Загрузка...


  • 1.1. Основные понятия и некоторыеопределения
  • 1.2. От Анаксимандра до Ньютона
  • 1.3. Время в классической механике
  • 1.4. Время в миропонимании Эйнштейна
  • 1.5. Представления о времени в конце XX века
  • Глава 1.

    ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВРЕМЕНИ В ПРОШЛЫЕ ВЕКА И СЕГОДНЯ

    Хотя о времени и было высказано много истинного и остроумного, тем не менее реального определения его никогда не было дано.

    (Иммануил Кант)

    1.1. Основные понятия и некоторыеопределения

    Понятия, вмещающиеся в одном-единственном слове «время», столь различны, так далеки по содержанию друг от друга, что порой не очень и верится в их генетическое родство. В зависимости от обстановки и настроения, услышав слово «время», можно представить и вечность — нечто непонятное, но огромное и неподвижное, как застывший туман, в котором плавают- шевелятся все тела и все события, но можно и просто посмотреть на свои ручные часы…

    И такой разброс представлений и ассоциаций — это, конечно же, не случайность; такая историческая судьба у этого слова…

    Нам нужно хотя бы в первом приближении согласовать с читателем основные понятия. Наверное, прежде всего, при самом глобальном подходе, время — это «основная, наряду с пространством, форма существования материи». То есть время безусловно связано с материей, а материя обязательно проявляется во времени.

    Следующее понятие времени, в какой-то мере вытекающее из предыдущего, звучит так: время выражает «координацию сменяющих друг друга событий (явлений), их последовательность и относительную длительность». Иными словами, время определяет, в какой момент, в какой последовательности и с какой интенсивностью происходит смена событий. Так трактуют слово «время» современные словари. Вот в этом смысле термин «время» и употребляется в дальнейшем в тех случаях, когда о времени говорится вообще, когда нет уточняющих и сужающих определений и когда иное не следует из контекста.

    На определенном этапе развития знаний появилось очень важное понятие «собственное время» тела, свидетельствующее о том, что при определенных условиях одно и то же тело может иметь различное время. Согласно теории относительности собственным временем называется длительность событий, происходящих в определенном месте, которая измеряется по часам, находящимся в этом же месте. Иными словами, «время, отсчитываемое по часам, движущимся вместе с данным объектом, называется собственным временем этого объекта».

    Момент времени — это временная координата, соответствующая определенному событию.

    Событие — это нечто происходящее в определенной точке пространства и в определенный момент времени.

    Временная длительность между двумя установленными моментами времени (двумя определенными событиями) определяет интервал времени.

    Есть событие, например — восход солнца. Пусть это событие случается три года подряд в один и тот же день первого января. Если между первым и вторым восходами длительность будет больше, чем между вторым и третьим, то это значит, что временной интервал между восходами Солнца с годами уменьшается, а темп (или ход) времени, определяющий наступление этих событий, соответственно возрастает. (Естественно, при этом мы должны быть уверены, что сама Земля вращается строго равномерно и что все остальные факторы, влияющие на восход Солнца, — неизменны.)

    Таким образом, под темпом времени мы понимаем скорость осуществления последовательных событий.

    Темп времени — величина всегда относительная.

    Темп собственного времени различных тел может быть сопоставлен и с локальным временем другого тела, и с усредненным временем системы, в которую входит тело, и с неким принятым эталонным временем. Но всегда — это сопоставление длительности одной секунды с длительностью другой.

    Иными словами, темп времени,[1] —это интенсивность времени в сопоставлении с «другим» временем, интенсивность, характеризуемая частотой событий в системе.

    Собственное время любой материальной системы[2] определяется через показания часов, фиксирующих интервалы времени между определенными последовательными событиями, но зависит собственное время всегда от темпа времени в системе.

    Когда говорится о том, что в какой-то материальной системе время замедляется или ускоряется, то имеется в виду, что замедляется или ускоряется темп времени в этой системе. При этом собственное время при замедлении темпа времени как бы растягивается, так как увеличиваются интервалы времени между событиями (замедляется ход часов), а при ускорении темпа времени, напротив, — собственное время как бы сжимается (ускоряется ход часов).

    Отметим, что темп времени и интервал собственного времени любого тела (любой системы) связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью. Таким образом, чем более ускорен темп времени материальной системы, тем более сжато (стянуто) собственное время в системе и наоборот, чем более замедлен темп времени, тем более растянуто собственное время. (Если там, где мы живем, значительно повысится темп времени, то мы будем быстрее расти и раньше стареть и это можно будет заметить из соседней локальности. Но если темп времени повысится во всем мире, то мы этого не заметим, так как длительность всех процессов также будет сокращена.)

    Все определения, связанные с принятым в настоящей работе понятием когерентности времени, будут даны во второй главе. Здесь же только отметим, что когерентность — это свойство некоего процесса (явления), заключающееся в постоянстве или закономерной связи между элементами (характеристиками) процесса.

    В книге использовано такое экзотическое понятие, как искривление пространства-времени.

    Пространство и время сегодня рассматриваются в единстве, их координатами определяется любое событие. Пространство- время определяют еще и как четырехмерное пространство, точки которого отвечают событиям.[3]

    Как можно представить себе искривление пространства-времени?

    Отсылая особо любознательных читателей к специальной литературе, попытаемся опустить узкопрофессиональное понятие почти на бытовой уровень и попробуем все же разобраться, разумеется, теряя при этом, как говорят шахматисты, качество…

    Пространство (пространство-время) называется искривленным, если в нем невозможно ввести координатную систему, которая может считаться прямолинейной. Примером искривленного пространства является сфера. В искривленном пространстве выделяют так называемые геодезические линии. Расстояние между двумя точками вдоль этих линий является кратчайшим по сравнению с любым другим расстоянием между этими же точками.

    С позиций физического смысла искривление пространства можно представить так.

    Любой объем пространства содержит в себе нечто материальное: элементарные частицы, вещество или материальные поля. Состояние этого объема, или по-научному — пространственно- временной локальности, зависит как от взаимодействия материи внутри объема, таки от взаимодействия этой локальности с внешним миром (со средой). Если в этот объем поместить какое-либо тело, то оно, в силу определенного состояния нашего объема, само будет обладать определенным состоянием, займет определенное положение, будет двигаться по определенной траектории и будет обладать определенным собственным временем. Если теперь относительно недалеко от выбранного нами объема окажется массивное гравитирующее тело, то состояние нашего объема изменится, так как в нем изменится напряженность гравитационного поля. Тело в нашей локальности, в свою очередь, изменит (в общем случае) и положение, и скорость, и темп собственного времени. То есть наш мысленно выделенный объем так изменится, что условное тело, помещенное в него, изменит и свое состояние, и свое поведение. Если воспользоваться аналогией, то можно представить себе, что наше тело вначале двигалось по ровной поверхности, а потом вдруг начало взбираться на холм. Изменилась метрика, изменились показатели пространства-времени. В подобных случаях с позиций теории относительности и утверждают, что изменился радиус кривизны пространства-времени, произошло искривление пространства. Как видите, в соответствии с теорией относительности кривизна пространства-времени определяет состояние любой локальности Вселенной, а радиус кривизны характеризует, какая это кривизна — большая или малая. Взаимозависимость кривизны пространства-времени (кривизны вообще) и радиуса кривизны можно представить по аналогии: чем больше резиновый мяч, тем больше его радиус, но меньше кривизна его поверхности.

    Теория относительности утверждает, что при наличии гравитационного поля пространство-время уже не плоское, а искривленное. Чем значительнее воздействие гравитации на пространство- время, тем больше кривизна пространства-времени (меньше радиус кривизны).

    В свою очередь, геометрические параметры пространства признаются внутренними свойствами пространства, которое, таким образом, способно порождать гравитационное поле. Чем больше искривлено пространство, тем большее гравитационное поле оно порождает.

    (Научное определение: пространство называется искривленным, если результат параллельного переноса вектора из одной точки в другую зависит от выбора пути, по которому производится перенос; мерой кривизны является угол поворота вектора при переносе его по замкнутому контуру, отнесенный к единице площади.)

    Некоторые понятия будут пояснены в ходе дальнейшего рассмотрения гипотезы и ее следствий.

    И в заключение несколько слов о терминах, чтобы к этому уже не возвращаться. В литературе принято, что когда речь идет о нашей Галактике и нашей Вселенной (или Метагалактике — наблюдаемой части Вселенной), то слова эти пишутся с прописной буквы, в иных случаях — о других галактиках и вселенных — со строчной.

    Слова «гравитация» и «тяготение» совершенно одинаковы по смыслу — они являются синонимами.

    1.2. От Анаксимандра до Ньютона

    Существует широко распространенное убеждение, что на заре человечества первоначально было освоено понятие пространства и только потом, по подобию пространства, люди постепенно приспособили для практических целей понятие времени.

    Может быть, и так. Хотя сомнительно. Я представляю, как неандертальцы пробираются сквозь заросли первобытного леса или бредут по холмам… В зависимости от труднопроходимости места одно и то же расстояние можно одолеть и за день, и за неделю. И я, словно наяву, вижу, как уставшие люди, еще не гомо сапиенс, но уже разумные, то и дело посматривают на солнце — так они оценивают пройденный путь… А потом, вернувшись в родную пещеру, рассказывают собратьям, как добирались. И опять вместо упоминания расстояния показывают на пальцах, сколько раз солнце появлялось на небе и исчезало. Так что неизвестно еще, какие понятия раньше освоили люди — время или пространство. Но в любом случае, и это очень знаменательно, приспосабливая время для практических целей, люди отталкивались от движения (Солнца, Луны, созвездий ит. д.).

    Другое дело, что пространство можно видеть, в пространстве можно перемещаться. И пространство как понятие, как научная категория было осознано гораздо раньше, чем время. Уже в Древнем Египте люди знали, что такое линия, плоскость, объем, измеряли длину и площадь. Евклид в III в. до н. э. изложил основы геометрии — науки о пространственных отношениях.

    А время?

    История осознания времени оказалась более сложной и запутанной, можно даже сказать, загадочной. Наиболее ранние из дошедших до нас представлений о времени сохранились в мифах и легендах древнейших цивилизаций Земли. Среди них особое место занимает ведическая литература. Древнеиндийская философия считала, что время также, как и семь пространственных уровней многомерного мира, имеет энергетическую природу. «Время — это энергия всемогущего Бога Хари, который управляет всеми перемещениями физических тел…» {3} Но кроме времени, которое правит в материальном мире (Карья-Кала), ведическая культура признает существование вечного времени (Ананда-Кала) как инструмента верховного Бога Кришны. Современные комментаторы старинных текстов доносят до нас представления древних индусов. «Атомом называют мельчайшую частицу материального космоса…Атом…существует всегда, даже после уничтожения всех форм… Время можно рассчитать, связав его с движением физических тел, состоящих из атомов. Промежуток времени, за который Солнце проходит пространство, занятое одним атомом, называют атомным временем. Время, охватывающее всю непроявленную совокупность атомов, называют великим временем» {3}. Существуют ведические единицы измерения времени относительно атома. Например, «если одну секунду разделить на 1687,5 частей… (то это будет) время, необходимое для соединения восемнадцати атомов» {3}. (Поскольку комментаторам принято верить, нам ничего иного не остается, как только спрашивать друг у друга: к чему бы это, т. е. зачем понадобилась древним индусам такая точность в измерении времени?)

    В представлении первобытных и древних народов время часто выступает в антропоморфном образе, как нечто первоначальное, могучее, роковое и непознаваемое. Сам великий Зевс был сыном бога времени Хроноса.

    Значительная часть аспектов и физического, и философского понятия времени, которыми занимались мыслители глубокой древности, окончательно не прояснена и сегодня. Именно поэтому взгляды философов древнего мира представляют не только исторический интерес. (Дальнейший экскурс в историю вопроса в основном заимствован из работ профессора Ю.Б. Молчанова{4}.)

    По мнению уважаемого автора, также, как в древности время считали одним из фундаментальных атрибутов бытия, так и сегодня «понятие времени, наряду с категориями пространства и движения, определяет «концептуальную» рамку современного естествознания и общественных наук».

    Представление о времени включает в себя целый букет более или менее сложных понятий: сущность и объективность времени, его измерение, направленность, одновременность, однородность и т. д.

    Большинство философов древности, многие ученые-физики занимались временем, но все взгляды и все учения, появившиеся за 2500 лет, свободно укладываются в четыре основные концепции: субстанциальную, статическую, динамическую и реляционную.

    Субстанциальная концепция рассматривает время как особую самодовлеющую и ни от чего не зависящую субстанцию, первичную в такой же мере, как материя или пространство.

    Статическая концепция трактует все события настоящего, прошлого и будущего как реально существующие одновременно (с различными оговорками и допущениями), а представление о времени конкретных событий — это иллюзия, возникающая в момент осознания того или иного изменения.

    Динамическая концепция предполагает, что существуют события только настоящего времени («прошлого уже нет, будущего еще нет»).

    Реляционная концепция считает время отношением или системой отношений между физическими событиями (явлениями) {4}.

    Не будем останавливаться на достижениях Древнего мира в измерении времени, в изобретении часов, основанных на различных конструктивных принципах (солнечные, водяные, песочные…). Гораздо интереснее физико-философские аспекты изучения проблемы времени.

    Около 2600 лет назад древнегреческий мудрец Анаксимандр (ок. 610–546 до н. э.) учил, что первоосновой всякого бытия есть «бесконечность», пытался осмыслить Вселенную в целом. Он был одним из первых в античной науке, кто представил Вселенную, разделенную на две части, принципиально отличные друг от друга с точки зрения времени: составляющую более высокого ранга — вечную и неизменную — и конкретно-предметную часть Мира, постоянно меняющуюся во времени. Такая концепция времени берет начало из древнеиндийских (ведических) представлений и, очевидно, проникла в Грецию через Египет. Анаксимандр считал, что основой всего является беспредельное вечное вневременное и неизменное начало, из которого рождаются и в которое вновь возвращаются все многочисленные миры. Этому началу он противопоставлял бренный мир вещей, над которым властвует время {5}.

    Тут, как пишет Молчанов, сделана заявка на субстанциальную концепцию времени, ибо время здесь — особая самодовлеющая сущность. Таким видел мир Анаксимандр.

    Поражает другое: прошло 2500 лет, а некоторые наши современники все еще эксплуатируют идею о «безвременьи» (нигде, никогда, никем и ничем не подтвержденную). Я не имею в виду официальную (большую) науку, но рядом…

    Древний мир бурлил, как молодое вино, «бродил» идеями о времени, окостеневшей идеологической догмы не было, а было лишь страстное желание понять Вселенную.

