Анатолий Бич - Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени
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}.)
