Текст книги "Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени"

Автор книги: Анатолий Бич

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 21 страниц)

Бич Анатолий Макарович
Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Моей жене Светлане Федоровне с благодарностью за долготерпение и понимание посвящаю

Первое издание этой книги {1} увидело свет в Киеве в сентябре 2000 года. Книга получилась не очень удачной – на плохой бумаге, с ошибками и с неряшливой полиграфией. Поэтому когда всего через три месяца я узнал, что московское издательство «АСТ» готово книгу переиздать, то, естественно, обрадовался – появилась надежда, что в исполнении солидного издательства «Природа времени» окажется более симпатичной.

Однако, подумав, я понял, что главное не это. Главное, что, воспользовавшись переизданием, я имею возможность внести в содержание книги существенные дополнения.

Во-первых, выяснилось, что некоторые читатели пугают два совершенно разных концептуальных подхода к определению самого понятия времени.

Согласно первой концепции, времени вообще нет, это только абстракция, придуманная людьми для удобства пользования, т. е. для оценки длительности событий. Согласно второй концепции, времени тоже нет, но только в определенном смысле, т. е. нет как явления первичного и самодостаточного. Из первого утверждения следует, что в Природе в принципе нет реального времени и, следовательно, можно пользоваться любыми произвольно выбранными часами, лишь бы они были удобными. Из второго – что время – это вторичное проявление реально существующих в Природе физических процессов, которые, в конечном счете, и определяют ход всех часов.

Я, безусловно, разделяю (и в меру сил развиваю) вторую точку зрения, которую, в той или иной степени, отстаивали и Платон, и Лейбниц, и Бошкович, и Эйнштейн.

Во-вторых, мне, очевидно, не стоило в первом издании так категорично утверждать, что реальному физическому времени присущадвойственная природа. Да, конечно, собственное время покоящегося тела зависит от двух как будто различных причин – оттого, в каком гравитационном поле оно находится, и от плотности внутренней энергии самого тела. Но эти два главных фактора в общем случае генетически взаимозависимы, а поэтому мне следовало бы выдвинуть утверждение о единой природе времени и о различной весомости этих главных времяформирующих факторов в различных ситуациях.

И, наконец, в-третьих (и это, может быть, самое главное), в новом издании я имею возможность восполнить пробел, допущенный в первом издании. Я давно уже был просто обязан упомянуть об открытии Нобелевского лауреата, основателя целого направления в термодинамике бельгийского ученого Ильи Пригожина о том, что при необратимых процессах появляется «особое» «внутреннее время», принципиально отличное (по мнению Пригожина) от времени астрономического. Познакомившись, наконец, с трудами Пригожина, я с удовлетворением обнаружил своеобразный парадокс. За несколько десятилетий до того, как я предложил эту гипотезу, выдающийся физик «ее подтвердил» теоретически и экспериментально. Ибо, по существу, он показал (так мне представляется), что при изменении плотности внутренней энергии в физических системах их собственное время обязательно изменяется. Этому утверждению, в общем-то, и посвящена моя книга. И, конечно, я постараюсь показать, что никакого принципиального отличия «внутреннего времени» от времени астрономического нет. Природа времени едина и для микро– и для макромира, и для Метагалактики в целом. То, что мои представления о времени в главном так счастливо совпали с открытием Пригожина, вселяет в меня уверенность, что обязательно наступит день, когда усовершенствованная гипотеза локально-когерентного времени обретет статус единой теории реального физического времени.

Пользуясь случаем, выражаю искреннюю признательность поэтессе и бизнесмену Наталии Олеговне Мясниковой, которая по собственной воле показала «Природу времени» московским издателям и, может быть, в качестве главного (последнего) аргумента пригодности моей книги к переизданию использовала свое удивительное обаяние.

А. Бич

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая читателю книга по большому счету является вторым, расширенным и исправленным, дополненным и значительно углубленным вариантом моей первой книги «Физическая сущность времени» {2}. В названиях двух книг ясно отражается различие их содержаний. В первой обосновывается новый времяформирующий фактор – внутренняя энергия тел, во второй исследуются первоистоки происхождения времени, то есть доказывается, что временные свойства порождает сама материя в различных взаимодействиях.

Наиболее значительным изменениям подверглась вторая глава – она переписана заново, сделан акцент на раскрытии природы времени. Первая глава дополнена большим разделом: «Представления о времени в конце XX века». Появилась новая четвертая глава. Третья глава, посвященная следствиям гипотезы, оставлена почти без изменений.