    Через столетие после Анаксимандра практически одновременно проповедовались две концепции. Ксенофан (VI–VBB. до н. э.) учил о неизменности Мира: Вселенная — абсолютно однородная сущность в неизменном состоянии. И Ксенофана можно считать одним из праотцов статической концепции времени.

    Его поддерживал Парменид (род. ок. 540 до н. э.), который считал, что наблюдаемые изменения — это иллюзия наших органов чувств. Сточки зрения сторонников статической концепции, есть бытие истинное, однородное, оно не движется, не возникает и не умирает, оно безвременно. В чувственном неистинном бытии Парменид допускал, кроме настоящего, также прошлое и будущее.

    Очень интересными представляются взгляды Гераклита Эфесского (VI–V вв. до н. э.). К сожалению, основной его труд «О природе» сохранился лишь в виде отдельных отрывков, а трактовка его взглядов у последующих авторов часто противоречива.

    Как подражание Гераклиту оценивается следующий фрагмент из Стобея: «Из всех (вещей) время есть самое последнее и самое первое; оно все имеет в себе самом и оно одно существует и не существует. Всегда из сущего оно уходит и приходит само по противоположной себе дороге. Ибо завтра для нас наделе (будет) вчера, вчера же было завтра» {5}.

    «В учении Гераклита мы, видимо, впервые сталкиваемся с четко выраженной динамической концепцией времени, утверждающей его непрерывность и универсальность» {4}.

    Вероятно, Гераклит вообще является одним из первых и величайших диалектиков древности. Не случайно именно ему принадлежит знаменитое: «Все течет, все изменяется». Неумолимо движение неба и всех сущих тел, движутся чувства человека и его сознание. «…Все меняется во всеобщем круговороте в творческой игре Вечности». Как-то я даже подумал, а не допускал ли этот величайший мудрец, что и время различно в разных точках мирового пространства. Кто знает? Ведь он воспринимал Вселенную как вечное движение материи. Но нет, время он понимал не только как нечто непрерывное и универсальное, но и как атрибут мироздания, носящий непреодолимый и всеобщий характер. И его увлекла идея первородной субстанции. Все течет в неизменном потоке времени.

    А что же думали о времени наши «братья» по материализму, так называемые стихийные материалисты-атомисты? Левкипп (500–440 до н. э.) и Демокрит (460–370 до н. э.) считали, что мир состоит из пустоты и атомов, а пустота и атомы неизменны. Атомы находятся в непрестанном движении и существуют вечно в потоке времени. Время не возникает и не исчезает. У Демокрита времени присущи две функции: время обусловливает движение и вечность, но, кроме того, вечность времени обусловливает и неизменность субстанции.

    В концепции атомистов гармонично уживаются и условие всеобщей изменяемости, и условие всеобщей сохраняемости. Демокрит допускал цикличность существования миров, но в связи с органичной изменчивостью каждый новый мир похож, но не тождественен предшествующему ему… Ряд историков науки считает, что именно Демокриту принадлежит гипотеза о дискретности времени.

    Молчанов делает вывод о том, что атомисты одними из первых представили миру идею единственного и универсального времени. Как следствие, их взгляды тяготеют к субстанциальной концепции {4}.

    Платон (427–347 до н. э.) может считаться одним из родоначальников реляционных концепций времени, так как он вполне определенно заявил, что время не является особой субстанцией, оно — один из определителей материального мира. Платон утверждал, что время обусловлено движением небесных тел, более того — это просто одно и то же («если небес будет много, будет много и времени»), «Из-за того, что движение небесных светил циклично, время представляется также цикличным, бегущим по кругу». (Платон называл даже продолжительность цикла — 36 тысяч лет.) Платон, как и многие другие, выделял бытие истинное (и тут у Платона время соответствует статической концепции) и неистинное, где властвует динамическая модель {4}.

    Конечно, идея Платона о том, что время есть функция определенных процессов материального мира, оригинальна и плодотворна, но абсолютизация ее — сведение времени к движению хотя бы и самих небес — вызвало возражения еще при его жизни. И возражал его любимый ученик — великий Аристотель —322 до н. э.).

    Аристотель постулирует единое для всей Вселенной универсальное время. В отличие от движения, оно всегда равномерно: «…изменение может быть скорее и медленнее, время же не может… оно, таким образом, не есть движение». Правда, Аристотелю же принадлежит и великолепная мысль о том, что время не есть движение, но оно и не существует без «изменения» {4, 6}.

    Объективность времени Аристотель доказывал возможностью восприятия изменений в окружающем мире или в душе. «Аристотелю удалось нащупать весьма важное различие между понятиями «теперь» и «одновременность» {4}.

    Кроме утверждения о едином и универсальном времени, Аристотель учит о вневременном бытии, в котором нет ни покоя, ни движения, ни возникновения, ни уничтожения и которое характерно для «вечных существ» {6}.

    Оценивая взгляды Аристотеля, Молчанов не забывает предупредить нас и о некоторой непоследовательности великого грека, и о возможной неточности источников. Согласно утверждению Молчанова, Аристотелю принадлежит первое (дошедшее до нас) систематическое рассмотрение понятия времени в его основных аспектах: признание объективности времени и его универсальности, элементы реляционной концепции времени, признание связи понятий времени и движения (не отождествляя движение небес и время, как это делал его учитель). Основными элементами материи Аристотель считал землю, воздух, воду и огонь, а также самый совершенный элемент — эфир. Аристотель учил, что Земля шарообразна и неподвижно покоится в центре Вселенной. Вокруг Земли располагаются подвижные хрустальные сферы, к которым прикреплены Солнце и Луна. Аристотель верил в то, что наряду с реальным миром, который мы видим и ощущаем, есть еще мир высших духовных сущностей. Впоследствии церковь канонизировала взгляды Аристотеля.

    Поскольку этот раздел, по существу, является ознакомительным, он не может быть полным. У меня нет возможности даже кратко охарактеризовать представление о времени многих выдающихся философов Греции, Древнего Рима или Средневековья, но невозможно не упомянуть о наиболее оригинальных толкованиях этого понятия.

    Великий древнеримский поэт и философ Лукреций (ок. 99–55 до н. э.) был последовательным сторонником реляционной концепции времени (не создателем, а пропагандистом). Он четко сформулировал, что «время — это есть определение изменяющихся материальных объектов». Вот, может быть, наиболее характерная для его взглядов цитата:

    Также и времени нет самого по себе, но предметы

    Сами ведут к ощущению того, что в веках совершалось

    Что происходит теперь и что воспоследствует позже

    И неизбежно признать, что никем ощущаться не может

    Время само по себе, вне движения тел и покоя {7}.

    Да, Лукреций отстаивает реляционную концепцию времени. Согласно Лукрецию время есть отражение реальных физических явлений. Правда, как и его далекий предшественник Платон, реальные процессы он сводит к движению небесных тел.

    Взгляды неоплатоника Плотина (205–270), а вернее, его блестящая критика слабых мест и непоследовательности у своих предшественников интересны не только сами по себе, но и тем, что они как бы подготавливают приход схоластического Средневековья. Так, Аристотеля он критикует за непоследовательность в трактовке зависимости времени от движения, за идею невещественности времени, а взамен предлагает время как особую самодовлеющую сущность.

    Согласно учению Плотина «время есть жизнь души, пребывающей в переходном движении от одного жизненного проявления к другому». Время есть энергия мировой души, и, наконец, не время порождается движением, а движение есть мера времени, время лишь проявляется с помощью движения.

    В раннем Средневековье одним из создателей собственно христианского учения о времени был епископ гиппонийский Августин Блаженный (Аврелий) (354–430). Он признавал, с одной стороны, текучесть времени, а с другой — полную неподвижность вечности. Причем вечность для Августина не является самодовлеющей сущностью, а есть один из атрибутов Бога, т. е. вечность находится вне времени. В частности, он утверждал, что настоящее не имеет продолжительности, а будущее и прошлое существуют в душе, а не в реальности. Августин много и плодотворно занимался динамической концепцией времени. Часто цитируют его слова из одиннадцатой книги «Исповеди».

    «…Что такое время? Пока никто меня об этом не спрашивает, я понимаю и нисколько не затрудняюсь; но как скоро хочу дать ответ об этом, становлюсь совершенно в тупик».

    А вот другое представление о времени, относящееся практически к той же эпохе: «Время не подобно прямой линии, безгранично продолжающейся в обоих направлениях. Оно ограничено и описывает окружность. Движение времени соединяет конец с началом, и это происходит бесчисленное число раз. Благодаря этому время бесконечно». Так учил Прокл (410–485) и тем как бы подвел итог, обобщил и завершил взгляды тех древнегреческих и эллинских философов, которые трактовали время как бег по кругу.

    Философы арабского Востока следовали за неоплатониками и Аристотелем.

    Ибн Сына (Авиценна) (990—1037), как и многие до него, считал, что время само по себе, вне движения тел, не существует. Поразительно другое: возможно, он был первым, кто высказал мысль о том, что пространство и время (он называл также и движение) неразделимы. В следующий раз об этом в Европе заговорили только лет через 500–600.

    В Средневековье как среди идеалистов, так и среди материалистов господствовали субъективистские (и не реляционные) оценки сущности времени.

    Такой подход был характерным и для великого французского философа Рене Декарта (1596–1650). Как отмечает Молчанов: «Он, видимо, одним из первых стал проводить различие между временем и длительностью… Длительность, с его точки зрения, есть объективное определение любых процессов движения, особый атрибут, которым обладают как материальные объекты, так и психические явления. Время, напротив, представляет собой только модус мышления, т. е. предмет, который наше сознание конструирует при определении длительности» {8}.

    Вот как это выразил сам Декарт: «Но одни качества или атрибуты даны в самих вещах, другие же только в нашем мышлении…» {8}.

    Тенденция к субъективной оценке времени была развита и продолжена в учениях выдающихся материалистов XVII в. — Б.Спинозы, Т.Гоббсаи Дж. Лота.

    Наряду с реляционной и субстанциальной концепциями с древних времен и до наших дней благополучно дожила и еще одна концепция. Это утверждение о том, что никакого времени вообще нет, т. е. что время — это только абстракция, придуманная людьми для того, чтобы удобно было измерять длительность событий. Таким виделось понятие сущности времени многим мудрецам древности, но так же полагают и ряд современных ученых. Сам факт столь продолжительного существования этой концепции говорит о том, что такое воззрение имеет под собой некоторые основания. И это действительно так, но только при одном условии — если в Природе нет единого и фундаментального явления, которое бы, в конечном счете, и определяло периодичность всех процессов, а следовательно, и ход всех часов. Во второй главе мы вернемся к этой интересной проблеме.

    1.3. Время в классической механике

    Классическая механика времен Галилея (1564–1642) и И. Ньютона (1642–1727) на новом витке эволюции ввела как бы заново понятие абсолютного времени — единого, всеобщего и универсального (и в этом, конечно, следовала за Аристотелем).

    Г. Галилей сделал много выдающихся открытий. С него, по существу, началась новая наука — наука, опирающаяся на эксперимент. Мы отметим только одно достижение Галилея: он сформулировал принцип относительности, в основе которого лежит открытый им закон движения по инерции. Принцип относительности Галилея утверждает, что законы движения всех тел одинаковы во всех системах, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Это принцип механической относительности, ибо в нем устанавливается неизменность законов механики в одной системе при ее равномерном и поступательном движении относительно другой.

    Ньютон различает время истинное (или математическое абсолютное), которое является некоторой «невещественной субстанцией» и относительное (или кажущееся) обыденное время.

    Эти представления в изложении самого Ньютона звучат так: «Абсолютное… время само по себе, по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени…» {9}.

    Что касается понятия одновременности, то Ньютона оно, вероятно, не очень волновало. Скорее всего, он, как и многие и до и после него, считал его содержание интуитивно ясным и определенным.

    Субстанциальная концепция времени, выраженная Ньютоном логически четко и почти непротиворечиво, позволила ему разработать свою знаменитую теорию всемирного тяготения.

    Эйнштейн считал, что для Ньютона такая концепция была единственно возможной и плодотворной при состоянии науки того времени.

    С точки зрения классической механики, время обладает такими основными свойствами {10}:

    — время существует само по себе и своим существованием не обязано чему бы то ни было в мире;

    — ходу времени подчиняются все тела природы, все физические явления. Но сами эти тела и явления не оказывают никакого воздействия на ход времени;

    — все моменты времени между собой равноправны и одинаковы — время однородно;

    — ход времени всюду и везде в мире одинаков;

    — ход времени одинаково равномерен в прошлом, настоящем и будущем;

    — время простирается от настоящего неограниченно назад в прошлое и неограниченно вперед в будущее;

    — время обладает одним измерением;

    — промежутки времени отмеряются, складываются и вычитаются, как отрезки евклидовой прямой, т. е. время не дискретно.

    Пространство также, как и время, представлялось независимой природной субстанцией {10}:

    — пространство само по себе и своим существованием не обязано чему бы то ни было в мире;

    — пространство вмещает все тела природы и дает место всем ее явлениям, но не испытывает на себе никакого их воздействия;

    — пространство всюду и везде одинаково по своим свойствам. Все его точки равноправны и одинаковы — оно однородно. Все направления в нем также равноправны и одинаковы — оно изотропно;

    — во все времена пространство неизменно одно и то же;

    — пространство не имеет границ;

    — пространство простирается неограниченно во всех направлениях и имеет бесконечный объем;

    — пространство обладает (характеризуется) тремя измерениями;

    — пространство описывается геометрией Евклида.

    Ни одно из свойств такого времени и такого пространства не противоречило ни здравому смыслу, ни науке той эпохи.

    Ньютоновская концепция времени исправно служит нам сегодня и в быту, и в большинстве областей науки и техники.

    Границы представлений о физической природе пространства и времени были значительно расширены в начале XX века.

    1.4. Время в миропонимании Эйнштейна

    Революционную ломку классических представлений о мире возглавил Альберт Эйнштейн (1879–1955) {11}. Отказ от абсолютизации пространства и времени, утверждение об их зависимости от гравитации и скорости и, напротив, абсолютизация скорости света — все это с трудом воспринималось современниками. Многим, даже физикам, теория относительности казалась абстрактной и оторванной… от здравого смысла. Эффекты, которые оказалось возможным объяснить с помощью новой теории, представлялись незначительными и малосущественными. Действительно, многие из проявлений природы, которые были предсказаны релятивистской физикой, становятся заметными только при околосветовых скоростях. Неудивительно, что еще в начале 60-х годов Артур Эддингтон, английский астрофизик, позволил себе ироничное высказывание о релятивистской теории — убийственное, как приговор: «красивый, но бесполезный цветок» (и это сказал человек, который первым из ученых еще в 1919 г. в ходе опыта подтвердил отклонение луча света в поле тяготения Солнца).

