Пространственно временной континуум вселенной

Пространственно-временной континуум

Пространственно-временной континуум

Простра́нство-вре́мя — физическая модель, дополняющая пространство временны́м измерением и, таким образом, создающая новую теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение.

Концепцию пространства-времени допускает и ньютоновская механика [1] , но в ней это объединение искусственно, так как пространство-время классической механики — прямое произведение пространства на время, то есть пространство и время независимы друг от друга. В контексте теории относительности время неотделимо от трех пространственных измерений и зависит от скорости наблюдателя (см. собственное время).

Количество измерений, необходимых для описания Вселенной, окончательно не определено. Теория струн, например, требовала наличия 10, а теперь даже 11 измерений (в рамках М-теории). Предполагается, что дополнительные (ненаблюдаемые) 6 или 7 измерений свёрнуты до планковских размеров, так что экспериментально они пока не могут быть обнаружены. Ожидается, тем не менее, что эти измерения каким-то образом проявляют себя в макроскопическом масштабе.

Первый вариант модели естественного объединения пространства и времени, пространство Минковского, был создан Германом Минковским в 1908 году [2] на основе специальной теории относительности Эйнштейна.

Несмотря на то, что, на первый взгляд, временное измерение абстрактно, понятие времени как измерения вполне конкретно. Когда мы хотим с кем-то встретиться, мы говорим, где «в пространстве» мы рассчитываем встретиться с ним, например, на 9-м этаже здания на углу Верхней Полевой улицы и шоссе Энтузиастов. В этом описании содержатся три элемента информации (9-й этаж, Верхняя полевая улица, шоссе Энтузиастов), описывающих конкретное место в трёх пространственных измерениях Вселенной. Не менее важным является указание времени встречи, например, в 3 часа пополудни. Эта часть информации указывает, где «во времени» состоится встреча. Следовательно, события описываются четырьмя элементами информации: тремя, указывающими расположение в пространстве, и одним, указывающим положение во времени. Таким образом характеризуется положение события в пространстве и времени, то есть в пространстве-времени. В этом смысле время представляет собой ещё одно измерение.

Примечания

1. ↑ Работы В. И. Арнольда, в частности, «Математические методы классической механики».
2. ↑ Hermann Minkowski, «Raum und Zeit», 80. Versammlung Deutscher Naturforscher (Köln, 1908). Published in Physikalische Zeitschrift 10 104—111 (1909) and Jahresbericht der Deutschen Mathematiker-Vereinigung 18 75-88 (1909).

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Пространственно-временной континуум» в других словарях:

пространственно-временной континуум — [0/0] Cм. Фильм «Назад в Будущее» 1985г. Совокупность событий, фактов, явлений произошедших на определенном отрезке времени. Нарушение ее очень опасно и чревато последствиями, вплоть до катастроф галактического масштаба. Марти, ты не понимаешь,… … Cловарь современной лексики, жаргона и сленга

пространственно-временной континуум — erdvės ir laiko kontinuumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. space time continuum vok. Raum Zeit Kontinuum, n rus. пространственно временной континуум, m pranc. continuum spatio temporel, m … Fizikos terminų žodynas

МАТЕРИЯ — одно из наиболее многозначных филос. понятий, которому придается один (или некоторые) из следующих смыслов: 1) то, определяющими характеристиками чего являются протяженность, место в пространстве, масса, вес, движение, инерция, сопротивление,… … Философская энциклопедия

ПОЛЕ ФИЗИЧЕСКОЕ — одно из осн. понятий физики, возникшее во 2 й пол. 17 в. [хотя термин П. ф. был введен в физику значительно позднее англ. физиком Дж. К. Максвеллом; в математике появление; термина поле связано с работой англ. математика У. Р. Гамильтона О… … Философская энциклопедия

Личности — безличности категория — Личности безличности категория универсальная семантико синтаксическая категория языка, характеризующаяся отнесением субъекта предложения к какому либо предмету во внешнем мире (референту) и при этом степенью выделенности (отдельности) этого… … Лингвистический энциклопедический словарь

