В нашей Вселенной медленно исчезает время
Что, если временную часть в уравнении пространственно-временного континуума буквально исключить? Одно из последних исследований, возможно, свидетельствует о том, что время медленно и постепенно исчезает из нашей Вселенной и в один прекрасный день испарится совсем. Новая радикальная теория может объяснить космологическую загадку, которая морочила голову ученым в течение многих лет.
Ранее ученые измеряли свет далеких взрывающихся звезд, чтобы показать, что Вселенная расширяется, и темп этого расширения постоянно растет. Ученые предположили, что эти сверхновые разлетаются на части быстрее, чем стареет Вселенная. Физики также сделали вывод, что некая антигравитационная сила должна разводить галактики в стороны, и стали называть эту неизвестную силу «темной энергией».
Идея того, что само время может исчезнуть через миллиарды лет — и все остановится — была предложена еще в 2009 году профессорами Хосе Сеньовилла, Марком Марсом и Раулем Вера из Университета Баска Кантри в Бильбао и Университета Саламанки в Испании. Следствием этого кардинального движения самого времени к концу является альтернативное объяснение «темной энергии» — таинственной антигравитационной силы, которая была предложена для объяснения некоторых космических явлений.
Однако по сей день никто не знает, чем является темная энергия на самом деле и откуда берется. Профессор Сеньовилла и его коллеги предложили невероятную альтернативу. Ученые предложили исключить такое понятие, как темная энергия, вообще и еще раз пересмотреть наши взгляды. По мнению Сеньовиллы, мы обманываем сами себя, думая, что Вселенная расширяется, когда на самом деле это время замедляется. На бытовом повседневном уровне это замедление будет незаметно. Но если отслеживать ход Вселенной в течение миллиардов лет, то на космических масштабах все станет очевидно. Это изменение будет бесконечно медленным с человеческой точки зрения, но с точки зрения космологии, в силах которой изучать свет древних солнц, светивших миллиарды лет назад, его можно с легкостью измерить.
Предложение группы ученых, опубликованное в журнале Physical Review D, исключает темную энергию как вымысел. Вместо этого Сеньовилла объясняет появление ускорения постепенным замедлением самого времени.
«Мы не говорим, что расширение Вселенной само по себе является иллюзией, — объясняет физик. — Мы считаем, что иллюзией может быть ускорение этого расширения — это, в свою очередь, не отменяет наличие расширения, которое [для нас] наращивает свой темп».
Если время постепенно замедляется, «а мы наивно продолжаем использовать свои уравнения для определения изменений скорости расширения относительно обычного течения времени, то простая модель, продемонстрированная в нашей работе, показывает эффективное ускорение этого расширения».
В настоящее время астрономы могут определить скорость расширения Вселенной, используя так называемый метод «красного смещения». В основе этой техники лежит понимание того, что звезды, которые движутся от нас, краснее тех, что движутся в нашем направлении. Ученые ищут сверхновые определенного рода, которые стали эталоном в этом плане. Тем не менее точность этих измерений предполагает инвариантность времени по всей Вселенной. Если время замедляется, согласно новой теории, наше одинокое временное измерение медленно превращается в новое пространственное измерение. Таким образом, далекие древние звезды, за которыми наблюдают космологи из нашей перспективы, кажутся ускоряющимися.
«Наши расчеты показывают, что мы можем подумать, будто расширение вселенной ускоряется», — говорит Сеньовилла. В основе теории лежит один из вариантов теории суперструн, согласно которому наша Вселенная ограничена поверхностью мембраны, или браны, плавающей в многомерном пространстве. Спустя миллиарды лет время вообще перестанет быть временем.
«Тогда все замерзнет, словно снимок одного момента, навсегда. Нашей планеты к тому времени уже не будет».
Несмотря на всю свою радикальность и беспрецедентность, эти идеи не остаются без поддержки. Гэри Гиббонс, космолог Кембриджского университета, говорит, что у такой концепции есть свои плюсы. «Мы считаем, что время появилось в процессе Большого Взрыва, и если время может появляться, значит оно может и исчезать — это всего лишь обратный эффект».
Существует ли время?
В двух статьях, опубликованных в Physics Essays, Амрит Сорли, Дэвид Фискалетти и Дюшан Клинар предприняли попытку объяснить, что то, что мы имеем в виду под временем, на самом деле является абсолютной физической величиной, играющей роль независимой переменной (время, t, часто является осью X в системе координат, демонстрирующей эволюцию физической системы). Но, как отмечают ученые, мы никогда не измеряем t. Мы измеряем частоту и скорость объекта. Само по себе время является сугубо математической величиной и не существует физически.