    Ломка фундаментальных представлений всегда сопровождается ожесточенным сопротивлением. Более того, удивительно, что и сегодня, в XXI, веке критика основных базисных постулатов теории относительности не утихает, а, кажется, напротив, усиливается. Впрочем, об этом позже… Свое дело Эйнштейн сделал. Революционный пересмотр основ теоретической физики он возглавил и завершил. (Устоит ли сам Эйнштейн на одной ступени пьедестала истории человечества рядом с такими гигантами, как Будда, Аристотель, Христос, Коперник, Ньютон, Максвелл?..)

    Однако рядовой читатель не должен представлять себе, что у Эйнштейна не было предшественников. Мол, было ньютоновское видение мира, а потом появился Эйнштейн и… Так никогда не бывает, и в данном случае релятивистские идеи также витали в воздухе.

    В физике (в науке вообще) господствует так называемый принцип соответствия: любая новая теория включает (должна включать) в себя старую как некий частный случай.

    Классическая механика Ньютона и философия, вытекающая из нее и обосновывающая ее, были сильно расшатаны всем ходом научной мысли в XIX веке, особенно во второй его половине, прежде всего благодаря открытиям в области электромагнитных явлений.

    Но против абсолютизации пространства и времени выступал еще современник Ньютона Г. Лейбниц (1646–1716). Он писал: «Я неоднократно подчеркивал, что считаю пространство, так же, как и время, чем-то чисто относительным: пространство порядком существования, а время порядком последовательностей…» {4}. То есть по Лейбницу время — это только порядок следования явлений. Удивительно современными представляются взгляды Лейбница на пространство. Он считал, например, что в природе никакой абсолютной пустоты без тел нет. (Так и кажется, что вслед за этим утверждением Лейбниц должен заявить, что вообще нет пространства без масс… Впрочем, еще Платон в «Тимее» пытался определить пространство как телесную протяженность материи.)

    В период между Ньютоном и Эйнштейном (в XVII–XVIII веках), пожалуй, наиболее ярко выражали противоположные точки зрения на сущность времени взгляды двух следующих ученых.

    Богослов Джордж Беркли {1685–1753) исповедовал субъективно-идеалистическую концепцию: «Время есть ничто, если отсечь от него последовательность идей в нашем духе» {4}.

    Хорватский математик, астроном и философ Руджер Иосип Бошкович (1711–1787) выражал реляционную точку зрения {4}. Он считал, как пишет Молчанов, что «пространство и время не являются ни субстанцией мира явлений, как это полагал Ньютон, ни выражением его упорядоченности, как учил Лейбниц, а представляют собой «модус» физических взаимодействий, т. е. определение способа, формы или необходимого условия их существования».

    Бошкович «поставил под сомнение постулат Евклида о параллельных прямых, высказав тем самым мысль о возможности неевклидовых геометрий».

    Опережая время по крайней мере на столетие, Бошкович считал, что протяженность объектов изменяется при их перемещении или изменении взаимного положения. Таким был этот выдающийся человек, о котором, как мне кажется, мы несправедливо мало знаем.

    Предшественником Эйнштейна по праву может считаться и знаменитый голландский физик Теневик Антон Лоренц (1853–1928), разработавший теорию, согласно которой при движении физических объектов относительно абсолютной системы (эфира) происходит сжатие этих объектов в направлении движения и замедление хода времени. В своих знаменитых «преобразованиях» он исследовал взаимоотношения между временем и координатами двух систем.

    Представление о том, что мир четырехмерный и любое событие в нем может быть описано тремя координатами пространства и одной времени, было, конечно, присуще и классической механике, но при этом время в этом единстве было независимым, так как осознавалось как абсолютная реальность.

    Даже такие, казалось бы, чисто эйнштейновские (как может показаться непросвещенным) понятия, как неделимость пространства и времени и криволинейность пространства, были привнесены в науку задолго до Эйнштейна.

    Эйнштейн принял идею единства и неделимости пространства и времени от выдающегося немецкого (немецко-литовского?) математика ГерманаМинковского. Ноещев 1901 г. венгерский философ-физик В. Паладий опубликовал трактат «Новая теория пространства и времени», где обосновывал эту идею. Трактат тогда не заметили, нов 1908 г. Минковский идею подхватил.

    Впрочем, значительно раньше, еще до Ньютона, Генри Мор объединил пространство и время в единую четырехмерную сущность под общим понятием «протяженность». Но и он, очевидно, не был пионером — вспомним Ибн Сину, ведь этот мудрец жил вХI веке…

    Что касается представлений о неевклидовом пространстве, то в законченном виде их сформулировал У. К. Клиффорд еще до рождения Эйнштейна. Однако и у него были предшественники — Лобачевский (Россия), Бойаи[4] (Венгрия), Гаусс и Риман (Германия).

    Австрийский физики философ Эрнст Мах (1838–1916) много занимался сопоставлением реального и кажущегося движения. Он выдвинул знаменитый принцип — «Принцип Маха», из которого следует, что инерция каждого отдельного тела (и его масса как мера инертности тел) зависят от величины и распределения всех масс во Вселенной. Сам Эйнштейн, не принимая этого «принципа», все же признавал, что многим обязан Маху.

    Очень близок к созданию новой физической теории был знаменитый французский математик (физик и философ) Анри Пуанкаре (1854–1912). Им, в частности, был поставлен вопрос о возможности объективного установления одновременности разноместных событий. Пуанкаре объективно мог создать новую теорию, но не создал, хотя еще в 1904 г., т. е. за год до первой основополагающей публикации Эйнштейна по специальной теории относительности, выступая на одном из конгрессов, говорил: «Возможно, мы должны создать совершенно новую механику… где инерция возрастала бы со скоростью и скорость света являлась бы неодолимым пределом».

    О времени, Пуанкаре, в частности, писал: «…время должно определяться так, чтобы уравнения механики были как можно проще. Другими словами, не существует способа измерения времени, который был бы более правильным, чем другой; тот, который принимается, является лишь более удобным» {12}.

    Эта позиция Пуанкаре принципиально отличается от понятия времени у Эйнштейна. Сравните высказывание Пуанкаре с выводом, к которому пришел Эйнштейн: «…пространственные и временные данные имеют не фиктивное, а физически реальное значение» {13}.

    Выдающиеся экспериментальные работы Майкла Фарадея (1791–1867) и блестящее теоретическое их обоснование и развитие Джеймсом Курком Максвеллом (1831–1879) привели к созданию единой теории электромагнитного поля — электрических, магнитных и оптических явлений. При этом они окончательно отказались от понятия мгновенного дальнодействия, ввели понятие универсального электромагнитного взаимодействия, которое осуществляется с конечной скоростью, максимальная величина которой не превосходит скорости света. Эти работы подняли ряд новых проблем, что, в конце концов, и привело к созданию теории относительности.

    Эйнштейн создал две теории относительности: специальную (1905 г.), в которой рассматривается взаимосвязь скорости и времени, энергии и массы, и общую (1916 г.), доказывающую взаимосвязь между материей (гравитацией), временем и пространством {11}.

    Эйнштейн принял в качестве исходных основополагающих два постулата, на фундаменте которых построил теории относительности, хотя в этом «фундаменте», как уже отмечалось, находятся знания многих выдающихся ученых. Но именно Эйнштейн «догадался» сложить из этих знаний-блоков фундамент новой физики.

    Первый постулат — специальный принцип относительности, согласно которому законы природы остаются неизменными (ковариантными) во всех инерциальных системах отсчета[5] (приоритет в осознании этого принципа принадлежит Пуанкаре и Эйнштейну).

    Второй постулат — утверждение о том, что любые взаимодействия во Вселенной не могут осуществляться со скоростями, превышающими скорость света в вакууме (приоритете обосновании этого принципа принадлежит Эйнштейну).

    Учитывая, что Эйнштейн полностью отказался от субстанциальной концепции времени, и принимая во внимание вышеизложенные постулаты, порядок во времени, по Эйнштейну, обусловливается реальными физическими процессами, т. е. и пространство, и время имеют физический смысл «только как определение порядка событий, связанных между собой взаимодействиями».

    Сам Эйнштейн говорит об этом так: «О точках пространства и моментах времени говорили так, как будто они были абсолютной реальностью. Не замечалось, что истинным элементом пространственно-временной локализации является событие».

    Из теории Эйнштейна следует взаимозависимость массы и энергии. Их эквивалентность Эйнштейн выразил формулой, сразу ставшей знаменитой и классической: Е= тс2 (Е — энергия тела; т — масса тела; с — скорость света в вакууме).

    Из общей теории относительности также следует, что гравитационные свойства материи, создающей гравитационное поле, тождественны искривлению пространства-времени. Пространство-время наделяют способностью искривляться — деформироваться и, в свою очередь, воздействовать на гравитационные свойства материи. Эйнштейн устанавливает зависимость времени (хода часов) от гравитационного потенциала. Таким образом, пространство и время зависят от событий, но и события, в свою очередь, зависят от искривлений пространства-времени.

    Для нас важно, что в соответствии с принципами, принятыми в теориях Эйнштейна, главным содержанием пространства- времени являются события. Эйнштейн в развитие этой точки зрения (и это отличает его от всех предшественников по реляционному видению времени) в общей теории относительности наряду с таким время формирующим фактором, как относительная скорость тел, вводит и такое фундаментальное проявление Природы, как гравитация. Таким образом, он не просто провозглашает, что время есть отношение событий, он указывает, как эти события влияют на время.

    Эйнштейн показал, что время, в течение которого свет распространяется от одного тела к другому, зависит как от расстояния между этими телами, так и от того, где находятся часы, т. е. от системы отсчета, а это значит, что промежуток времени между двумя событиями есть величина относительная.

    Эйнштейн, опираясь на принцип относительности и на принцип постоянства скорости света, уже в работе «К электродинамике движущихся тел» {11} обосновывает понятие относительности-одновременности. Из него следует, что одновременность двух событий очевидна только для событий, которые произошли недалеко друг от друга. Если события далеко разнесены в пространстве, то их одновременность (или неодновременность) будет зависеть от системы отсчета, относительно которой они наблюдаются. Два события для одного наблюдателя могут оказаться одновременными, а для другого, движущегося относительно первого, — происходящими в разные моменты времени.

    Относительность времени и базируется на относительности одновременности разноместных событий.

    Эйнштейн оставил без изменения представления классической механики о непрерывном и беспредельно делимом времени. (То есть, время — не дискретно.)

    Кратко подведем итоги, что же привнесла теория Эйнштейна в понимание мировых закономерностей, связанных со временем:

    — время вместе с пространством составляет четырехмерный мир;

    — время не абсолютно, одновременность событий имеет смысл в одной системе отсчета или в инерциальных системах координат;

    — сам ход времени зависит от движения и потому относителен. Часы, движущиеся относительно нас (чем больше скорость, тем больше эффект), всегда представляются отстающими. Это означает, что измеряемое ими время замедлено в своем беге;

    — на время оказывают влияние силы тяготения — время течет тем медленнее, чем больше гравитация;

    — скорость света зависит от гравитации и может изменяться только в сторону уменьшения;

    — движущееся тело имеет запас кинетической энергии, и масса этого тела больше, чем масса того же тела в состоянии покоя.

    Обратим внимание нато, что, полностью отказавшись от ньютоновского понятия абсолютного времени (единого в мировом масштабе), Эйнштейн не просто показал, что время всегда относительно, он это понятие прочно увязал с воздействием на любое материальное тело внешних факторов — таких как гравитация и скорость тела, зависящая от системы отсчета.

    В первой половине XX века Эйнштейн ближе всех подошел к пониманию сущности времени. Однако и ему, и его сторонникам оказалась присуща некоторая непоследовательность. С позиций теории относительности, время всегда зависит от событий материального мира, от взаимодействия масс. Крупные тела (их масса, энергия и движения) порождают гравитационные поля. Время отдельных тел зависит от того, в каком гравитационном поле они находятся, и от относительной скорости их движения. Кроме этих внешних (или как бы внешних) причин, время материальных тел является порождением геометрии пространства. Допускается даже, что время может существовать независимо от материи.

    В результате из теории относительности мы знаем, что время объективно существует, знаем, от чего оно зависит, но не знаем, что это такое.

    Исходя из своих теоретических разработок, Эйнштейн предвидел различные события, в которых должны проявляться эффекты теорий относительности. Часть этих следствий он представил в виде мысленных экспериментов.

    Например, если имеются двое часов, неподвижных относительно друг друга, и расположены они на разных расстояниях от гравитирующего тела, то быстрее будут идти те часы, которые находятся дальше от тела. (На очень далекие от массивного тела часы тяготение практически не оказывает влияния, и там время приобретает наиболее высокий темп.)

    Эйнштейн иллюстрирует это положение, привлекая в мысленный эксперимент двух братьев-близнецов.

    Если два брата-близнеца живут в одном доме на разных этажах, то быстрее растет тот, который живет ближе к крыше.

    Но если один из братьев остался на Земле, а второй (космонавт) улетел в космос и затем вернулся, то, по Эйнштейну, замедляется старение того брата-, который побывал в космосе. То есть время, затраченное на полет, было различным по часам космонавта и по часам его брата-домоседа. Темп времени в космосе был более замедленным. В чем тут дело? Эйнштейн так объясняет этот парадокс. Брат-космонавт при полете испытывал перегрузки (при разгоне и торможении) и, следовательно, испытывал гравитационное воздействие, а гравитация, по Эйнштейну, замедляет время.

    Если «перегрузка» действует постоянно, то в другом мысленном эксперименте достигается поразительный эффект. Получается, что если космический корабль летит с неизменной перегрузкой, например 2g, то за 40 лет по корабельным часам он долетит до центра Галактики и вернется обратно, а на Земле за это время пройдет около 60 тысяч лет.

    Значительная часть следствий теорий относительности носит характер научного предвидения и оказалась доступной для подтверждения в наблюдениях или экспериментах.