В новой работе я уточнил основное уравнение собственного времени тел и более точно дал определения и выводы, значительно расширил библиографические ссылки.

С момента публикации первой книги прошло два года, а кажется, что минула вечность.

И неудивительно – события первого года развивались стремительно. Вначале я раздавал книжку всем знакомым, кого вспоминал и кого встречал на улице. Далее… Если о жизни судить по крупным событиям, то я пережил несколько потрясений, по крайней мере, три – это точно. Первое оказалось приятным. Книга вдруг «пошла», ее покупали в магазинах и на книжном рынке. Ее спрашивали, когда я задерживался с очередной порцией. Я испытал легкий, но приятный шок, как если бы вдруг выяснилось, что в меня влюбилась Линда Евангелиста. Я даже слегка смущался, понимая, что я недостоин, т. е. отдавая себе отчет в том, что книжка посвящена специальной проблеме и местами перегружена профессиональными терминами и понятиями. Оказалось, что, несмотря на многолетний экономический кризис и разгул дебилизма в области массовой культуры, людей на Украине продолжают интересовать проблемы Времени. И вот, пребывая в состоянии легкой приподнятости над грешной землей, я начал допускать одну ошибку задругой. Звонили незнакомые, присылали письма профессионалы. Отзывы были положительными. Один ученый даже высказался в том смысле, что книгу он читает малыми порциями, потому что вновь и вновь возвращается к прочитанному, как бы погружается и погружается, но «может быть, она бездонна», – так передали мне его слова (наверное, он пошутил). Но на мгновение я испытал давно позабытое чувство – захотелось подарить ему букет алых роз, словно он и есть Линда Евангелиста.

Летом 1998 г. я побывал на Международном конгрессе по фундаментальным проблемам естествознания (Санкт-Петербург, Россия) и даже выступил с докладом и был нормально принят… Я все больше и больше вовлекался в какие-то обсуждения и организационные мероприятия.

И тут меня попутал бес. Мой товарищ предложил мне выступить в Министерстве по вопросам науки и технологий перед представителями официальной науки с докладом, а они, мол, потом официально оценят и тогда фонд фундаментальных исследований официально выделит грант… Мне бы поблагодарить товарища и… жить бы себе тихо, никого не трогая.

Но… Испытывая легкий дискомфорт и терзаемый хорошо скрытым тщеславием, я в один прекрасный солнечный день направился к ученым людям. Среди двенадцати человек – местных и приглашенных – главенствовали двое: доктор наук, астрофизик Ш. и член-корр. НАН Украины физик-теоретик Ф. Астрофизик Ш., постоянно как-то странно усмехаясь (словно подсмотрел в замочную скважину интимную сцену и предвкушал удовольствие от того, что сейчас всем расскажет), достал несколько бумажек и, приблизив одну из них вплотную к толстым стеклам очков, начал читать. Оказалось, что на 31 странице у меня была неточность, а на 37 – небрежность. Оказалось, что, говоря о потоках времени, я не дал определение потока вообще… Итак, странно усмехаясь, Ш. дошел до последнего листочка. Я с пониманием внимал, более того, соглашался с ним, но ждал, когда же он заговорит по существу. Ф. все это время молчал и в моих глазах становился все важнее и важнее. Наконец, Ш. рассказал, какой я нехороший по мелочам, и я приготовился слушать о гипотезе: о концептуальном подходе, о противоречиях в обосновании, о сомнительных следствиях, о неправомерности и т. д., и т. п. Но Ш., оказывается, все уже сказал. Бросив в мою сторону пустой взгляд, он с почтением повернулся к Ф. АФ. все молчал и молчал, и все понимали, что вот сейчас сам он как скажет… А он все молчал. Наконец Ф. встрепенулся, прервав поток каких-то, безусловно, умных мыслей, и спросил, давно ли я сдавал экзамены по физике. Ш. от таких слов тоже встрепенулся и обвинил меня в том, что я покушаюсь на основы… Я попытался сопротивляться, т. е. хотел сказать им, что когда наука встречается с аномалиями и парадоксами, тем более с психофизическими феноменами, то имеют право на жизнь и экстравагантные идеи… И привел в качестве примера, идею академика В.П. Казначеева о том, что некие невидимые сущности вокруг нас представляют полевую форму жизни. На это Щ. заявил, что Казначеев вообще не ученый, Я сослался на академика М.М. Лаврентьева, который отстаивает возможность передачи информации с «мгновенной» скоростью через потоки времени. На это Ш. только тоскливо усмехнулся, как бы страдая от того, что я привожу такие глупые примеры. «А вы нарушаете всем известное…» – опять встрепенулся Ф. Покая соображал, в каком месте книжки я особенно наследил и где у меня заложена мина под «основы», оказалось, что семинар закончился.