Эта точка зрения означает не то, что время не существует, а то, что время имеет больше общего с пространством, нежели с идеей абсолютного времени. Таким образом, хотя четырехмерное пространство-время, как зачастую предполагают, состоит из трех измерений пространства и одного измерения времени, взгляд ученых предполагает, что было бы более корректно представлять пространство-время в виде четырех измерений пространства. Другими словами, Вселенная «безвременна».
«Пространство Минковского — не три измерения плюс время, а четыре измерения, — писали ученые. Точка зрения, согласно которой время представлено физической сущностью, в которой происходят материальные изменения, заменяется более удобной точкой зрения, в которой время будет просто числовым порядком материального изменения. Этот взгляд лучше отвечает физическому миру и лучше объясняет мгновенные физические явления: гравитацию, электростатическое взаимодействие, передачу информации в ходе эксперимента ЭПР и другие».
«Идея того, что время представляет собой четвертое измерение пространства, не принесла особого прогресса физике и находится в противоречии с формализмом специальной теории относительности. Сейчас мы разрабатываем формализм трехмерного квантового пространства на основе работ Планка. Похоже на то, что вселенная трехмерна на макро- и микроуровнях в планковских объемах. В таком трехмерном пространстве нет «сокращения длины», нет «замедления времени». А что есть, так это скорость материальных изменений, которая «относительна» в эйнштейновском смысле».
Ученые приводят пример этой концепции времени, изображая фотон, который перемещается между двумя точками в пространстве. Пространство между ними полностью состоит из планковских длин, то есть из мельчайших дистанций, которые может преодолеть фотон в момент времени. Когда фотон перемещается на планковскую длину, он описывается как передвигающийся исключительно в пространстве и не в абсолютном времени. Фотон можно рассматривать как движущийся из точки 1 в точку 2, и его позиция в точке 1 — это «перед» позицией в точке 2, в буквальном смысле, поскольку цифра 1 идет перед цифрой 2 в числовом ряде. Числовой порядок не эквивалентен временному порядку, то есть цифра 1 во времени не существует перед цифрой 2, только численно.
Без использования времени как четвертого измерения пространства-времени, физический мир можно было бы описать более точно. Как отмечал физик Энрико Прати в недавнем исследовании, гамильтонова динамика (уравнения в классической механике) крайне четко определяется без понятия абсолютного времени.
Другие ученые отмечали, что математическая модель пространства-времени не соответствует физической реальности, и предложили использовать вневременное «состояние пространства», которое обеспечило бы более точные рамки. Также ученые отмечали фальсифицируемость двух понятий времени. К примеру, понятие времени как четвертого измерения пространства — как фундаментальной физической емкости, в которой происходит эксперимент — может быть сфальсифицировано экспериментом, в котором время не существует.
«Теория абсолютного времени Ньютона не фальсифицируема; вы не можете доказать ее или опровергнуть — вы должны поверить ей, — говорит Сорли. — Теория времени как четвертого измерения пространства фальсифицируема, и своей последней работой мы показали, что вероятность такой фальсификации весьма высока. Экспериментальные данные показывают, что время — это то, что мы измеряем часами. А часами мы измеряем численный порядок материальных изменений, то есть движение в пространстве».
Ахиллес и черепаха
В дополнение к обеспечению более точного описания природы физической реальности, понятие времени как количественного порядка изменений может разрешить парадокс Зенона «Ахиллес и черепаха». В этом парадоксе Ахиллес пытается догнать черепаху в беге наперегонки. Но хотя Ахиллес может бежать в 10 раз быстрее черепахи, он никогда не обгонит черепаху, потому что всякий раз, когда Ахиллес пробегает определенное расстояние, черепаха проходит одну десятую этого расстояния. Таким образом, когда бы Ахиллес не достигал пункта, в котором была черепаха, она все равно будет немного впереди. Хотя вывод, что Ахиллес никогда не сможет обогнать черепаху, очевидно ложный, есть много других объяснений этого парадокса.
Парадокс можно разрешить, если переопределить скорость, так что скорость обоих бегунов будет определяться численным порядком их движений, а не перемещением и направлением во времени. С этой точки зрения Ахиллес и черепаха будут двигаться только через пространство, и Ахиллес точно обгонит соперника в пространстве, хотя и не в абсолютном времени.