    Так, блестяще подтвердилось (по мнению сторонников релятивистской физики), что луч света в сильном гравитационном поле должен изменить траекторию — искривиться. И действительно, 19 мая 1919 г. во время солнечного затмения знаменитый английский астрофизик Артур Эддингтон зафиксировал отклонение луча света от далекой звезды в поле тяготения Солнца.[6]

    Начиная с 60-х годов, теория относительности получает все новые и новые экспериментальные и наблюдательные подтверждения. Вот несколько примеров в популярном изложении известного астрофизика проф. И. Новикова. «В 1968 г. американский физик И. Шапиро измерил замедление времени у поверхности Солнца… Он проводил радиолокацию Меркурия, когда тот, двигаясь вокруг Солнца, находился от него с противоположной стороны по отношению к Земле. Радиолокационный луч проходил вблизи поверхности Солнца, и из-за замедления времени ему требовалось чуть больше (времени) на прохождение туда и обратно, чем на покрытие такого же расстояния, когда Меркурий находился вдали от Солнца. Эта задержка (около одной десятитысячной доли секунды) действительно была зафиксирована и измерена» {14}.

    Особенно интересно, что замедление течения времени в поле тяготения было измерено непосредственно в лабораторных условиях на Земле. Это сделали в 1960 г. американские физики Р. Паунди Г. Ребка (Гарвардский университет). Они сравнивали ход времени у основания башни и на ее вершине — на высоте 22,6 метра, где ход времени должен быть чуть быстрее. Роль часов играли при этом очень точные приборы, использующие явление излучения в некоторых условиях гамма-лучей строго определенной частоты. Разность хода часов по предсказаниям теории составляла фантастически малую величину — три десятитысячных от миллиардной доли процента. И эта разница была зафиксирована[7] {14}.

    В 1977 г. интереснейший эксперимент провели физики из Мэрилендского университета (США). Чрезвычайно точные атомные часы были установлены на самолете, который дважды летал по четырнадцать часов на высоте примерно десять километров. При этом другие атомные часы оставались на Земле. Лазерные сигналы посылались с Земли к отражателям на самолете и возвращались на Землю. Путь летевшего самолета строго контролировался. Установлено, что после каждого из полетов часы, находившиеся в самолете, уходили вперед на 47 миллиардных долей секунды[8] {14}.

    Замечательно, что современная техника позволяет заметить такое расхождение в темпах времени двоих часов, синхронизированных в начале эксперимента. Но ученые установили, что если исходить только из эффекта ускорения времени за счет разницы в расстоянии между центром Земли и центрами тяжести часов на Земле и в самолете, то часы в самолете должны были бы уходить вперед на 52 наносекунды. Куда же исчезли 5 миллиардных долей секунды? Оказывается, часы, установленные в самолете, «заметили» — учли замедление времени за счет скорости самолета относительно Земли.

    В экспериментах (неоднократно) было доказано, что Эйнштейн был прав, предполагая, что элементарные частицы, будучи разогнанными в ускорителе до околосветовой скорости, должны замедлить темп своего времени.

    В эксперименте, проведенном в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН), на мощном ускорителе разгонялись частицы, называемые «мюонами». Частицы эти крайне нестабильны. В состоянии «покоя», т. е. при малых скоростях, продолжительность их жизни — почти мгновение. Всего через две миллионные доли секунды мюон распадается на электрон и два нейтрино. В эксперименте, разумеется, определялось не время жизни отдельных частиц, а период полураспада определенного количества частиц (потом рассчитывалось среднее время жизни условной частицы). Так вот, оказалось, что при околосветовых скоростях движения частиц время их полураспада, а значит, и продолжительность их жизни резко возрастает. Темп времени для них оказывается замедленным. В ЦЕРН мюоны «удалось разогнать до скорости, столь близкой к скорости света, что их масштаб времени растянулся в 24 раза» {15}.

    Конечно, приведенными примерами не ограничиваются свидетельства, подтверждающие справедливость теории относительности.

    И все-таки, все-таки… Почему растет число научных работ, в которых предпринимаются попытки ее ниспровержения? Неужели все дело только в непонимании эйнштейновских глубин? Почему все чаще звучат голоса тех, кто ощущает ситуацию в теоретической физике как кризисную?

    Современная физика, следуя учению Эйнштейна, утверждает, что скорость света в вакууме является предельной, что в мире вообще не может быть никаких сигналов, никаких взаимодействий, которые бы осуществлялись со скоростью, превышающей скорость света. Этот постулат вызывает наибольшее сомнение у критиков теории относительности.

    Все началось этак лет 150 тому назад. В XIX веке все физики знали, что Вселенная заполнена эфиром. Что такое эфир? Одно из представлений: это среда (тончайшее вещество) с определенными свойствами, в которой существуют все тела Вселенной.

    Ученых давно занимал вопрос, подчиняется ли распространение света в эфире правилу сложения скоростей. Чтобы пояс — нить это правило, часто приводят пример с поездом, движущимся мимо станции, на платформе которой стоит наблюдатель. Предположим, что наблюдатель стоит на месте в точке А, а поезд, продолжая путь, приходит в пункт Б. Скорость, с которой он двигался относительно неподвижного наблюдателя, равна частному отделения расстояния от наблюдателя до пункта Б на время, которое понадобилось поезду, чтобы пройти этот путь. Если же наблюдатель, как только его минует поезд, побежит за ним вслед, то теперь скорость поезда относительно наблюдателя будет меньше, так как уменьшилось расстояние межу точками А и Б (наблюдатель ведь бежал вслед за поездом). И наоборот, если стоящий в точке А наблюдатель в момент, когда мимо него пройдет последний вагон, побежит не за поездом, а в противоположную сторону, то скорость поезда относительно наблюдателя будет увеличена. Закон сложения скоростей распространяется и на все другие явления природы, например на звуковые волны.

    В 1851 г. уникальный опыт осуществил известный французский физик Физо. Принципиально идея опыта заключалась в следующем. Свет выходил из одного источника (одной точки), разделялся на два луча и каждый луч направлялся в трубы, по которым под давлением двигалась вода. При этом один луч распространялся по ходу течения воды; второй — против. Пройдя трубы, оба луча сходились в одну точку и вместе приходили к наблюдателю. Расстояния, проходимые лучами, были совершенно одинаковыми. Предполагалось, что луч света, который распространялся по ходу течения воды, будет иметь несколько увеличенную скорость, а луч, распространяющийся против течения воды, наоборот — скорость уменьшенную. А так как световой луч — это волна, то ожидалось, что, придя к наблюдателю, эти лучи будут смещены по фазе, т. е. впадины и гребни одной волны сместятся относительно гребней и впадин другой и, таким образом, будет наблюдаться чередование светлых и темных полос (интерференция).

    Физо полагал, что по смещению фаз лучей света удастся подтвердить общее правило сложения скоростей… Увы, результаты опыта оказались ошеломляюще отрицательными. Вывод противоречил законам классической механики. Свет не подчиняется правилу сложения скоростей. Впоследствии и сам Физо, и другие многократно повторяли опыт (в том числе и при движении света в газовой среде), но результат оставался неизменным. Сомнения в его достоверности отпали. Был сделан вывод о том, что при скоростях, сопоставимых со скоростью света, законы ньютоновской физики не срабатывают. Такой вывод не мог оставить физиков равнодушными — рушились представления о применимости законов физики ко всем явлениям, ставилась под сомнение их универсальность.

    Стали искать причины, которые бы объяснили результаты опытов, но так, чтобы при этом не разрушались основы физики. И, конечно, объяснение нашлось. «Была принята гипотеза существования неподвижного мирового эфира, согласно которой все тела Вселенной движутся в неподвижном эфире». Физики рассуждали так: «…расстояние между молекулами воды примерно в десять тысяч раз (а между молекулами газа — в сто тысяч раз) больше, чем размеры самих молекул». Атак как все во Вселенной заполнено эфиром, то эфир заполнял и расстояния между молекулами воды в опытах Физо. Получалось, таким образом, что лучи света распространялись в неподвижном эфире, а, следовательно, и не с чем было складывать скорость света. Объяснение было найдено, и, казалось, физики могут спать спокойно. Однако в науке покоя не может быть в принципе. Возник вопрос: если мировой эфир неподвижен и это как бы неподвижная система отсчета, то нельзя ли определить скорость движения Земли относительно неподвижного эфира?

    Эксперимент удалось осуществить в 1831 г. американскому ученому Майкельсону. В эксперименте луч света от одного источника, попадая (под углом 45°) на плоскопараллельную пластину, образует два когерентных[9] луча. В дальнейшем направление одного из этих лучей совпадает с направлением движения Земли, направление другого — перпендикулярно ему. В приборе (интерферометре Майкельсона) каждый луч проходил одно и то же расстояние (около 22 м) и попадал к наблюдателю, который по интерференционной картине имел принципиальную возможность установить, как зависит скорость распространения лучей света от их направления относительно движения Земли. Ожидаемая разница во времени прохождения сигналов должна была составить крохотную долю секунды — три, деленное на единицу с шестнадцатью нулями. Но при этом технические возможности прибора позволяли измерить запаздывание, еще в сто раз меньшее. И что же?

    Определить скорость движения Земли относительно неподвижного мирового эфира не удалось. И первый опыт Майкельсона, и последующие, включая опыты 1887 г. (совместно с Моряк), четко засвидетельствовали, что движения Земли относительно эфира нет.

    Отсюда напрашивался вывод, что либо эфир движется вместе с Землей, либо… его вообще нет. И то и другое совершенно противоречило объяснению результатов опыта Физо. И то и другое потрясло физиков и физику. Прежде всего, был нанесен смертельный удар по теории эфира. И дело тут не только в несоответствии опытов Физо и Майкельсона. Постепенно стало ясно, что эфир (если он есть) представляет из себя субстанцию с противоречивыми свойствами.

    С одной стороны, он должен был бы обладать некой «тонкостью», подвижностью и проницаемостью, чтобы не препятствовать движению небесных тел (и макротел, и микротел), а с другой — он должен обладать невероятной жесткостью, чтобы передавать поперечные волны света. В работах Сен-Венана, Релея и Столетова было доказано, что ни одно вещество не может обладать такими свойствами, так как они несовместимы.

    Кроме того, в опытах Физо и Майкельсона — Морли было продемонстрировано, что свет не подчиняется правилу сложения скоростей. Нам сегодня даже трудно себе представить, как велико было смущение физиков. Но недаром говорят, что в науке отрицательный результат — это тоже результат.

    Когда Майкельсон осуществил свой первый эксперимент, Эйнштейну было два года. До создания специальной теории относительности оставалось двадцать четыре… Ученые теперь должны были отказываться от пространства, заполненного эфиром. Если эфира нет, то не пустота же между небесными телами? Как через пустоту может происходить гравитационное взаимодействие? И как все-таки понимать, что свет не подчиняется правилу сложения скоростей? Движения всех тел подчиняются этому правилу, а свет нет. Что такое свет? К концу века ученые уже были готовы ответить на этот вопрос. В работах М. Фарадея, Дж. Максвелла, Г. Герца было с высокой степенью достоверности доказано, что свет — это колебания электромагнитного поля, которое может распространяться в пространстве в виде электромагнитных волн. Этот вывод также нанес удар по эфиру, ибо оказалось, что для своего распространения свет не нуждается в эфире. Но оставим на время в покое многострадальный эфир.

    Одно из важнейших следствий уравнений Максвелла состояло в том, что в вакууме электромагнитные волны распространяются со скоростью света. Эта скорость в вакууме, или, как говорили в прошлом веке, в пустоте, составляет около 300 000 км/с. (Современное наиболее точное значение скорости света — 299 792 456,2 м/с.) Потрясающе огромная скорость, но самым удивительным все же было не это. «Оказалось, что, движется ли наблюдатель навстречу световому лучу или убегает в противоположном направлении, скорость луча относительно него не меняется!.. Странным образом скорость света всегда остается неизменной».

    К тому времени, когда «странностями» физики занялся Эйнштейн, выдающиеся ученые Фитцджеральд и Лоренц уже определили свое отношение к проблеме независимости скорости света относительно скорости источника света. Фитцджеральд предложил считать опыт Майкельсона доказательством поразительного факта: не скорость света зависит от скорости его излучателя, а размеры всех тел зависят от скорости их движения относительно наблюдателя. Эту гипотезу обосновал своей электронной теорией Лоренц, а Пуанкаре на ней построил новую теорию относительности… Так называемыми «преобразованиями» Лоренц показал, что собственное время движущегося тела и его размеры также зависят от скорости движения тела относительно наблюдателя. А Эйнштейн, с присущей ему решительностью, обобщил эти гипотезы: «…один и тот же световой луч распространяется в пустоте со скоростью с не только в системе отсчета К, но и в каждой другой системе… движущейся равномерно и прямолинейно относительно К» {11}. Такое экстравагантное понимание света и позволило Эйнштейну произвести, по существу, революцию в области физики — поставить свет в совершенно особое положение. Абсолютизировать свет и сформулировать свой знаменитый второй постулат, процитированный ранее.

    Некоторые сторонники теории относительности, признавая, что скорость света определяет предельную скорость любых взаимодействий, утверждают также, что и время — это… только функция скорости света.

    Мы ознакомились с некоторыми основными положениями теории относительности. Конечно, это знакомство было недопустимо кратким и поверхностным. Я выделил только два постулата Эйнштейна, поскольку они являются главными в релятивистской физике, связаны с пониманием времени, и поэтому именно они сегодня подвергаются наиболее яростным нападкам со стороны критиков теории относительности.

    1.5. Представления о времени в конце XX века

    Странно, но и в конце XX века четыре концепции времени, появившиеся еще в Древней Греции, продолжают отстаивать свое право на существование. И это несмотря на то, что, начиная с 60-х годов эйнштейновское (реляционное и релятивистское) понимание времени получает все новые и новые неоспоримые (или, по мнению оппонентов, казалось бы, неоспоримые) подтверждения. И дело тут не только в том, что теория относительности как сравнительно новое миропонимание встречает сопротивление, ибо новому всегда сопротивляются, и дело не в сложности теории относительности. Главная причина, очевидно, в том, что до сих пор никто, включая Эйнштейна, не смог убедительно ответить на «детский» вопрос — «Что такое время?»

