь характеристика их ценности относительно друг друга. Так же и со временем — есть разные «времена», их великое множество, и ни одно из них не является более «правильным». Конкретное время, которое мы измеряем с помощью часов, называется в физике «собственное время» (proper time). С помощью уравнений Эйнштейна мы можем вычислить отношения между разными «временами».
Таким образом, в одном месте время течет совсем не так, как в другом. Время — не единое для всех, оно представляет собой что-то вроде сети, состоящей из разных времен и событий, влияющих друг на друга.
Идея 2. Не только масса, но и скорость влияет на ритм времени. Общего для всех точек пространства настоящего момента не существует
Влияние массы объектов на время было не единственным открытием Эйнштейна. Еще раньше, будучи в довольно юном возрасте 25-ти лет, он понял, что скорость, с которой движется объект, влияет на время. А если точнее — то чем больше скорость движения объекта, тем медленнее для него течет время. Впервые этот эффект был подтвержден экспериментально в 1970-х годах, и с тех пор его многократно подтверждали. Собственное время зависит не только от того, вблизи какого объекта вы находитесь, но и от того, с какой скоростью вы двигаетесь. Из этого открытия вытекают еще более неожиданные последствия, а именно — отсутствие того, что мы называем «настоящим».
Если ваш друг находится на удаленной от Земли планете, то вы, возможно, захотите узнать, что он делает «сейчас» там. Но это невозможно, да и сам вопрос не имеет смысла. У вас есть ваше «сейчас», а у него совсем другое «сейчас». Если вы смотрите на своего друга, который находится рядом с вами, вы можете сказать, что он делает «сейчас», но на самом деле, вы видите свет, которому, чтобы достичь вас, требуется какое-то время, пусть и наносекунды. То есть вы видите вашего друга не в настоящем, а в прошлом. «Сейчас» для любых объектов, а тем более удаленных, совсем не то, что «сейчас» для вас. На далекой звезде нет того момента времени, которое соотносится с «сейчас» на Земле.
Время утрачивает еще один слой — единое настоящее для всех объектов.