Некоторые из последних исследований поставили под вопрос теорию, что мозг представляет время как внутренние «часы», испускающие нейронные тики, и предположили, что мозг представляет время в виде пространственного распределения, регистрируя активацию разных нейронных узлов. Хотя мы воспринимаем события как случающиеся в прошлом, настоящем или в будущем, эти понятия могут быть просто частью психологических рамок, в которых мы испытываем материальные изменения в пространстве.
В любом случае, если эту теорию и можно рассмотреть математически (в виде решения проблемы стрелы времени), остается еще один вопрос без ответа: что такое время?
Источник
Что, если времени просто нет, не было и не будет?
Что, если времени нет, все существует в настоящий момент и это фундаментальный принцип Вселенный, который наши ученые до сих пор пытаются понять? Времени не существует, и квантовая теория только подтверждает это? Некоторые вещи ближе к вам во времени, некоторые дальше, точно так же, как в пространстве. Но идея того, что время течет вокруг нас, может быть настолько же абсурдной, как и текучесть пространства.
Проблема времени появилась еще сто лет назад, когда специальная и общая теории относительности Эйнштейна разрушили представление о времени как об универсальной постоянной. Одним из следствием стало то, что прошлое, настоящее и будущее не абсолютны. Теории Эйнштейна также образовали раскол в физике, потому что правила общей теории относительности (которые описывают гравитацию и крупномасшотабную структуру космоса) кажутся несовместимыми с правилами квантовой физики (которые действуют на самых малых масштабах).
Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, нет никакого способа определить события так, чтобы их можно было обозначить как протекающие одновременно. Два события, которые происходят «сейчас» для вас, будут протекать в разное время для всех, кто движется с другой скоростью. Другие люди будут видеть разные «сейчас», которые могут содержать элементы вашего «сейчас», а могут и не содержать.
Результатом является картина так называемой блок-вселенной: вселенная выступает в качестве статичного неизменного «блока» в противовес традиционному мировосприятию. Вы можете отметить всеми возможными методами то, что считаете «сейчас», но это место не будет ничем отличаться от любого другого места, кроме того, что вы находитесь рядом. Прошлое и будущее физически отличаются не более чем лево и право.
Уравнения физики не говорят нам, какие события происходят прямо сейчас — это как карта без символа «вы здесь». Момент настоящего в них просто не существует, равно как и течения времени. Кроме того, теории относительности Эйнштейна предполагают, что не только общего настоящего нет, но и все моменты одинаково реальны.
Почти сорок лет назад известный физик Джон Уилер из Принстона и Брайс де Витт из Университета Северной Каролины разработали экстраординарное уравнение, которое обеспечивало возможную рамку для объединения относительности и квантовой механики. Но уравнение Уилера-Де Витта всегда было спорным, в частности потому, что добавляло еще один непонятный поворот в нашем понимании времени.
«Можно сказать, что время просто исчезло из уравнения Уилера-Де Витта, — говорит Карло Ровелли, физик из Университета Средиземноморья в Марселе, Франция. — Это вопрос, которым озадачены многие теоретики. Возможно, лучший способ мышления о квантовой реальности — отказаться от понятия времени, чтобы фундаментальное описание вселенной было вневременным».
Можно сказать, что чем лучше мы понимаем сознание, тем лучше мы понимаем время. Сознание — бесформенное невидимое поле энергии бесконечных измерений и возможностей, подложка всего сущего, независимая от времени, пространства, места. Оно охватывает все существование без ограничений времени и размерности, регистрирует все события, какими бы малыми они ни были, вплоть до мгновенной мысли. Взаимосвязь между временем и сознанием ограничивается точкой зрения человека, хотя по сути она безгранична.
Времени нет
«Если вы пытаетесь взять время в руки, оно всегда утекает сквозь пальцы, — говорит Барбур. — Люди уверены, что время есть, но не могут получить к нему доступ. Мне кажется, они не могут получить к нему доступ, потому что его вообще нет».
Радикальность Барбура проистекает из многих лет поиска ответов на вопросы классической и квантовой физики. Исаак Ньютон думал, что время подобно реке, текущей с одинаковой скоростью повсюду. Эйнштейн изменил эту картину, объединив пространство и время в единое четырехмерное пространство-время. Но даже Эйнштейн не смог определить время как меру изменений. По мнению Барбура, вопрос нужно поставить с ног на голову. Вызывая призрак Парменида, Барбур видит каждый отдельный момент как цельный, завершенный и существующий сам по себе. Он называет эти моменты «сейчасами».