МИФ — (от греч. mythos слово, повествование, предание) специфический, свойственный прежде всего архаической эпохе человечества, способ функционирования мировоззренческих конструктов, при котором условные и логически недоказуемые умозрительные феномены… … Социология: Энциклопедия

Эйнштейновский вакуум — Эйнштейновский вакуум пустое, без материи, пространство время, обладающее упругими свойствами. В 1915 году Альберт Эйнштейн вывел свои уравнения, описывающие гравитационные взаимодействия через кривизну пространства событий. Имеется в… … Википедия

МИНКОВСКИЙ — МИНКОВСКИЙ (Minkowski) Герман (22 июня 1864, с. Алексоты Минскойтуб, ныне Литва 12 января 1909, Гёттинген) немецкий математик и физик. Окончил Берлинский университет (1885). Преподавал в Боннском (1883), Кенигсбергском (1894 1895)… … Философская энциклопедия

Цифровая физика — Цифровая физика, в физике и космологии, совокупность теоретических взглядов, проистекающих из допущения, что Вселенная по сути описывается информацией и, следовательно, является вычислимой. Из данных предположений следует то, что… … Википедия

Преобразования Лоренца — Преобразования Лоренца линейные (или аффинные) преобразования векторного (соответственно, аффинного) псевдоевклидова пространства, сохраняющее длины или, что эквивалентно, скалярное произведение векторов. Преобразования Лоренца… … Википедия

Источник

Тайна времени и пространства. Основа мироздания

За пределами, привычной для нас реальности, скрывается другой, невероятный мир. Противоречащий многим нашим представлениям о вселенной. Почему в нашей вселенной, события не происходят в обратном порядке? А ведь законы физики вполне это допускают. «Однажды в далекие времена…» так начинаются многие сказки, но какова история самого времени? Мы говорим: «время летит», «время – деньги», «мы тратим время», «мы убиваем время», «пытаемся сэкономить время». Но что мы в действительности знаем о времени?

Время, как река. Оно бесконечно перетекает от момента к моменту. Нам кажется, что время всегда течет в одном направлении, в сторону будущего, однако не факт, что это так. Как же раскрыть тайну, столь удивительного, и столь неуловимого явления, как время. Можно попробовать его измерить. При помощи часов самых разных видов, размеров и форм, уже тысячи лет, мы измеряем время с все возрастающей точностью. Первые часы, можно сказать, били всего раз в день. Этими часами была сама планета земля. Благодаря неустанному цикличному вращению нашей планеты вокруг своей оси и вокруг солнца, люди научились измерять свое время. Люди подмечали явления, которые происходили вновь и вновь с определенным постоянством. Благодаря повторяющимся природным циклам, появились первые часы. Измерив, скорость движения земли при помощи солнечных часов, мы разделили сутки на часы. Земля поворачивается вокруг своей оси за сутки, а мы отсчитываем дни, глядя на восходящее и заходящее солнце.

На протяжении всей истории физики как науки, люди замещали одни способы измерения времени другими, которые казались им более точными. Так происходило в течение многих веков. Впрочем, какими бы точными не были наши часы, время все равно остается для нас загадкой. Часы могут сообщить нам, сколько сейчас времени, но не могут рассказать о том, что такое время. Что же мы собственно измеряем?

На начальных этапах строительства железных дорог, время было серьезной проблемой. В каждом городе устанавливали собственное время. За полдень – считали момент, когда солнце стояло в зените. А какое при этом время в другом городе – никого не волновало. Еще более усложняло ситуацию то, что поезда ездили по времени того города, из которого начинали путь. Поскольку железные дороги развивались очень быстро, а все поезда ездили по разному расписанию, скоро началась страшная путаница. Появилась необходимость привести время к одному стандарту. Но как это сделать, если, например, два города соединены одной колеей? И вот здесь начинается современная история времени.