    Николай Александрович Козырев (1908–1983), знаменитый российский астрофизик, профессор Пулковской (а до того Крымской) обсерватории, известен не только тем, что является первооткрывателем тектонической (вулканической) деятельности на Луне или тем, что предложил (в качестве гипотезы) новый — неядерный источник разогрева космических тел. Он предложил свое видение времени, увязав в единую теорию и время, и причину лунного вулканизма, и природу внутризвездного теплообразования {16}. Вот что пишет об этом А.Н. Дадаев, автор биографического очерка о Н. Козыреве: «Согласно его теории, небесные тела… представляют собой машины, которые вырабатывают энергию, а «сырьем для переработки» служит время». Свое видение времени Н. Козырев обосновал в созданной им «причинной механике». Новая механика основана «не на равенстве действия и противодействия, т. е. не на симметрии взаимодействующих сил, а на асимметрии и необратимости причин и следствий, связь между которыми устанавливается последовательностью во времени, его направленностью, причем физическое время выступает, таким образом, в качестве «движущей силы», или носителя энергии…» Рассуждения таковы: мы неизбежно распространяем действия второго начала термодинамики на всю Вселенную, но его следствием была бы полная деградация — тепловая и радиоактивная смерть, никаких признаков которой мы, однако, не наблюдаем… Следовательно, «в природе существуют постоянно действующие причины, препятствующие возрастанию энтропии».[10] Как постоянно препятствующий, постоянно действующий и всеобъемлющий фактор снова выступает физическое время, которое «в силу своей направленности может совершать работу и производить энергию».

    В статье Л. Шихобалова {17} четко и достаточно полно отражены и основы причинной механики Н. Козырева, и суть представлений Козырева о времени.

    Автор указывает на три допущения, на которых строится причинная механика. Первое заключается в том, что Козырев принимает субстанциальную концепцию времени. Он «предполагает, что время представляет собой самостоятельное явление природы и оно может каким-то образом (выделено мною. — А.Б.) воздействовать на объекты нашего мира и протекающие в нем процессы…» Второе допущение утверждает, что «время, наряду с обычным свойством длительности, измеряемой часами, обладает еще и другими свойствами». Эти другие свойства Н. Козырев называет активными. Таким свойством он считает, например, плотность времени. Третье допущение Н. Козырева гласит: «Активные свойства времени могут быть исследованы экспериментально».

    Н. Козырев выдвинул три постулата о физических свойствах времени. Я приведу их без комментариев. В следующей главе я попытаюсь реляционное видение времени сравнить с субстанциальными представлениями Н. Козырева. Итак, постулаты.

    Первый. «Время обладает особым свойством, создающим различие причин и следствий, которое может быть названо направленностью, или ходом. Этим свойством определяется отличие прошедшего от будущего».

    Второй. «Причины и следствия всегда разделяются пространством. Поэтому между ними существует сколь угодно малое, но неравное нулю, пространственное различие…»

    Третий. «Причины и следствия различаются временем. Поэтому между их проявлением существует сколь угодно малое, но не равное нулю, временное различие… определенного знака».

    Читателям, заинтересованным в более углубленном знакомстве с причинной механикой Н. Козырева, следует обратиться к его трудам {16}. Мне, честно говоря, не терпится еще раз испытать удовольствие от экспериментов Н. Козырева. Удовольствие, но одновременно и смутное беспокойство.

    Все опыты Н. Козырева поставлены исходя из единой предпосылки о том, что время воздействует на вещество. Однако в зависимости от объектов исследования и процессов, вовлеченных в эксперимент, опыты могут быть условно разделены на две группы: лабораторные и астрономические.

    Н. Козырев пишет: «Наши многочисленные лабораторные опыты показали, что у времени, помимо пассивного свойства длительности, существуют еще и активные свойства: направленность хода и плотность… Время не только открывает возможности для развития процессов, но как некоторая физическая реальность может воздействовать на них и на состояние вещества».

    Перескажем в популярном изложении три лабораторных опыта. В первом опыте в качестве оборудования использовались обычные рычажные весы второго класса. К одному концу коромысла весов подвешивали стандартную чашку для набора гирек. К другому — гироскоп[11] авиационной автоматики. Подбором гирек весы уравновешивали. После этого включали электровибратор, прикрепленный к основанию весов. Затем экспериментатор осторожно снимал гироскоп, удерживая при этом коромысло весов так, чтобы стрелка весов оставалась на нуле. Раскручивал гироскоп и вновь осторожно вешал его на коромысло. Показания весов оставались неизменными. Затем вся процедура повторялась снова, но гироскоп теперь раскручивался в противоположную сторону. Туг-то и наблюдался удивительный результат — гироскоп стал легче (уменьшение веса до 10 мг). «…Уменьшение веса волчка происходит при вращении его по часовой стрелке, если смотреть со стороны, в которую направлена тяжесть волчка» {16}.

    Эффект уменьшения веса с позиций причинной механики следует, очевидно, объяснять тем, что гироскоп и электровибратор — это система с причинно-следственной связью. Вращение гироскопа по часовой стрелке противоречит ходу времени («ход времени определяется линейной скоростью поворота причины относительно следствия» {16}), что и приводит к появлению дополнительных сил… Отметим, что в ряде опытов с гироскопами при их вращении против часовой стрелки наблюдалось их утяжеление {16}. Это очень редкое свидетельство и для экспериментов Н. Козырева, и для других опытов, в которых исследуется зависимость массы тела от его собственного времени. И это не случайно.

    Во втором опыте в качестве причины, способствующей проявлению активных свойств времени, использовалась (вместо вибратора) вода различной температуры. Для начала в обычный бытовой термос наливалась горячая вода. Как и в первом опыте, на одну сторону рычажных весов подвешивался гироскоп, а на другую навеска гирек. После уравновешивания весов гироскоп раскручивали и… не обнаруживали эффекта уменьшения веса. Затем термос с горячей водой ставился рядом с вращающимся гироскопом. И получали результат — первоначальный вес гироскопа, равный 90 г, уменьшился на 4 мг. После этого экспериментаторы демонстрировали самое интересное. Через специальное отверстие в пробке термоса вставлялась тонкая полиэтиленовая трубка, и через нее в термос подавали холодную (обычной комнатной температуры) воду. И… стрелка весов сдвигалась на одно-два деления.

    Эффект изменения веса вращающегося волчка в присутствии воды различной температуры в теории Козырева объясняется тем, что воздействие одной материальной системы на другую вызывает нарушение равновесия и в гироскопе (по Козыреву) происходит изменение плотности времени, что, в свою очередь, изменяет вес (массу) гироскопа.

    Третий опыт является характерным для серии экспериментов, в которых определялся вес тел до и после их деформации. В качестве объекта исследования был использован тонкий медный лист весом 40,2 г. Лист был произвольно и сильно деформирован, попросту говоря, сильно измят, после чего его положили на чашечку аналитических весов и зафиксировали эффект снижения веса на величину 6–7 мг. При этом в течение последующих 15 минут вес деформированной пластинки постепенно возвращался к первоначальной величине, что и зафиксировал самописец.

    Объяснения Н. Козырева сводятся к тому, что в присутствии необратимых процессов, в частности при пластических деформациях, в телах изменяется упорядоченность структуры, изменяется плотность времени и как следствие этого изменяется, в частности уменьшается, их вес.

    При всей необычности опытов Н. Козырева, в которых зафиксировано изменение веса тел, его астрономические опыты еще более удивительны.

    Н. Козырев считал, что «воздействие времени принципиально отличается от воздействия силовых полей…» «Происходит передача энергии без импульса…» «Передача энергии без импульса должна обладать еще следующим очень важным свойством. Такая передача должна быть мгновенной — она не может распространяться, ибо с распространением связан перенос импульса. Это обстоятельство следует из самых общих представлений о времени. Время во Вселенной не распространяется, а всюду появляется сразу. На ось времени вся Вселенная проектируется одной точкой. Поэтому изменения свойства некоторой секунды всюду появляются сразу, убывая по закону обратной пропорциональности первой степени расстояния».

    Н. Козырев получил экспериментальное (наблюдательное) подтверждение своим теоретическим представлениям — так, во всяком случае, считают некоторые. Н. Козырев и В. Насонов «наблюдали с помощью разработанных ими датчиков разные космические объекты — звезды, галактики, шаровые скопления. Для каждого из объектов они зарегистрировали сигналы, идущие от трех мест на небесной сфере: а) от места, совпадающего с видимым положением объекта, т. е. оттуда, где объект находился в датском прошлом; б) от места, где объект находится в момент наблюдения; в) от места, которое будет занимать объект, когда к нему придет световой сигнал от Земли, испущенный в момент наблюдения» {17}.

    Совершенно экстравагантные идеи, совершенно фантастические результаты наблюдений… Их, безусловно, можно считать и заблуждением знаменитого астрофизика, и обнаружением в опытах чего-то иного, но только не мгновенной передачи информации. В относительно недавнем прошлом и я был склонен думать примерно также. Но вот узнал, что подобные взгляды на свойства времени разделяют (или, по крайней мере, поддерживают) некоторые серьезные ученые, например академик М.М. Лаврентьев. Узнал, что идеи о мгновенной передаче сигналов развиваются и у нас, в Киеве. Похоже, что окончательного решения эта проблема пока не имеет.

    Примерно в те же годы, что и Козырев, свою оригинальную теорию времени разработал и Альберт Иосифович Вейник — член- корреспондент Белорусской Академии наук. Свои представления о времени А. Вейник развил в рамках «теории термодинамики реальных процессов», которую он называл также «общей теорией» (ОТ) {18}.

    Вот что он пишет: «В новой теории важную роль играют неизвестные ранее хрональное и метрическое явления… Хрональное, как и любое истинно простое явление, состоит из особого хронального вещества и его поведения и подчиняется всем законам ОТ. Важнейшие свойства хронального явления выясняются, если попытаться применить к нему уравнение первого начала ОТ — закона сохранения энергии. Известно, что термодинамический фактор интенсивности, или интенсиал — давление, температура, электрический потенциал и т. п., входящий в уравнение первого начала, характеризует активность сопряженного с ним поведения системы. Например, температура определяет термическую активность тела, электрический потенциал — его электрическую активность и т. д., причем с увеличением интенсиалов соответствующие активности возрастают. Следовательно, хрональный интенсиал, или хронал, должен определять хрональную активность тела, т. е. темп всех процессов, и с ростом хронала эта активность (темп) должна возрастать.

    С другой стороны, время, имеющее отношение к темпу (хрональному явлению), определяет длительность всевозможных событий, процессов, явлений… Следовательно, хронал… и длительность связаны между собой обратной зависимостью… Здесь важно сразу оговориться, что наше привычное время… тоже определяет длительность. Однако величина (этого времени. — А. Б.) — это реально не существующее, условное социальное время, придуманное человеком… Природа не знает этого времени. Оно «течет» практически равномерно… и всегда в одном направлении. …Реальное физическое время… естъ характеристика любого данного тела, неживого или живого. Она однозначно определяется хрональным «зарядом» этого тела… С ростом хронала тела скорость хода реального времени… замедляется, а темп процессов возрастает» {18}.

    Очень длинная и относительно сложная (с новыми понятиями) цитата, и я, естественно, прошу прощения у читателя. Но и выхода другого не было. Я хотел, чтобы именно из первоисточника мы узнали, как А. Вейник представлял себе время. Должен сказать, что я такое видение оцениваю не просто как оригинальное, но и как очень… иррациональное. Достаточно только обратить ваше внимание на «мифический» хронал, как вы, наверное, со мной согласитесь. Это что-то вроде «флогистона» — специального вещества, которым (до Ломоносова) объясняли причину горения тел. (Но только хрональным простейшим веществом А. Вейник не ограничился. Он считал, что ему «удалось в экспериментах обнаружить семь типов разнородных простых веществ: хрональное, метрическое, ротационное, колебательное, тепловое, электрическое и магнитное».)

    Однако ради истины необходимо тут же отметить, что А. Вейник утверждал, что реальное физическое время любого тела всегда связано с состоянием этого тела (и в этом он был безусловно прав). А. Вейник поставил интереснейшие эксперименты, и, похоже, что он вообще был первым, кому удалось фактически зафиксировать различное собственное время у различных тел (разумеется, я имею в виду «был первым» в определении собственного времени тел, покоящихся в постоянном гравитационном поле). Нет ли тут противоречия с моей несколько высокомерной оценкой его теории как «иррациональной»? Думаю, что нет. Я ведь только против его специального хронального вещества, которое во всех телах отвечает за временные проявления. С моей точки зрения, это глубокое заблуждение. Что касается его очень интересных экспериментов, то ведь полученные экспериментальные результаты не обязательно следуют из определенной теоретической предпосылки. Также как, впрочем, и полученный результат может быть в принципе истолкован неверно.

    В конце XX века интерес к работам Н. Козырева и особенно А. Вейника заметно снизился, по крайней мере, у широкой общественности. Если идеи Н. Козырева продолжают подпитывать отдельные разработки, преимущественно касающиеся «мгновенного дальнодействия», то идеи А. Вейника тихо оседают на дно научных архивов.

    В последние годы появились интересные работы, в частности, работа Ф. Канарева { 19}, в которой автор утверждает, что времени без материи не может быть, и выдвигает аксиому единства пространства-материи-времени. Хорошей иллюстрацией уровня современных знаний о времени является сборник научных статей, опубликованный Ленинградским отделением Академии наук РСФСР в серии «Проблемы исследования Вселенной» {20}.

    В работе К. Бутусова {21} использована идея русского физика И. Ярковского, высказанная еще в 1889 г., о том, «что притяжение тел к Земле обусловлено втеканием в нее эфирного потока, который в недрах Земли частично преобразуется в вещество». Использованы также и представления Н. Козырева о том, что время, обладая активными свойствами, втекает в космические тела и что это, в конечном счете, является причиной их разогрева. Автор, проанализировав большой фактический материал о росте массы Земли, приходит к выводу о том, что за последние 250–300 млн лет масса Земли выросла в 8 раз.

    К. Бутусов пишет: «Как известно, для наглядного представления направленности стрелы времени в свое время было предложено проводить сопоставление времени с энтропией замкнутых систем, которая также, каки время, непрерывно возрастает. Однако проделанный выше анализ, опирающийся на опытные данные геологии и т. п., показывает, что лучше, по-видимому, сопоставлять ход времени с изменениями массы и радиуса Земли… вызванными втеканием из окружающего вакуума в Землю и, соответственно, в ядра атомов некоторой положительной энергии… Остается только один шаг до отождествления времени с самим потоком энергии, что мы и сделаем».