Так я и не удостоился услышать ничего интересного и важного для себя, т. е. не услышал ничего, в полном и буквальном смысле этого слова, о гипотезе. Господа Ф. и Ш. оказались настолько переполнены чувством глубочайшего уважения к себе, что не сочли нужным говорить о моей гипотезе. Непонятно, правда, зачем тогда мы вообще собирались? Впрочем, может быть, высшее предназначение этих людей как раз и состоит в том, чтобы не пускать в науку новые (и уже поэтому подозрительные) идеи и гипотезы. В конце концов, кто-то должен выполнять и такие обязанности… Это было второе потрясение. Как ни странно, ночью я хорошо спал, а утром начал новую жизнь. Прочь пустые встречи и ненужные знакомства, пусть другие суетятся и создают Международный Центр по изучению времени… Я должен спешить. Все еще продолжая мысленно размахивать кулаками, утром я написал статью с несколько вызывающим названием: «О принципиальной возможности управления гравитацией». Это был мой своеобразный ответный удар, и я успокоился.

Третье потрясение я испытал однажды в долгую бессонную ночь. По случайному совпадению это было в ночь перед католическим Рождеством. Православный Киев крепко спал, будучи твердо уверенным, что Иисус Христос по-настоящему сможет «родиться» только через две недели. На соседней кровати тихо и мерно дышала жена, а на ее подушке раскинулась, как хозяйка, наша кошка Алиска.

Я не спал и думал о времени. Я был почти удовлетворен. Главное, что мне удалось сделать, – это разобраться в истоках происхождения времени. Я понял, что природа времени двояка. Собственное время любого тела Вселенной, конечно, формируется под воздействием гравитации – изменяется само пространство. И в этом А. Эйнштейн был, безусловно, прав.

Но я убедился, что существует и вторая сторона проблемы, мимо которой, не заметив ее, прошел Эйнштейн, Собственное время формируется также и под влиянием плотности внутренней энергии в самих телах. Воздействие и взаимовлияние этих двух глобальных Причин и определяет темп времени в каждой локальности Вселенной.

Мне было понятно почти все. Вот только бы разобраться в механизме предзнания будущего. Ведь это непременно связано с какими-то важными закономерностями нашего Мира и какими-то возможностями Времени. И еще я страдал от неуверенности в том, что любые часы: и песочные, и ходики с кукушкой, и атомные смогут отреагировать на изменение темпа времени той локальности, в которой они находятся. Я осторожно ворочался и страдал. Наступила темно-серая предутренняя пора. Неожиданно Алиска повернулась ко мне, и глаза ее вдруг сверкнули красным дьявольским блеском. В одно мгновение вокруг что-то изменилось, спальня словно наполнилась мистическим трепетом. Внутри у меня все вначале оцепенело, а потом сразу заполнилось ясным Пониманием. Я понял механизм, т. е. понял, как без мистики можно узнать будущее и почему все часы обязаны реагировать на изменение местного хода времени… Не успел я нарадоваться, только и сказал себе: «Ай да Пушкин! Ай, да сукин сын!», как навалилась пустота от того, что все уже закончилось, все позади. И появилось горькое разочарование оттого, что потрачено столько сил и нет больше никаких тайн… И от этого скорее иллюзорного, чем реального, понимания я испытал еще одно потрясение, какое-то неоднозначное, смутное. Одновременно и горечь сожаления от того, что я потратил целых пятьлет на Время, и сомнительное утешение от того, что человечеству на это же понадобилось пять тысяч лет.

А. Бич

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]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.


[Закрыть] —это интенсивность времени в сопоставлении с «другим» временем, интенсивность, характеризуемая частотой событий в системе.

Собственное время любой материальной системы[2]2
  2 Под материальной системой здесь и далее понимается субъект Вселенной, обладающий массой (энергией), импульсом, – единичный или состоящий из совокупности гравитационно связанных подсистем.


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


[Закрыть]

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.