Открытия Альберта Эйнштейна относительно времени и пространства

Когда потребность синхронизации времени возросла неимоверно, в одно патентное бюро в швейцарском городе Берн, устроился на работу молодой физик по имени Альберт Эйнштейн. Это была превосходная стартовая площадка для всех великих изобретений того времени. По патентам было видно, что люди пытаются придумать способ синхронизировать время при помощи телеграфных сигналов, различных часов, радиоволн. Эйнштейн наблюдал за всем этим, и это приводил его в восхищение. Вскоре Эйнштейн потрясет весь мир своим новым взглядом на сущность времени. И вдохновением ему послужат именно эти изобретения.

Эйнштейн понял, что все эти попытки синхронизировать время, были не просто изобретательными находками, он осознал, что они обнаружили глубокую прореху в нашем понимании времени.

Большинство людей понимают время слишком примитивно, думая, что время одно для всех и всюду. Таково общепринятое представление, доставшееся нам от отца современной науки, Исаака Ньютона, который утверждал, что время просто идет и идет, и мы ничего не можем с этим поделать.

Эйнштейн понял, что это не совсем так. Он открыл, что время может течь с разной скоростью. Каким бы странным нам это не казалось, это означает, что для меня время может течь совсем не так, как течет для вас. Открытие Эйнштейна, в пух, и прах разбила концепцию реальности Ньютона. Эйнштейн говорит о том, что время это не просто ярлык, который кто-то навесил на нашу Вселенную, время ощущается всеми по-разному. Эйнштейн подарил нам гораздо более глубокую картину времени, объяснив, что у каждого человека свое время, и, что идет оно с разной скоростью.

Не существует единого вселенского времени. Существуют различные времена. Это потрясающее открытие Эйнштейна, обнаружило скрытую связь между пространством и временем. Эйнштейн понял, что существует прямая связь между движением сквозь пространство и течением времени. Грубо говоря, чем больше вы набираете в одном, тем меньше набираете в другом.

Чтобы понять, как это происходит, возьмем за пример движение автомобиля. Автомобиль двигается на север со скоростью сто километров в час. Это значит, что все его движение происходит в северном направлении. Потом автомобиль повернул на другую трассу и поехал на северо-запад. Он по-прежнему едет со скоростью в сто километров в час, но, уже не так быстро продвигается в северном направлении, как некоторое время назад. Все потому, что часть его северного направления была съедена и поделена с западным. Эйнштейн понял, что пространство и время, связаны, примерно так же, как север и запад в нашем примере.

Сделав это потрясающее открытие, Эйнштейн опроверг общепринятые представления о времени, о том, что оно течет одинаково для всех. Если человек стоит на месте это не значит, что он не двигается. Хотя он и не передвигается в пространстве, он передвигается во времени. Эйнштейн говорит, что все, то время, что человек стоит на месте, то есть, не перемещаясь в пространстве, он перемещается во времени. Что же произойдет, если человек начнет двигаться к другому стоящему человеку? Когда идущий человек двигается, для стоящего на месте, часы идут медленнее, относительно часов идущего. Это происходит потому, что с точки зрения стоящего человека, часть движения сквозь время идущего человека, была разделена с движением сквозь пространство. После того, как идущий человек прекратит движение, его время снова синхронизируется со стоящим человеком.

В этом заключалась главная догадка Эйнштейна. Перемещение в пространстве отражается на перемещении во времени. Разве не поразительно, что для каждого человека время течет по-разному. Ведь мы привыкли считать, что оно существует отдельно от нас. Почему мое измерение времени зависит от того, как я двигаюсь, или от того, как двигаетесь вы? На первый взгляд это кажется полной бессмыслицей. Для того кто движется, время течет медленнее, и уже само это удивительно. До Эйнштейна никто даже представить не мог, что такое возможно.