    К. Бутусов делает выводы: «Итак, предположим, что время есть некоторая физическая субстанция, обладающая положительной энергией и втекающая в ядра атомов из окружающего вакуума. Таким образом, мы в наших представлениях о времени примыкаем к точке зрения Н.А. Козырева, считавшего, что внутренняя энергия звезд растет за счет потока времени…»

    Интересные представления о времени даны в работах IO. Белостоцкого {22,23}. Автор исходит из гипотезы о том, что «гравитация всегда приводит к упругим деформациям и, следовательно, к упругим напряжениям в теле, а в свою очередь, возникающие по любой причине упругие напряжения в теле обязательно приводят к появлению возле него дополнительного (прибавочного) гравиполя». Далее Ю. Белостоцкий рассматривает проблему энергопитания Солнца и приходит к выводу (к такому же, как и Бутусов, а еще раньше — Козырев) о том, что для сбалансированного функционирования Солнца ему необходим наряду с термоядерным некий дополнительный источник разогрева. Таким источником, по мнению Белостоцкого, являются центростремительные гравитационные излучения от всех планет Солнечной системы, которые непрерывно поглощаются Солнцем. В свою очередь, Земля (и другие планеты) поглощают гравитационное излучение от Солнца. «Причем расходы масс в этих противопотоках таким образом сбалансированы, что они всегда строго равны… Время… должно определяться… характером и направлением течения какого-то… фундаментального процесса… А для нас таким всеобщим процессом превращения вещества в поле является рассмотренный выше процесс энергопитания Солнца».

    Ю. Белостоцкий считает, что «время является мерой воздействия процесса энергопитания Солнца на любые локальные процессы, происходящие в его окрестностях…».

    И, как бы подводя черту, автор делает вывод о том, что «Время отражает Состояние! Но такое всеобщее состояние, определяющее интенсивность протекания процессов, происходящих в данном конкретном пространстве, должно отражать одновременно и состояние этого Пространства, и состояние Материи, состоящей, как известно, из Вещества и Поля, взаимопревращения которых и обеспечивают существование окружающего мира».

    С моей точки зрения, такое понимание автором физической сущности времени делает ему честь, это хорошее, а может быть, даже и замечательное определение. Однако как только автор переходит от обобщающих определений к поиску конкретных процессов, ответственных за направленность и изменение темпа времени, так начинаются противоречия. Например, автор утверждает, что «… направление упомянутой стрелы времени должно определяться характером и направлением течения какого-то другого, тоже всеобщего для всех явлений, процесса. По-видимому, в нашем мире таким фундаментальным процессом служит уже известное нам превращение Вещество — Поле. Предполагается, что именно направление этого процесса и может рассматриваться как определяющее направление течения времени».

    Как только автор сделал столь неосторожное допущение, так он тут же вынужден был допустить, что обратное превращение поля в вещество приведет к тому, что время потечет вспять. Испытывая, возможно, некий дискомфорт от собственного утверждения, Ю. Белостоцкий несколько смягчает его, доводя до нашего сведения, что процесс перехода вещества в поле — это явление фундаментальное и всеобщее, а процесс обратный характерен для межгалактических просторов. «Вероятно, время плавно может идти в другую сторону только в условиях открытых протяженных космических пространств, которые предполагают абсолютно другие формы существования и развития Материи, чем это нам известно». А чтобы совсем успокоить тех, кто уже бросился строить «машины времени», автор пишет: «Поэтому мечты о «машине времени», поворачивающей время вспять, останутся в реальности только на страницах тучной фантастики». Я, впрочем, относительно «машин времени» остался совершенно спокоен, ибо знаю, что направленность времени определяется не тем, что в какой-то локальности преобладает переход вещества в поле или наоборот, а тем (парадоксально выражаясь), что времени… нет. Нет как особого самодостаточного явления, которое чем бы то ни было отличалось бы от известных проявлений материи. Подробнее об этом — во второй главе. Удивительно вот что. Ю. Белостоцкий одним из первых осознал, что времени нет не только как невещественной субстанции, но и как особой материальной субстанции, а между тем…

    Случай свел меня с ним в переполненной электричке Петергоф — С.-Петербург. Едва мы умостились, как я спросил его: «Времени нет?» «Времени нет», — ответил он. И, кажется, мы поняли это однозначно, а именно: времени нет, но есть проявления материи, которые и определяют ее временные свойства. Но, может быть, нам это только показалось.

    Вот что пишет Белостоцкий: «Мы пришли к выводу, что Время как материальная субстанция не существует в Природе — это плод нашего воображения, придуманный нами для удобства нашей же ориентации в пространстве». Несколько противоречивое высказывание, в том смысле, что время придуманное. Не отсюда ли мысли автора о том, что время при некоторых обстоятельствах может исчезнуть или повернуть вспять. По моему мнению, такие представления автора — это следствие недостаточно четкого понимания первопричин происхождения времени. А может быть, и следствие неких рецидивов в понимании того, что время не существует само по себе, о чем хорошо знал еще Лукреций.

    Впрочем, несмотря на некоторую противоречивость своих представлений о времени, несомненно, что Ю. Белостоцкий идет в авангарде тех, кто пытается разобраться в том, что такое Время. А его убежденность в том, что время любого тела или любой локальности зависит как от состояния материи в этой локальности, так и от состояния пространства, занимаемого этой локальностью, является, пожалуй, главным достоинством его научной гипотезы.

    Среди работ, с которыми мне довелось познакомиться сравнительно недавно, выделяется статья В. А. Копылова {24}. Автор сразу заявляет, что двадцатилетняя инженерная деятельность и практические исследования в области физиологии позволяют ему утверждать, что существует «разное (индивидуальное) протекание времени» у людей. При этом он считает, что вообще изменение хода времени зависит от энергонасыщенности материальной системы. Более того, В. Копылов делает смелое обобщение, утверждая, что «физический смысл времени — это удельная плотность энергии системы». Просматривая в первый раз статью и увидев эти строчки, я мысленно пожал автору руку и, образно выражаясь, продолжал ее трясти, пока не наткнулся на утверждение о том, что «чем выше энергонасыщенность (биологического объекта)… тем медленнее течет его время».

    С таким утверждением невозможно согласиться — как раз наоборот… Пришлось снова и снова перечитывать эту интересную работу, пока я окончательно не успокоился, т. е. пока не понял причину, по которой автор так интересно «заблудился». Оказывается, по мнению В. Копылова, состояние любой системы определяется ее взаимодействием с физическим вакуумом. Допустим. Но вот само это взаимодействие автор сводит главным образом к гравитационному взаимодействию. Это, в конечном счете, и приводит его к убеждению, что форма существования вещества (и его собственное время в том числе) главным образом зависит от плотности гравитационного потока…

    Ошибка В. Копылова заключается в том, что состояние любой системы (любая «форма существования вещества») зависит не только от гравитационного взаимодействия, но и от других факторов. При прочих равных условиях, чем выше энергонасыщенность объекта, тем более высок темп времени в нем, тем более сжато собственное время и тем, следовательно, быстрее, а не медленнее течет его время.

    Статья интересна не по причине ошибочного вывода автора, а из-за того, что он поставил под сомнение субстанциальную концепцию времени и смело провозгласил, что время — это функция состояния вещества.

    Своеобразным откровением для меня явилась книга «Контуры эволюционной физики» В. Маркова {25}. И даже не потому, что она посвящена проблемам сущности времени, что само по себе является большой редкостью. И, конечно, не потому, что автор буквально охвачен пламенной страстью убедить нас, что пространство-время всегда неоднородно. (Начиная с 1915 г., идея о том, что время неоднородно, не является больше шокирующим откровением — неоднородное гравитационное поле неизбежно порождает неоднородное время.) Книга приятно удивила меня огромным объемом информации из той области естествознания, которую прежде я никак не связывал с проблемами времени. Неоднородность времени в книге увязана с геологией и с эволюцией Земли.

    Впрочем, смелые обобщения автора выходят далеко за пределы геологии. «…В невостребованном физиками опыте частного Естествознания имеются строгие доказательства несимметричности времени относительно сдвигов, а следовательно, несостоятельности законов сохранения энергии и массы как фундаментальных законов физики». «Суть нашей позиции, — пишет автор, — заключается в том, что безукоризненное выполнение законов сохранения в классических экспериментах, равно как и нарушение этих законов при иных физических условиях, признается в качестве одинаково достоверных фактов, поскольку принципиально не наблюдаемо.

    В этом коренное отличие нашей точки зрения от концепции однородного пространства-времени, которая непримирима к результатам любых экспериментов, вступающих в противоречие со строгими законами сохранения».

    Как видите, автор идет гораздо дальше, чем это вытекает из простого признания неоднородности времени в общей теории относительности.

    Особенно интересны для меня два момента в книге Маркова. Во-первых, его утверждение, что неоднородность времени непременно связана с нарушением однородности вещества по плотности, и, во-вторых, вытекающая из представлений Маркова возможность и необходимость корректировки длительности геологических временных интервалов (геохронологической шкалы) с учетом неоднородности времени.

    Автор утверждает, что «время… есть фундаментальное свойство занимаемого массами пространства пребывать в повторяющемся (периодическом или квазипериодическом) движении». И даже — что «эволюция материи и движение материального пространства-времени — одно и тоже».

    Весьма примечательно, что и Н. Козырев { 16}, и А. Вейник {18}, и К. Бутусов {21}, и Ю. Белостоцкий {22, 23}, и В. Копылов {24}, и многие другие современные авторы, предлагая свое видение времени, дипломатично уклонились от критического сопоставления своих представлений с релятивистскими представлениями теории относительности. Иногда в этом и в самом деле нет необходимости, но чаще всего соблюдается негласный принцип: не зацепишь ты — не ударят тебя. Такая осторожная позиция исповедуется многими, но далеко не всеми. Очень активны сторонники эфира.[12]

    Только на первый взгляд может показаться, что это утонченная блажь. Показательно, что реанимация интереса к эфиру происходит именно в наши дни. Среди ученых — критиков релятивистской физики — «эфирники» — это авангард непримиримых «подпольщиков». Ортодоксальная наука их, естественно, не замечает, а если и замечает, то где-то далеко внизу. И такое отношение, конечно же, имеет под собою некоторое основание. Так сказать, «на смену эфиру пришло электромагнитное поле». Но «эфирники» буквально по косточкам разобрали теорию относительности, и обнаружилось, что многие, казалось бы, «абсолютные» истины имеют альтернативы. Они подкапываются под основы и утверждают, что некоторые явления могут объяснить убедительнее, чем теория относительности.

    Я приведу выдержки из нескольких работ, поскольку признание существования эфира в них прямо или косвенно связано с проблемами времени.

    Трудности утех, кто верит в эфир, можно свести к двум большим проблемам. Во-первых, нужно объяснить отрицательные результаты опытов Физо, Майкельсона (Морли) и некоторые другие, а во-вторых, совершенно необходимо доказать, что эфир — это такая среда, в которой органично сочетаются присущие ей противоречивые свойства: с одной стороны — подвижность и проницаемость, а с другой — упругость и жесткость.

    Вот как объясняются результаты опытов Майкельсона и Физо в работе А. Брусина и С. Брусина {26}: «Для решения этой важной задачи достаточно рассмотреть силы гравитационного взаимодействия некоторой массы околоземного эфира… с Землей… и Солнцем… что мы и сделаем». Выполнив несложные расчеты, авторы находят, что на расстоянии до 250 тыс. км от Земли эфир всегда увлекается Землей при ее движении вокруг Солнца. Этим и объясняется, что Майкельсон не смог определить скорость движения Земли относительно эфира.

    Что касается опыта Физо, то авторы исходят из того, что атомы молекул, между которыми находится эфир, также удерживают его, как и Земля, но в пределах определенного расстояния от атомов. По их расчетам получается, что расстояние между молекулами примерно такое же, как и удвоенное расстояние, в пределах которого каждый атом удерживает эфирную среду. Вывод: «Что же показали уникальные опыты Физо и Майкельсона? Они убеждают, что в природе нет абсолютно неподвижного эфира. Эфирная среда, обладающая массой, всегда увлекается тем движущимся телом, гравитационные силы которого являются превосходящими по отношению к таким же силам от других тел. В указанных опытах таким телом является Земля, увлекающая околоземной эфир (в опыте Майкельсона) и не позволяющая движущемуся на Земле телу увлекать эфир, находящийся между частицами тела (в опыте Физо)». Авторы считают эфир «бесчастичной» формой материи. «Эфир надо представлять как бесформенную сплошную массу, которая… стремится распространиться по всему доступному для нее пространству…» По их мнению, «…луч света — это движение фотона, представляющего не частицу, а наблюдаемое движение волны эфира (в виде его сгустка). Отсюда и понятно, почему фотон в покое не наблюдается», а следовательно, не имеет и массы покоя.

    В работе Ф. Горбацевича {27} значительное место уделено строению и свойствам эфира. По мнению автора, эфир состоит из двух противоположных по заряду частиц. «Противоположные по знаку частицы притягиваются друг к другу» с большой силой и «перемещаются друг относительно друга совершенно без трения». Эта среда «не обладает плотностью в обычном понимании. Она обладает определенными электромагнитными свойствами… Любая физическая субстанция может продвигаться в эфирной среде совершенно без трения… Ускорение… физического тела создает инерциальные возмущения в эфирной среде».

    Автор утверждает, что предложенная им концепция эфира позволяет решить несколько проблем. Например, «она объясняет «поперечность» световых и электромагнитных колебаний. Она позволяет понять различие массы физического тела от электромагнитной массы эфирной среды… Объясняет способность любой среды передавать колебательные возмущения». «…Такая среда должна содержать в себе упругость и массу… Она дает объяснение, почему в экспериментах при столкновении частиц высоких энергий порой возникают пары новых частиц с противоположными зарядами — они порождаются эфирной средой, содержащей эти заряды».

    Американский ученый Б.Дж. Уоллес {28} пишет: «В 1964 г. я понял, что на основе динамического эфира можно создать единую физическую теорию… Эфир должен быть подобен сжимаемой жидкости и является первоосновой материи во Вселенной. Фотон и нейтрино должны состоять из этой материи, движущейся по прямой, а частица или корпускула — из этой же материи, движущейся по замкнутой круговой орбите». Б. Уоллес считает, что скорость света в вакууме не является константой.

    Практически во всех работах, развивающих теорию эфира, отмечается, что Лоренц разработал принцип постоянства скорости света, исходя из представлений о покоящемся эфире. Этот принцип утверждает, что скорость света в эфире не зависит от скорости источника света. «Эфирники» негодуют и доказывают, что Эйнштейн не имел оснований изменять этот принцип, т. е. утверждать, что скорость света не зависит от скорости источника света. Иными словами, сторонники эфира утверждают, что Лоренц установил только то, что скорость света в среде не зависит от скорости источника света относительно этой среды и имеет постоянную скорость, зависящую от параметров среды, от скорости источника света в пустоте.

