Путешествие в физику времени и за её пределы
12+
  вернуться Время чтения: 6 минут   |   Комментариев нет
Сохранить

Путешествие в физику времени и за её пределы

В книжной серии «МИФ. Научпоп» от издательства «Манн, Иванов и Фербер» вышла по-настоящему космическая работа, которая рассказывает не о чём-нибудь, а о самом времени.

Всем знакома фраза «Идти в ногу со временем». Профессор Калифорнийского университета Ричард Мюллер задумался о её буквальном значении. Что такое настоящее, прошлое и будущее в физическом понимании, каков он — момент, именуемый словом «сейчас», и вообще, как шагает само время?

Чтобы ответить на эти странные вопросы, ученому пришлось складывать немаленький пазл из мировых научных открытий, собственного опыта и мировоззрения и последних достижений квантовой физики. Получилась целая эпопея — космически масштабная, «субатомно» доскональная, неожиданная и захватывающая, и даже кое-где философская. Всё как мы любим. 

С минимумом спойлеров представляем книгу «Сейчас. Физика времени».

«Часы без часовщика». Страница из комикса «Хранители».
(источник: geekyapar.com)

 

Сейчас

Как именно нами воспринимается момент сейчас? Судя по всему это определяется микроскопическим количеством времени, которое требуется для того чтобы мозг заметил и запечатлел сигнал, пришедший от глаза, уха, кончиков пальцев. Для человека это несколько десятых долей секунды. А, к примеру, для мухи — всего несколько тысячных. Поэтому, чтобы поймать муху, нам приходится действовать очень расторопно: человек для этого насекомого движется словно в замедленном кино.  

(источник: Pixabay)

 

Немудрёное восприятие сейчас как момента, когда вы читаете вот эти слова в тексте (а теперь — вот эти) вполне уживается с четырёхмерным пониманием Большого взрыва, который создает не только пространство, но и время. Непрерывное создание новых сейчас — это и есть течение времени. 

Если представить все в упрощенной трёхмерной модели, то можно вообразить себя на поверхности надувающегося шара. Её площадь постоянно увеличивается. Примерно так же 13,8 миллиардов лет «растёт» и движется время. Каждое наше ощущение, мысль, движение в данный конкретный миг увеличивают площадь оболочки раздувающегося с момента Большого взрыва «шара» времени. Так что даже хлопок газетой по той самой мухе — это движение переднего фронта времени в просторах мироздания. 

Фух. Кстати, в книге есть еще несколько общепринятых в учёном мире версий течения времени, которые автором обстоятельно разбираются по косточкам и критикуются. Но останавливается он в итоге на кратко описанной выше (вот мы и не удержались от спойлера).

Насыщенный вакуум

Давно известно, что вакуум — не пустое пространство, а гораздо более сложная штука. Ещё в середине ХХ века ученые выяснили, что эта «пустота» содержит энергию, способную влиять на физические объекты (эффект Казимира). Вакуум содержит постоянное поле Хиггса, заполняющее целиком все пространство и отвечающее за придание частицам их массы. Вакуум содержит темную энергию, ответственную за ускорение расширения Вселенной.

Вакуум постоянно порождает вещество и антивещество, которые почти мгновенно аннигилируют. Исключение составляют случаи, когда этот процесс происходит вблизи чёрной дыры. Тут кроется объяснение такого феномена как излучение Хокинга: казалось бы невозможное излучение черных дыр, из которых, как известно, не может вырваться ничего, даже свет. Оказывается, вблизи поверхности этих объектов сильнейшая гравитация разделяет пары рождённых вакуумом частиц и античастиц прежде, чем они аннигилируют: одна частица попадает внутрь черной дыры, вторая излучается в бесконечность.

(источник: Pixabay)

 

Герой обратного времени

Лауреат нобелевской премии по физике Ричард Фейнман осветил буквально каждую научную проблему, о которой когда-либо задумывался. Он не только рассмотрел феномен обратного времени, но и превратил его в подробно разработанную теорию. Именно Фейнман предположил, что позитрон — это электрон, который движется во времени вспять. Иллюзию положительного заряда придавало ему как раз это движение во времени назад. 

В терминах диаграмм Фейнмана мыслит сегодня большинство ученых. Это уравнения, которые описывают квантово-физическую амплитуду вероятности будущего процесса (обычно — столкновение частиц). Например, электрон и позитрон, сталкиваясь друг с другом в пространстве, исчезают, превращаясь в фотон, который затем вновь распадается на электрон и позитрон.

(источник: Pixabay)

На одной диаграмме первоначальный электрон исчезает, а справа рождается заново другой электрон. На другой диаграмме входит и уходит электрон. «Физика не может сказать, тот же самый этот исходящий электрон или новый», отмечает Ричард Мюллер. 

Мало того, на самом деле он оказывается одновременно и тем, и другим. Эти частицы по-настоящему идентичны и неразличимы.

Однажды Фейнману позвонил возбужденный наставник Джон Уилер, который сказал: «Я знаю, почему все электроны имеют одинаковый заряд и одну и ту же массу!» Фейнман спросил почему. Уилер ответил: «Потому что все они — это один и тот же электрон!». Учёный мгновенно понял идею Уилера. На фейнмановской диаграмме при рассеянии электрон отскакивает обратно в прошлое.

Но предположим, что когда-то, в отдаленном прошлом, движущийся назад во времени электрон вновь рассеется на чём-то, отразится и снова двинется вперёд во времени. Тогда у нас будут уже два электрона, существующие одновременно, но на самом деле они окажутся одной и той же частицей. 

Может быть, все электроны связаны таким образом и существует лишь один, который мечется назад и вперёд во времени.

Ричард Мюллер, «Сейчас. Физика Времени»

Больше, чем физика

В конце книги Ричард Мюллер делает нетривиальный шаг, не желая томить идеи в соку чистой науки. Он как бы выходит за рамки физики и смотрит на неё со стороны. Такой взгляд всегда открывает новые вещи. Реальность оказывается неизмеримо шире, чем та модель, которую описывают могущественные казалось бы физика и математика (привет, физикалисты!).

В чём разница между мозгом и сознанием, что из них отличает момент сейчас от момента потом? Какова природа нашей свободы воли, как это — нефизическое — знание влияет на варианты будущего? 

Возможно, рассуждает автор книги, в физической науке назревает очередной прорыв, подобно открытиям теории относительности и квантовой механики. И она включит в себя совершенно неожиданные аспекты бытия.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

статьи по теме

13 игр и приложений для изучения физики

5 научных теорий и фактов, которые сложно принять

Физика, с которой вы сталкиваетесь ежедневно