Так почему же мы не сталкиваемся с этим в повседневной жизни? Дело в том, что при такой маленькой скорости, с которой мы двигаемся здесь на земле, испытать это крайне сложно. Однако этот эффект реален и его можно экспериментально проверить. Для этого нам понадобится пара атомных часов и реактивный самолет. Этот эксперимент был впервые проведен в 1971 году, когда ученые облетели с атомными часами вокруг земного шара.

Как и предсказывал Эйнштейн, показания часов не совпадали. Была зафиксирована разница всего в несколько сотен миллиардных долей секунды. Однако это доказало эффект воздействия перемещения в пространстве на время. Гипотеза Эйнштейна проверялась снова и снова, и каждый раз, эксперименты заканчивались удачно. Эта гипотеза помогла лучше понять как устроен мир. Поначалу этот эффект казался малозначимым. Однако в современных технологиях он играет важнейшую роль.

Обнаружив скрытые связи между пространством и временем, Эйнштейн понял, что их нельзя рассматривать отдельно друг от друга. Более того, он открыл, что между ними есть связь. И их союз он назвал пространственно-временным континуумом. Эйнштейн объединил время и пространство в четырехмерный пространственно-временной континуум.

Слияние пространства и времени, подвело Эйнштейна к одной из самых его потрясающих догадок. Кажущаяся разница между прошлым, настоящим и будущим, может быть не более чем иллюзией.

Настоящий момент времени в пространственно-временном континууме

В нашей повседневной жизни мы ощущаем время, как поток. Однако более правильно думать о времени, как о последовательности моментальных фотоснимков. Каждое событие при этом разворачивается на одном снимке, затем на следующем, следующем, и т.д. И если мы выстроим все эти моменты, все эти кадры в одну линию, мы сможем увидеть все, что когда-либо происходило на земле, и вообще, в нашей вселенной. Все, что происходило, и все, что должно только произойти. Любую точку пространства и любой момент времени. От большого взрыва и рождения нашей вселенной, примерно четырнадцать миллиардов лет назад, до образования звезд млечного пути. От рождения нашей планеты четыре с половиной миллиарда лет назад, до эпохи динозавров, и вплоть до событий, которые происходят на земле сегодня. Открыв пространственно-временной континуум, Эйнштейн перевернул привычные представления о прошлом, настоящем и будущем.

Чтобы понять это, попробуйте поразмышлять о таком, казалось бы, простом явлении, как настоящий момент. Например, вы сидите и в этот момент, в вашем офисе тикают часы. Ваша кошка спрыгивает с подоконника. Что-то происходит и вдали от вас. Например, в Венеции прямо сейчас взлетает голубь. В луну врезается метеорит. А в отдаленном уголке вселенной, взрывается звезда. Все эти события, происходящие одновременно в разных уголках вселенной и представляют настоящий момент. Представим, что все они лежат на одном ломтике в срезе пространственно-временного континуума. Здравый смысл подсказывает нам, что события могут происходить только в настоящий момент, момент за моментом, момент за моментом. А значит, все мы должны согласиться с тем, что находится на данном конкретном срезе. Однако, как доказал Эйнштейн, если принять в расчет движение, здравый смысл может сослужить нам дурную службу.

Чтобы понять, что имеется в виду, представьте пространственно-временной континуум в виде буханки хлеба. Эйнштейн понял, что точно так же, как есть разные способы порезать буханку хлеба, есть разные способы порезать и пространственно-временной континуум. Дело в том, что движение оказывает влияние на течение времени. Тот, кто движется, будет представлять себе настоящий момент по-другому. Для движущегося человека срез нашей буханки будет выглядеть иначе. Он будет резать ее под другим углом. Чтобы понять этот странный эффект, давайте представим себе инопланетянина, который находится в десяти миллиардах световых лета от нас. А на нашей планете в это время на заправке сидит человек. Если они оба сидят неподвижно, и не двигаются относительно друг друга, их часы идут синхронно и настоящий момент для них лежит на одном срезе буханки. Но что произойдет, если инопланетянин сядет на велосипед, и начнет удаляться от земли. Поскольку движение замедляет течение времени, их часы уже не могут идти синхронно. Раз их часы не идут синхронно, значит, у них будут и разные срезы пространственно-временного континуума. Срез инопланетянина теперь проходит через буханку под иным углом. Он направлен в сторону прошлого. Поскольку он еде на велосипеде с небольшой скоростью, угол наклона будет невелик. Однако на другом конце вселенной, этот маленький угол даст огромную разницу во времени.