    В теории эфира доказывается, что скорость распространения света подчиняется правилу сложения скоростей, как и скорости любых других движущихся субъектов Вселенной, и…отрицается относительность времени в зависимости от системы отсчета.

    Меня лично в работах «эфирников» привлекает то, что поведение тел (их свойства) они рассматривают во взаимодействии со средой. А некоторые, например {23,27}, утверждают, что эфирная среда и физический вакуум — это одно и то же.

    Но сегодня, как, впрочем, и на протяжении всего XX века, теория относительности подвергается критике не только с позиций эфира. Ряд ученых доказывает возможность и необходимость вернуться к основам ньютоновской классической физики. Такихработ много. Вот несколько примеров: Б. Пещевицкий критикует преобразования Лоренца {29}; С. Базилевский и М. Варин отвергают второй постулат Эйнштейна {30}; В. Фогель и О. Шепсенвол показывают, что эффекты общей теории относительности могут быть объяснены и без эйнштейновской теории {31}; А. Ефимов доказывает, «что эйнштейновского принципа относительности… вообще в природе не существует…» {32}

    Странно, но в наше время наряду с серьезными работами, посвященными времени, встречаются труды, в которых реанимируется статическая концепция времени. Например, индийский философ Ш. Ауробиндо (1872–1950) создал привлекательное учение о высшей форме сознания, но, в частности, время там понимается «не как поток постоянно исчезающих мгновений, а как категория, в которой Прошлое, Настоящее и Будущее существуют одновременно и вечно» {33}.

    Интересна проблема тахионов. Тахионами названы гипотетические частицы, которые могут двигаться со скоростями, превышающими скорость света. Естественно, что понимание времени связано с этой проблемой. Тахионам нет места в теории Эйнштейна. «Наиболее серьезные возражения против гипотезы о существовании тахионов… выдвигаются со стороны принципа причинности… Однако должной ясности в вопросе о том, действительно ли принцип причинности запрещает такие движения, еще нет» {4}. Правда, пока нет и надежной теории, и неопровержимых фактов, подтверждающих существование самих тахионов. (Интересно, что сам Эйнштейн не исключал нарушения принципа причинности, когда «достигаемое действие предшествует причине» { 11 }.) Периодически тахионы внезапно врываются в наше понимание и… разбиваются о железобетонную стену второго постулата Эйнштейна. Тем не менее, прблема существует. Такие ученые, как Д. Блохинцев, В. Гинзбург, В. Силин, Я. Терлецкий, Д. Киржниц, Дж. Фейнберг, О. Биланюк, Е. Сударшан, П. Чонка, С. Баладман и ряд других, допускали возможность физических взаимодействий, скорость осуществления которых превышает скорость света {4}.

    Я не хотел бы, чтобы у читателей создалось впечатление, что современные ученые только тем и занимаются, что критикуют теорию относительности Эйнштейна или невольно ей противоречат. Нет, конечно. Есть глубокие исследования, в которых эта теория развивается, а основы ее получают дополнительную аргументацию.

    Чрезвычайно интересны работы киевского физика-теорети ка, профессора Политехнического института В. П. Олейника {34, 35, 36}. Автор специализируется в области квантовой электродинамики, в течение 15 лет изучает электрон. Не имея возможности подробно остановиться на работах В. Олейника, приведу отдельные выдержки из них: «…за сто лет, прошедших после открытия электрона, не решена… главная проблема электродинамики — проблема электрона… Предположение о точечности и бесструктурности электрона, на котором возведен фундамент КЭД (квантовой электродинамики. — А. Б.), приводит к расходимости собственной энергии электрона и к невозможности объяснить его стабильность — серьезным трудностям, свидетельствующим о том, что мы не в состоянии дать удовлетворительный ответ на вопрос: что такое электрон».

    По мнению автора, электрон — это не точечный заряд, а квант поля — «сгусток электрически заряженной материи». «Электрон представляет собой открытую самоорганизующуюся систему, неразрывно связанную с окружающей средой через посредство полей, которые он в ней порождает». В. Олейник утверждает, что движущийся электрон порождает электрическое поле, которое обладает как потенциальной, так и вихревой компонентами… Вихревое собственное поле электрона имеет двойственный характер. Это поле «…порождается электрическим зарядом электрона, неотделимо от электрона и, следовательно, является составной частью частицы. Главное отличие состоит в том, что собственное поле не может быть сведено к совокупности отдельных квантов… и способно переносить возбуждения со сколь угодно большой скоростью». По мнению В. Олейника, «электрон… занимает сразу все пространство, всю Вселенную… По этой причине, каким бы ни было внешнее воздействие на электрон, возникающее в ограниченной области пространства, информация об этом воздействии становится тотчас же достоянием всей Вселенной, которая мгновенно «узнает» о событии, происходящем с электроном. Мгновенный перенос информации осуществляется через посредство среды, порождаемой самим электроном».

    Это очень серьезное утверждение. Автор неоднократно в своих работах возвращается к его аргументации, в частности, подчеркивает, что вывод о возможности мгновенной передачи сигнала не противоречит специальной теории относительности.

    В последние два года проф. В. Олейника заинтересовало время. Это замечательно, хотя бы потому, что в отличие от многих других исследователей он является профессиональным физиком-теоретиком. Его сегодняшние представления о времени объективно отражают взгляды на сущность времени большой группы ученых и, в какой-то мере, демонстрируют тенденцию развития науки о времени. Показательной в этом отношении является одна из его последних работ «Время, что это такое? Динамические свойства времени» {36}. Отметив в начале, что «время остается одним из самых загадочных понятий физики, сущность которого не раскрыта в достаточной мере до сих пор», автор напоминает нам, что и сегодня некоторые считают, что «время совершенно пассивно, оно существует само по себе, не испытывая воздействия со стороны материальных процессов». С такой (в чистом виде ньютоновской) позицией В. Олейник не согласен. «Возникает вопрос о существовании физических свойств времени, т. е. вопрос о том, могут ли физические процессы, происходящие в системе, повлиять на течение времени в ней». Первым, кто, по мнению В. Олейника, выдвинул идеи о существовании физических свойств времени, был Н.А. Козырев.

    Сам В. Олейник вопрос о возможности существования физических свойств времени аргументирует следующими соображениями: «Силовые поля (гравитационное, электромагнитное и др.), создаваемые материальными телами в окружающем пространстве, изменяют пространство, наделяя его физическими свойствами. В виду того, что пространство и время неразрывно связаны между собой, образуя единое целое, наличие в пространстве силового поля должно неизбежно привести к появлению физических свойств времени, обусловленных движением тела в этом поле».

    И еще: «Согласно результатам теоретических и экспериментальных исследований, проведенных Козыревым и его последователями… события могут происходить не только во времени, но и с помощью времени, при этом информация передается не через силовые поля, а по временному каналу, и перенос информации происходит мгновенно».

    Профессор Олейник с присущей профессионалу строгостью с математическими выкладками доказывает правоту своих выводов о том, что время обладает физическими свойствами и что эти свойства могут изменяться под воздействием физических процессов. Он делает вывод: «В настоящей работе показано, что для доказательства динамической неоднородности времени нет необходимости выходить за пределы релятивистской механики и вводить какие-либо гипотезы… и становится очевидно, что развитие исследований о времени как об активном участнике физических процессов не только необходимо, но и находится на переднем крае современной физики».

    Да, это замечательный вывод и прогрессивное понимание сущности времени, особенно по сравнению со взглядами тех, кто считает, что времени нет совсем, что это только придуманная абстракция, а также тех, кто, оставаясь до сих пор на субстанциальных позициях классической механики, полагает (как Исаак Ньютон), что время — это нематериальная(невещественная) субстанция (что-то вроде бестелесного духа), которая никак не зависит от материи.

    Украинский профессор В. Олейник твердо уверен, что время влияет на все материальное и само зависит от всего материального. Примерно также полагают и российский академик М.М. Лаврентьев, и. множество других академиков и профессоров и на Украине, и в России, и во всем мире. Но весьма знаменательно, что, стоя на плечах Эйнштейна, они, тем не менее, (а может быть, именно поэтому), продолжают считать, что время — это некая природная субстанция, существующая сама по себе. Да, взаимодействующая с материей, но существующая как бы самостоятельно. Кто-то такую субстанцию называет материальной, иные — нематериальной, но главное, что это нечто, объективно сосуществующее рядом с материей (веществом). Увы, нет в природе такого времени. Это, может быть, и реляционное, но какое-то половинчатое представление о времени, что-то вроде «полу-субстанциальной» концепции понимания сущности времени.

    По моему мнению, это принципиальное мировоззренческое заблуждение, тысячелетние корни которого глубоко укрепились в мировой науке. Утверждать сегодня, что время зависит от воздействий на него материи, хорошо, но недостаточно и почти тривиально. Хорошо только в том смысле, что это позволяет понять, как изменяется время под влиянием того или иного взаимодействия. Но недостаточно с позиций физического смысла явления, поскольку оказывается наглухо завуалированной сама сущность времени. Ибо времени вообще нет вне материальных взаимодействий. (Допускаем при этом, что и кривизна пространства, в конечном счете, зависит от состояния материи.) Доказывать сегодня, что время зависит от физических процессов, — это все равно, что, стоя у полуоткрытой двери, ведущей к загадкам времени, долго и мучительно обдумывать, как бы ее взорвать, да при этом еще убеждать себя и других, что дверь по-прежнему закрыта.

    Безусловно интересной является монография В.Я. Бриля {37}. Развивая теорию «сильно вытянутых струнообразных частиц», автор предлагает нам, по существу, единую теорию Материи. А в частности, доказывает независимость скорости света от скорости его источника. Что касается времени, то автор считает, что «время, как и пространство, — понятия основные для естественных наук, а как известно, основные понятия не определяются… (и поэтому) могут быть приняты лишь из соображений удобства…» Автор предлагает использовать (очевидно, ввести, как Ньютон? — А. Б.) понятие «идеального времени как некоего идеального эталона, без сравнения с которым невозможно судить, постоянен ли период того материального процесса, который положен в основу измерения относительного, неравномерного, зависящего от материального окружения реального местного времени».

    Такое представление о времени — это, может быть, типичный пример отрицания объективности реального физического времени.

    И, конечно, это не научный курьез (тем более в основательной работе такого серьезного исследователя, как профессор Бриль). У такого понимания природы времени уходящая в глубь веков предыстория и знаменитые предшественники. Эта нигилистическая (если так можно выразиться) концепция времени существует в умах исследователей природы. Согласно этой концепции, в чистом виде никакого времени нет, а значит, можно за систему временного отсчета принять то, что удобно. Но сосуществует она и с субстанциальной концепцией ньютоновского толка. Например, в таких рассуждениях: если время — это некая невещественная субстанция, которая объективно существует, но на которую невозможно воздействовать, то за эталон времени можно принять некий периодический процесс, лишь бы он, с одной стороны, был удобен, ас другой — по возможности соответствовал реально текущему времени.

    В пользу нигилистической концепции можно привести некоторые доводы, которые, однако, с позиций гипотезы локально-когерентного времени не выдерживают никакой критики. И об этом подробнее во второй главе.

    Новую интерпретацию теории относительности разработал белорусский ученый А.Л. Клемец {38}. Автор, в частности, исходит из того, что «свет есть физическое явление, которому следует приписать совершенно самостоятельное существование». Говоря о преобразованиях Лоренца, А Клемец утверждает, что в них «речь идет не об абстрактном времени вообще, а о времени как характеристике движения светового сигнала по отношению к той или иной системе отсчета. Между тем, общепризнано, что теория относительности описывает пространство и время «вообще», т. е. все временные процессы, происходящие в той или иной системе отсчета: физические, биологические, социальные и т. п. Как же разрешить это противоречие между единичным и всеобщим? Вывод заключается в том, что физическое время «вообще» в своей основе определяется движением световых сигналов (или ему подобных), и только. То есть движение светового сигнала и физическое время «вообще» — это понятия тождественные… Физическое же время является основой, фундаментом для биологического, социального и прочих времен. Под физическим временем мы подразумеваем не время существования, а время сосуществования материальных объектов. Световой сигнал строит пространственно-временные отношения между телами, создает метрику. Ясно, что такое пространство-время может быть только относительным» {38}.

    Я привел краткие, по необходимости, выдержки из работ авторов, которые придерживаются различных (иногда противоположных) точек зрения на проблему времени. И было бы крайне интересно знать, что же думают о времени всемирно признанные ученые, еще при жизни удостоенные звания великих.

    Передо мной одна из книг Стивена Хокинга {39}. Сейчас он профессор Кембриджского университета, заведует кафедрой, которую когда-то занимал Поль Дирак, а ранее — Исаак Ньютон. Сама жизнь Хокинга — это удивительный подвиг: мощная интелектуальная деятельность на фоне неизлечимой болезни, лишившей его возможности двигаться. Подробнее представлять автора, наверное, нет необходимости. Область его интересов может быть охарактеризована его же собственными словами: «Моя цель — добиться полного понимания Вселенной…»

    Книга, в основном, посвящена черным дырам и Вселенной в целом с позиций объединения квантовой механики и общей теории относительности. Автор также рассказывает об относительности времени, о замедлении времени у движущихся тел, о том, что на поверхности черной дыры время, с позиций удаленного наблюдателя, почти останавливается… И повествует Хокинг убедительно, с изяществом истинного профессионала. Это не удивительно. Хокинг — крупнейший специалист в области теории относительности. В главе «Стрела времени» автор пишет: «Увеличение беспорядка, или энтропии, с течением времени — это одно из определений так называемой стрелы времени, т. е. возможности отличить прошлое от будущего, определить направление времени. Можно говорить, по крайней мере, о трех различных стрелах времени. Во-первых, стрела термодинамическая, указывающая направление времени, в котором возрастает беспорядок, или энтропия. Во-вторых, стрела психологическая. Это направление, в котором мы ощущаем ход времени, направление, при котором мы помним прошлое, но не будущее. И в-третьих, стрела космологическая. Это направление времени, в котором Вселенная расширяется, а не сжимается». Хокинг задает интереснейший вопрос: «Но что произошло бы, когда Вселенная перестала бы расширяться и стала сжиматься? Повернулась бы при этом термодинамическая стрела времени? Начал бы уменьшаться со временем беспорядок?» Автор интересно анализирует ситуацию. К его рассуждениям мы обязательно вернемся во второй главе.

    С. Хокинг твердо опирается на фундамент классической теории относительности и, развивая ее, стремится сохранить ее чистоту.