«По мере нашей жизни, мы движемся через последовательность «сейчасов», — говорит Барбур. — Вопрос в том, какие они?». Для Барбура каждый «сейчас» — это расположение всего во Вселенной. «У меня есть стойкое ощущение, что вещи имеют определенные позиции по отношению друг к другу. Я пытаюсь абстрагироваться от всего, что мы не можем видеть (прямо или косвенно), и просто сохранить эту идею сосуществования множества вещей одновременно. Это просто «сейчасы», ничего больше или меньше».
Сейчасы Барбура можно представить как страницы романа, вырванные из корешка и разбросанные в случайном порядке по полу. Каждая страница — это отдельная единица, существующая вне времени и без времени. Выстраивание страниц в определенном порядке и пошаговое их перемещение создает историю. Но вне зависимости от порядка расположения, каждая страница будет завершенной и независимо. Как говорит Барбур, «прыгающий кот — это не то же самое, что падающий кот». Барбур пытается вернуть понятие времени к платоновским идеям, когда время будет незыблемо, цельно и абсолютно.
Наша иллюзия прошлого возникает, потому что каждый «сейчас» содержит объекты, которые выступают «записями» на языке Барбура. «Единственное доказательство прошедшей недели — ваши воспоминания. Но воспоминания приходят из стабильной структуры нейронов в вашем настоящем мозге. Единственное доказательство прошлого Земли, которое у нас есть, это камни и окаменелости. Но это стабильные структуры, расположенные в форме минералов, которые мы изучаем в настоящее время. Дело в том, что у нас есть только эти записи и все они существуют «сейчас».
Время, с этой точки зрения, не существует отдельно от вселенной. За пределами космоса не тикают часы. Многие из нас воспринимают время подобно Ньютону: «Абсолютное, истинное и математическое время по самой своей сути протекает равномерно, вне зависимости от чего-либо внешне». Но Эйнштейн доказал, что время является частью ткани вселенной. Вопреки тому, что думал Ньютон, наши обычные часы не измеряют что-то независимое от вселенной.
Слово «механика» в термине «квантовая механика» означает машину, предсказуемую, работоспособную, познаваемую вещь. Квантовая Вселенная, в которой мы живем, хотим мы этого или нет, на поверхности кажется механической и линейной, но это не так. Ее лучше описать как бесконечное множество возможных линейных действий. Эту науку можно было назвать «квантовой экологией» вместо «квантовой механики», потому что она создается изнутри. Все, что выходит из невидимости, делает это подобно живому организму.
В квантовой механике все частицы материи и энергии можно описать как волны. У волн есть необычное свойство: в одном месте может существовать бесконечное их число. Если однажды будет доказано, что время и пространство состоят из квантов, эти кванты будут существовать сбитые в одной безразмерной точке все вместе.
Современная преобладающая парадигма в мире гласит, что если вещь нельзя объяснить, детализировать, проанализировать и задокументировать линейными научно-мыслительными процессами, то это чепуха. Если у вас есть духовное объяснение человеческого существование, то вы сумасшедший с точки зрения науки, живете в своем мирке. Научное мышление говорит нам, что все во вселенной можно объяснить либо сейчас, либо в будущем, используя аналитические научные методы. Наука говорит: в отсутствие научного доказательства, этот предмет не стоит обсуждения. Если его нельзя положить в коробку с биркой, забудьте о нем». Очевидно, многие видят в таком подходе ограничения в развитии человека. Но этот вопрос слишком спорный.
Поведение квантовой частицы нельзя объяснить одной только наукой, кроме того, его нельзя объяснить понятной нашему уму терминологией, потому что наш ум по своим природным функциям считает, что реальность состоит из вещей, вещи можно разбить на мелкие составляющие и объяснить в линейном механическом стиле. Чтобы понять, насколько ошибочно это мнение, достаточно вспомнить, что мы живем в относительном мире и взаимодействуем с другими сознательными существами и вселенной линейным образом. Такова природа ума. Нужно выйти за ее пределы, чтобы найти ответы.
По мнению физиков, жизнь описывается серией срезов: вот вы ребенок, вот вы позавтракали сегодня, вот читаете эту статью, и каждый срез существует неподвижно в своем времени. Мы генерируем поток времени, потому что считаем, что тот же «я», который завтракал этим утром, читает настоящую статью.
Так зачем нам время? Эйнштейн, например, представил безвременной вселенной, которую он помог создать, такой некролог, похожий на утешение по случаю безвременно умершего друга: «Ныне он [друг] покинул этот странный мир чуть раньше меня. Это ничего не значит. Люди вроде нас, верующие в физику, знают, что разница между прошлым, настоящим и будущим — всего лишь устойчивая иллюзия».
Источник