Что же найдет инопланетянин на этом временном срезе? На земле наш друг с заправки, еще не сидит на скамейке у заправочной станции. Это происходит даже не сорок лет назад, когда наш друг был еще ребенком. Каким бы поразительным это не казалось, инопланетянин увидит землю, какой она была двести лет назад и станет свидетелем событий, которые мы сейчас считаем далеким прошлым.

И если это вас не удивляет, подумайте вот о чем. Угол наклона зависит еще и от направления движения. Посмотрите, что произойдет, если наш инопланетянин поедет в направлении земли. Теперь его срез пространственно-временного континуума, направлен в сторону будущего, и инопланетянин, увидит события, которые только произойдут на земле через двести лет. Возможно в это время праправнучка нашего друга с заправки, будет телепортироваться из Парижа в Нью-Йорк.

Раз мы знаем, что ваш настоящий момент может находиться в том, что я считаю своим прошлым или будущем, и ваш настоящий момент столь же реален, как и мой, это означает, что прошлое и будущее тоже реальны. Ведь они могут совпадать с вашим настоящим моментом. Значит прошлое, настоящее и будущее реальны. Они существуют.

Если вы верите законам физики, вы должны понимать, что будущее и прошлое также реальны, как и настоящее. Прошлое никуда не делось, и про будущее тоже нельзя сказать, что его нет.

Также как мы думаем о бескрайней вселенной, нам следует думать о бескрайних просторах времени. Все, что случилось, или еще случится, все это существует. Этим смелым утверждением, Эйнштейн разбил наше представление о времени.

Разница между прошлым, настоящим и будущим, сказал он однажды, это всего лишь иллюзия… впрочем, иллюзия устоявшаяся.

Однако если каждый момент времени реален и существует, как же объяснить тот факт, что течение времени напоминает нам течение реки? Может быть, мы ошибаемся, и время на самом деле вовсе не течет? Возможно, река времени больше похожа на замерзшую реку, и каждый момент в ней строго закреплен в определенном месте.

Пример с течением времени, хорошо показывает, что современная физика находится в серьезном противоречии с нашим обыденным восприятием времени. Мы переживаем время, находясь в настоящем моменте. Мы переживаем время, находясь в настоящем моменте и неспособны познать что-то иное, кроме настоящего момента. В законах физики ничего не говорится о том, что какой-то настоящий момент является главенствующим. Это только с нашей точки зрения, вещи вокруг нас меняются.

Также как все кадры кинофильма уже присутствуют на пленке, все моменты времени тоже уже существуют. Разница лишь в том, что в кинотеатре проектор последовательно высвечивает кадр за кадром. Но законы физики не предусматривают ничего похожего на проектор, который высвечивал бы определенные моменты времени. Наш ум подсказывает нам, что так это происходит, но на самом деле, то, что мы считаем течением времени, может быть всего лишь иллюзией.

Путешествие во времени

Но если время, как и замерзшая река не течет, и находится в неподвижном состоянии, возможно ли путешествие в прошлое или будущее? Как это ни парадоксально, путешествие во времени, возможно. Например, воспользовавшись одним любопытным свойством гравитации, которая оказывает значительное действие на время.

Открытия Эйнштейна, показывают, что гравитация, как и перемещение в пространстве, может оказывать влияние на время. Она словно тянет время, замедляя его ход. И чем сильнее гравитационная тяга, тем сильнее замедляется время. Здесь на земле, этот эффект едва заметен, однако он все же имеет место. Для человека, живущего на последнем этаже небоскреба, время будет течь чуть медленнее, чем для человека на первом этаже, потому что ближе к земле, гравитация намного сильнее. Но если бы вы могли подлететь к черной дыре, воздействие гравитации на время, стало бы огромным.