    Это проявляется и в его взглядах на сущность времени. С. Хокинг, разумеется, признает реальность физического времени. При этом, в полном соответствии с общей теорией относительности, он утверждает, что нет абсолютного времени: «Каждый индивидуум имеет свой собственный масштаб времени, зависящий оттого, где этот индивидуум находится и как он движется». «Пространство и время теперь динамические величины: когда движется тело или действует сила, это изменяет кривизну пространства и времени, а структура пространства-времени, в свою очередь, влияет на то, как движутся тела и действуют силы. Пространство и время не только влияют на все, что происходит во Вселенной, но и сами изменяются под влиянием всего (выделено мною — А.Б.), что в ней происходит».

    С. Хокинг не анализирует (насколько мне известно) влияния отдельных физических процессов на те или иные характеристики времени. Сфера его интересов — более обобщенное понимание Вселенной. Именно поэтому трудно сказать, как он понимает изменение собственного времени тел при изменении их энергетического состояния.

    Что же касается трех стрел времени С. Хокинга, то мне кажется, что как только мы поймем природу времени, отпадут не только некоторые обоснования их существования, но и само их количество.

    И, наконец, Илья Пригожин — выдающийся бельгийский ученый (российского происхождения). Нобелевский лауреат, основатель термодинамики необратимых процессов. В одной из своих работ {40} Пригожин пишет: «Необратимость и неустойчивость жестко связаны между собой: необратимое ориентированное время может появляться только потому, что будущее не содержится в настоящем. Итак, мы приходим к выводу, что нарушенная временная симметрия является элементом понимания природы».

    В этом отрывке прежде всего, интересно то, что Пригожин связывает само существование времени с необратимостью процессов и с нестационарным состоянием материи (с неустойчивостью). Это один из узловых моментов его теории. И. Пригожин сообщает миру об открытии им совершенно «нового» (как он полагает) времени. «Новое понятие времени — внутреннее время, в корне отличное от астрономического времени. Астрономическое время также можно измерить по наручным часам или с помощью какого-нибудь другого устройства, но оно имеет совершенно иной смысл, поскольку возникает из-за случайного наведения траекторий, встречающихся в неустойчивых динамических системах».

    Итак, в отличие от тех ученых, кто особое достоинство своих представлений о времени видит в том, что на время можно воздействовать с помощью неких физических процессов, И. Пригожин утверждает, что внутренне время, по существу, и есть порождение самого физического процесса. «Кроме того, термодинамика приводит к новой концепции времени как внутренней переменной, присущей системе… (такая) интерпретация времени выходит за рамки традиционного физического описания системы». Я бы даже сказал, что она принципиально отличается от традиционных представлений, в которых время всегда только пассивный параметр, никак не участвующий в преобразованиях системы.

    И. Пригожин вводит понятие «химических часов», и, если я правильно понял, для него «химические часы» и сам процесс, в котором появляется внутреннее время, неотличимы друг от друга. И это, конечно же, свидетельствует о том, что наивный реализм современных физиков, убежденных в том, что время существует параллельно с материей (хотя и взаимодействует с ней), подлежит пересмотру. Правда, и сам Пригожин допускает, что его внутреннее время принципиально отлично от времени астрономического, и это сразу же накладывает ограничение на фундаментальность его открытия.

    Выдающиеся физики решают или (учитывая сложность проблем), правильнее все-таки сказать, пытаются решить глобальные проблемы. Им даже позволено высказывать «безумные» идеи. Безумные в том простом понимании этого слова, что они противоречат здравому смыслу. (Впрочем, относительно «здравого смысла» тот же Хокинг замечательно высказался, что это не более, чем предрассудок, к которому мы привыкли.)

    Вот, например, так называемая проблема «машины времени». Волнующие идеи путешествия во времени встречаются не только в научно-фантастической литературе — грешат этим и ученые. Периодически научный мир будоражат гипотезы, которые будто бы допускают возможность путешествия в будущее или в прошлое и при этом (как будто бы) не противоречат устоявшимся научным представлениям.

    Идея одной из таких гипотез впервые явилась любопытствующему миру в 1934 г. в рассказе Д.Р. Даньелза «Ветви времени». Как пишет Мартин Гарднер, «идея его столь же проста, сколь и фантастична. Люди могут совершать путешествия во времени… но в тот момент, когда они вступают в прошлое, мир расщепляется на два параллельных мира, в каждом из которых время течет по-своему… Новорожденной эта Вселенная будет для путешественника во времени. А с точки зрения наблюдателя, созерцающего происходящее, например, из пятого измерения, мировая линия путешественника просто не переходит с одного листа пространственно-временного континуума надругой, а все вселенные ветвятся в метавселенной, как дерево».

    Казалось бы, идея совершенно безумная. Но встречаются и почтенные физики, которые продолжают ее обыгрывать. В диссертации X. Эвереста «Формулировка квантовой механики на основе понятия «относительного состояния»[13] предложен вариант метатеории, в которой вселенная ветвится на бесчисленные параллельные микромиры. И самое замечательное, что Джон А. Уилер в предисловии к работе Эвереста написал, что «классическим физикам поначалу казались почти столь же неприемлемыми радикальные понятия общей теории относительности».

    Еще одна экстравагантная гипотеза родилась в темных глубинах теоретической физики и до сего дня продолжает радовать сердца любителей путешествий во времени. Это так называемые «петли времени». Кажется, придумал их К. Гедель в 1949 г. Вселенная Геделя не расширяется, но зато вращается. «В такой Вселенной расстояния между всеми частицами вещества неизменны». Именно поэтому из любой точки такой Вселенной можно отправиться в путь и, обойдя мир, вернуться в исходную точку». «Иначе говоря, путешественник огибает этот мир не только в пространстве, но и во времени» и путь его похож на спираль, накрученную на цилиндр. А поскольку отдельные ветви спирали могут находиться недалеко друг от друга, то в рамках гипотезы становился как бы возможным и переход из одной спирали в другую, т. е. переход из одного времени в другое.

    Каждая из этих гипотез по-своему интересна, у каждой свои плюсики и огромные минусы. И по большому счету, т. е. с позиций ортодоксальных научных представлений, гипотезы эти не выдерживают никакой критики. Казалось бы, забавно и не более, но…

    Предоставим слово нашему современнику и недавнему соотечественнику проф. И. Новикову {14}. Строго следуя логике теории относительности, он, естественно, верит в теоретическую возможность путешествия в будущее путем использования релятивистского эффекта замедления времени у относительно быстро движущегося объекта. «После полета на ней (ракете) космонавт, вернувшийся на Землю, оказывается в будущих эпохах истории нашей планеты… Если космонавт проживет в ракете тридцать лет, а на Земле пройдет полтора века, то он окажется моложе своих праправнуков».

    Полагая, таким образом, что теоретически вопрос с перемещением в будущее с позиций теории относительности можно считать решенным, физики занялись проблемой более сложной, как они считают, — путешествием в прошлое.

    И вот, размышляя о машине времени, физики представили две черные дыры, входы в них обозначили буквами А и В и задали себе вопрос, а что будет, если соединить неким тоннелем выходы из этих дыр. С использованием необычного вещества решили проблему стабилизации стенок тоннеля и мысленно отбуксировали вход В одной из черных дыр к далеким звездам (в искривленном пространстве-времени это возможно). Таким образом, входы А и В двух черных дыр оказались на огромном расстоянии друг от друга, а выходы оказались соединенными очень коротким тоннелем.

    «Можно так подобрать, — пишет И. Новиков, — параметры отверстий и «тоннеля», что гравитационное воздействие на живые существа будет не слишком сильным во время их движения по коридору и вполне ими переносимо… Наша конструкция теперь может служить Машиной Пространства…

    Теперь мы переходим к наиболее интригующей части. Посмотрим, как отверстия с «тоннелем» переделать в Машину Времени.

    Первые наметки такого проекта содержались еще в работе К. Торна и М. Морриса 1987 г. Затем они значительно детализировали и усовершенствовали этот проект в работе с Юртсевером в 1988 г.».

    Далее И. Новиков рассказывает о том, что если путешественник преодолеет расстояние от А до В во внешнем пространстве, а обратно вернется через короткий тоннель, то не произойдет ничего интересного. Затратит путник на вояж, например, 10 лет — и все.

    Но вот в повествовании известного астрофизика наступает самый интересный момент. Оказывается, что если отверстие А будет неподвижным, а отверстие В, напротив, станет вращаться вокруг Ас огромной скоростью, то получится Машина Времени. Теперь часы, движущиеся вместе с отверстием В, будут отставать от часов, совмещенных с отверстием А. «Пусть… они идут вдвое медленнее, чем часы А. Значит, когда по часам А пройдет 10 лет, по часам В только 5…» Это и будут видеть наблюдатели в точках А и В.

    Но и это, конечно, еще не все. Опустим некоторые подробности, связанные с тонкостями теории относительности. Главное все-таки результат.

    Игорь Новиков продолжает рассказ. «Пусть опять путешественник отправляется от А к орбите кружения отверстия В и выбирает направление своего прямолинейного движения во внешнем пространстве так, чтобы подойти к орбите В в тот момент, когда в этой же точке окажется стремительно движущееся Отверстие В. Видя подлетающее отверстие, путешественник набирает скорость, равную скорости отверстия В, ныряет в него и через «тоннель» возвращается к отверстию А. Все это нетрудно представить». («Не трудно» — ничего себе. Неудивительно, что с таким богатым воображением проф. Новиков теперь возглавляет институт астрофизики в Копенгагене).

    Однако продолжим. «Пусть путешественник затратил на полет к В по-прежнему 10 лет по часам А; следовательно, по часам В проходит вдвое меньше времени, то есть всего 5 лет. Так как старт произошел по часам В в 10 лет, то в момент прибытия его к В они показывают 15 лет с начала их кружения. К этому моменту часы А «натикали» уже 30 лет. Теперь путешественник ныряет в отверстие В. В этот момент он, как и любой наблюдатель у В, может взглянуть сквозь «тоннель» на часы А и увидит… что часы А показывают то же время, что и В, то есть 15 лет после начала кружения! Видя перед собой эти часы, он быстро проходит сквозь короткий «тоннель» и практически в тот же момент появляется из отверстия А, откуда он и начинал свое путешествие.

    Но он ведь начинал свое путешествие, когда часы А показывали 20 лет! А вернулся, когда на них — 15 лет! То есть он вернулся раньше старта! Свершилось то, что казалось невозможным, — путешественник попал в прошлое! Говоря словами Гамлета, «раньше это считалось парадоксом, а теперь доказано».

    Как видите, физики не только шутят, но и развлекаются. Мы познакомились с одной из самых фантастических «петель времени». Но выдающиеся физики потому, может быть, и выделяются из массы «трезвомыслящих», что их «неожиданности» следуют в русле глобальной мировоззренческой или физической тенденции, и кто может знать, как та или иная гипотеза отзовется в отдаленном будущем.

    Завершая главу, можно сделать следующие основные выводы:

    1. Релятивистские (эйнштейновские) представления о времени сегодня — в начале XXI века — являются официально признанными и, в значительной мере, господствующими.

    (Время объективно существует. Время зависит от взаимодействия материальных систем (от гравитации и скорости). Время жестко связано с геометрией пространства. Физический смысл самого понятия времени раскрыт не полностью.)

    2. Наряду с ортодоксальными (релятивистскими) представлениями о времени развиваются и альтернативные. Время рассматривается и как относительно независимая природная субстанция {16}, и как порождение отдельных конкретных физических явлений (процессов) {23,24,25}, и как «нечто», в котором прошлое, настоящее и будущее существуют одновременно… {33} Продолжает бытовать мнение, что никакого времени нет, что это только придуманная абстракция.

    3. Единой теории времени нет. Вопрос о том, что такое время, сегодня столь же актуален, как и 2500 лет назад.

    Причина непонимания времени как глобального природного явления заключается в том, что и Эйнштейном, и его последователями, и оппонентами не найдена и, как следствие этого, не обоснована глубинная сущность физических процессов, лежащих в основе происхождения времени.


    Примечания:



    1

    1 Строго говоря, словосочетание «темп времени» — это тавтология, поскольку в понятие времени уже входит представление об интенсивности, с которой происходит смена событий. Однако это словосочетание наряду с более точным «интервал времени» уже закрепилось в литературе, в том числе и научной.



    2

    2 Под материальной системой здесь и далее понимается субъект Вселенной, обладающий массой (энергией), импульсом, — единичный или состоящий из совокупности гравитационно связанных подсистем.



    3

    3 Единство пространства и времени как один из определителей мироздания носит название «континуум».



    4

    4 В литературе встречаются различные написания фамилии венгерского ученого: и Бойи, и Больяи.



    5

    5 Система отсчета — это реальное или условное твердое тело, с которым связана система координат, снабженная реальными или условными часами. Инерциальные системы отсчета — это системы координат, которые покоятся или равномерно и поступательно движутся друг относительно друга, когда на них воздействует какая-либо сила или коща они уравновешены.



    6

    6 Ради справедливости нужно однако отметить, что анализ фотографий, полученных Эллингтоном, «показал ошибки измерения того же порядка, что и измеряемый эффект». Сегодня более достоверными считаются ссылки на аналогичные наблюдения, выполненные позже.



    7

    7 Чтобы при такой разнице темпов времени (на Земле и на башне) земные часы отстали на одну секунду, потребуется примерно сто миллионов лет.



    8

    8 Одна миллиардная доля секунды носит название наносекунды.



    9

    9 Когерентные лучи света характеризуются постоянством, или закономерной связью между фазами.



    10

    10 Энтропия — показатель состояния системы, характеризующей направление протекания процесса теплообмена между системой и средой, показатель структурированности и информационной насыщенности системы.

    Рост энтропии ведет к уменьшению разницы температур между системой и средой, приводит к снижению структурированности и информационной насыщенности системы, к росту степени беспорядка физической системы.



    11

    11 Гироскоп — быстро вращающееся твердое тело, ось вращения которого может изменять свое направление в пространстве. Простейший гироскоп — детский волчок.



    12

    12 Как это ни странно, эфир волнует многих. Недавно мне довелось быть в гостях в хорошем доме среди симпатичных людей, большинство из которых оказались физиками. Несмотря на вполне светские атрибуты приема, разговор шел преимущественно о времени. Когда я уже уходил, хозяйка дома вдруг сказала, что ее очень волнует эфир. «Не могу нормально спать», — добавила она и приятно смутилась.



    13

    13 Review of Modern Physics, My, 1957, p. 454–462







     


    Главная | В избранное | Наш E-MAIL | Добавить материал | Нашёл ошибку | Наверх