Черные дыры появляются, когда крупные звезды схлопываются сами в себя, и поэтому обладают огромной гравитационной тягой, которая в миллионы раз сильнее гравитационной тяги нашей земли. Если бы кто-то наблюдал ваше путешествие у черной дыры, он бы увидел, что время замедлилось для вас очень существенно. Ему бы казалось, что ваши движения и речь очень замедленны. Для него прошли бы годы, в то время как для вас всего несколько минут. Зависимости от размера черной дыры, а также от того насколько близко я подберусь к ней, проведя на ее орбите всего несколько часов, я смогу вернуться на землю через целых пятьдесят лет. То есть смогу попасть в будущее. Все кроме меня постареют на пятьдесят лет, в то время как я сам, всего на пару часов. Итак, принцип путешествия в будущее понятен. Но что мы знаем о путешествиях в прошлое?

В теории это тоже возможно. При помощи еще одного предсказанного Эйнштейном феномена, который он назвал «кротовой норой» или «червоточиной». Если кротовые норы существуют, то они служат своего рода тоннелями в пространственно-временном континууме. Тоннелями, которые связывают не только две точки пространства, но два момента времени.

Предположим, я решил отправиться в прошлое и встретится с самим собой. Если бы существовала кротовая нора, соединяющая эти два момента, мне бы оставалось просто шагнуть в них. Это было бы весьма странно, и началась бы серьезная путаница. Представьте себе, что я захотел бы изменить что-нибудь в своем прошлом. Например, сделать так, чтобы мои родители не встретились. Тогда бы я просто не родился на свет. А если все-таки путешествие в прошлое, возможно, то почему наш мир все еще не наводнили туристы из будущего? А значит можно с уверенностью сказать, что путешествие в прошлое невозможно, по-крайней мере пока.

Стрела времени

Хотя путешествия в прошлое кажутся маловероятными, что можно сказать о другом, привычном для нас факте, что время движется только в одном направлении – в сторону будущего? Мы называем это “стрелой времени”. Стрела времени – это, пожалуй, самый очевидный факт, который мы знаем о нашей вселенной, но, тем не менее, не понимаем его до конца. Почему неотъемлемым свойством времени является однонаправленность? Для нас это загадка. С пространством все обстоит иначе. Мы можем поехать в любой город, в любой стране мира. Но время движется в одном направлении. И почему это так, мы пока понять не можем. Почему оно не может идти в обратном направлении? И вообще, что это значит – время движется от прошлого к будущему? Что мы знаем о сущности стрелы времени? Почему мы наблюдаем, как события разворачиваются только в одном направлении? Приходится утешаться ответом, что законы физики не позволяют происходить таким вещам. Хотя на самом деле это не так.

Законы физики это просто математические формулы, которыми мы пользуемся для описания всего, что происходит вокруг нас, от поведения атомов, до вращения галактик. Они разрабатывались и доказывались на протяжении долгих веков, наблюдений и экспериментов. Но к нашему удивлению, законы физики ничего не говорят, о том, что события обязаны разворачиваться в одном направлении, которое мы связываем с течением времени. Согласно этим законам, все вполне может происходить в обратном порядке. В большинстве законов, которыми мы пользуемся для описания процессов в окружающем нас мире, отсутствует концепция стрелы времени. Все эти законы будут работать также хорошо, если события будут происходить в обратном порядке. Получается противоречие между физикой, которая говорит, что все обратимо, и нашей жизнью, которая кажется нам совершенно необратимой. Хотя это и подрывает наше привычное представление, законы физики утверждают, что подобные необычные явления возможны. Но как?

Все мы знаем, что произойдет, если уронить бокал с вином. Сама мысль, что эти осколки с разбрызганным вином могут как-то вернуться в упорядоченное состояние и снова стать бокалом с вином, кажется абсурдной. Однако согласно законам физики это возможно. Для этого нужно всего лишь поменять направление движения всех этих объектов: каждого кусочка стекла, каждой капли вина, каждой молекулы, атому жидкости, стекла, стола и воздуха, просто поменять их направление на противоположное. И тогда бокал окажется целым.

Итак, если законам физики нет дела до того разбиты стаканы или целы, почему же мы никогда не видим, как они превращаются из разбитых, в целые? Можем ли мы примирить законы физики с нашим повседневным опытом? Видимо в нашем понимании чего-то не хватает. Но чего именно? Что служит причиной возникновения стрелы времени?

Энтропия

Энтропия – это мера всем нам знакомого явления распада, или стремления к хаосу. Это весьма важная идея, потому, что в нашей вселенной, все имеет свойство двигаться от порядка к хаосу. Попробуем проиллюстрировать это. Взять, например, книгу. В ней, допустим, пятьсот шестьдесят девять страниц. Книга – это очень упорядоченный предмет. За первой страницей идет вторая, за ней следующая и т.д. Но, теперь, давайте вырвем эти страницы и разбросаем их, позволив энтропии сделать свое дело. Страницы переходят в неупорядоченное состояние. И причина тому проста. У страниц есть только одна возможность лечь упорядоченно и огромное число возможностей лечь неупорядоченно. Поэтому, намного более вероятно, что они лягут хаотично. С этим мы сталкиваемся в повседневной жизни. Предметы движутся от упорядоченного состояния к неупорядоченному. В данном случае, книга превратилась в груду хаотично разбросанных страниц. Куда бы мы ни посмотрели, всюду видим примеры действия энтропии. И с течением времени энтропия растет. Кубик льда тает, превращаясь в воду. Дым рассеивается в воздухе, приобретая крайне неупорядоченную структуру. Упорядоченные состояния сменяются неупорядоченными. Видимо это и есть направление стрелы времени. Мы видим, что это стремление к хаосу происходит только в одном направлении. Может быть, в этом и заключается ответ. Возможно, фундаментальная причина стрелы времени в том, что в природе все имеет тенденцию двигаться от порядка к хаосу. Мы называем это прогрессом, однако здесь есть небольшая проблема.

Поскольку законы физики не делают различия между прошлым и будущим, энтропия должна расти не только в сторону будущего, но и в направлении прошлого. Но ведь так не происходит. Из этого следует, что энтропия должна расти в любом направлении. Неважно смотрим мы в прошлое или будущее, с точки зрения логики она должна расти.

Если мы уверены, что прошлое должно быть упорядоченным, а исходя из понимания энтропии, мы знаем, что все имеет тенденцию двигаться от порядка к хаосу, может быть есть еще что-то, кроме законов физики, что может это объяснить? Может быть, нам стоит поискать объяснение в начальных условиях рождения нашей вселенной? То есть вернуться к моменту большого взрыва. Если историю нашей вселенной представить в виде кинопленки и отмотать ее назад, мы увидим, что, чем ближе к началу, тем больше во вселенной порядка. Постепенно наша вселенная с миллиардами галактик, хаотично разбросанными в пространстве, превратилась бы в облако газа, а затем, все стало бы сжиматься. Облака, состоящие из газа и пыли сжимались бы все плотнее и плотнее, пока не превратились бы в субстанцию очень малого объема. И вот мы добрались до места, где этот процесс заканчивается. Этот момент представляет собой, как начало пространства, так и начало времени. До него ни того, ни другого не существовало. Таким образом, причиной изначального порядка и низкого уровня энтропии, стал сам момент зарождения вселенной. Большой взрыв.

В момент большого взрыва вещество находилось в очень упорядоченном состоянии. Вероятно, это было самое упорядоченное событие, о каком известно физике. После него происходило лишь нарастание беспорядка. Теория большого взрыва дает представление о том, как могла выглядеть наша вселенная в прошлом. Более того, если следовать ей, оказывается, что на ранних этапах своего существования, вселенная выглядела весьма и весьма упорядоченно. Почему тогда энтропия была столь низкой, этого мы не знаем. Но, по крайней мере, мы знаем, что такой момент, когда энтропия в нашей вселенной была низкой, существовал. Все, что мы сможем сказать на данный момент, это то, что большой взрыв это начало в стреле времени. Это можно представить как заведенные часы. Также как часовой механизм постепенно раскручивается, наша вселенная раскручивается с самого момента большого взрыва, становясь все более, и более неупорядоченной.

Мы еще не знаем, почему наша вселенная началась с упорядоченного состояния. Но сам этот факт означает, что каждый раз, когда разбивается стеклянный бокал, в этом событии отражается нечто, что случилось миллиарды лет назад. Стекло бьется, но вернуться в упорядоченное состояние не может. Таково положение вещей, установленное в нашей вселенной большим взрывом.

Мы движемся только от прошлого к будущему. И все что мы видим вокруг, все перемены, от образования звезд, до мельчайших подробностей нашей жизни, все это представляет собой побочные явления непрерывного процесса распада, которым и определяется разница между прошлым и будущим нашей вселенной.

Итак, по причине большого взрыва в нашей вселенной, появилась стрела времени. И все, что происходит с тех пор, может быть ничем иным, как энтропией – тягой к хаосу, которая возникла примерно тринадцать миллиардов семьсот миллионов лет назад. Но если у времени, было, начало, а хаос будет постоянно нарастать, значит ли это, что у времени должен быть и конец? Как будет выглядеть наша вселенная в далеком будущем? Недавние исследования пролили свет на этот вопрос.

После большого взрыва пространство начало расширяться. И оно расширяется до сих пор. До не давних пор большинство людей полагали, что это расширение должно постепенно замедляться. Мы представляли себе пространство заполненное галактиками как автомобиль, едущий по шоссе. Когда водитель убирает ногу с педали газа, машина постепенно замедляет ход. Раньше мы думали, что и вселенная с течением времени расширяется все медленнее. Но к своему удивлению, астрономы обнаружили, что расширение вселенной не замедляется, а наоборот, ускоряется. Представьте, что водитель не убрал ногу с педали газа, а наоборот, вдавил ее еще сильнее. Таким же образом растут и темпы расширения вселенной. Это открытие меняет наше привычное представление о пространстве. Применительно к будущему это может иметь весьма неожиданные последствия. Поскольку вселенная расширяется все быстрее и быстрее, в далеком будущем, примерно через сто миллиардов лет, все небесны тела пропаду из нашего поля зрения. Это будет выглядеть так, словно наша галактика, висит в пустоте. Наши потомки будут очень страдать от этого. Сейчас свету от далеких галактик приходится проходить столь огромное расстояние, чтобы добраться до нас, что фактически, видя этот свет, мы видим прошлое этих галактик. Но в далеком будущем, когда эти галактики перестанут быть видны, астрономы обнаружат, что прошлое, с космической точки зрения, им более не доступно. Что касается времени, то по одной из гипотез, космосом будут править черные дыры. Но и они со временем растворятся, оставив после себя лишь разрозненные частицы, хаотично плавающие в пространстве. В пространстве перестанут происходить какие-либо перемены. А если не будет перемен, мы не сможем засвидетельствовать ход времени. Будет трудно даже представить, что время существует. В таких условиях сложно даже сказать течет время вперед или назад. Время попросту потеряет значение.

Повседневный опыт накладывает сильный отпечаток на наше представление о времени. Мы думаем, что время универсально, что прошлого уже не вернуть, а будущее еще только должно случиться. Но благодаря научным открытиям мы можем заглянуть за пределы обычного опыта и увидеть, что мы являемся частью, гораздо более глубокой, и гораздо более загадочной реальности.

Статья переписана с документального фильма “Тайны мироздания. Искривление времени”

Источник