Три измерения (и больше): Время и его стрела

Время, само собой разумеется, есть четвертым измерением, которое мы можем почувствовать на себе. Дабы обозначить событие, нам необходимо четыре числа: три пространственные координаты, дабы обрисовать, где оно случилось, и четвертая, которая информирует, в то время, когда оно произошло. Одно из граффити малоизвестного автора гласит: «Время – это метод природы сделать так, дабы все не происходило в один момент». Как бы то ни было, события разворачиваются вереницей вдоль дорог, веховыми столбами на которых помогают стрелки часов. Но время отличается от других трех измерений, потому, что, по всей видимости, по нему мы можем двигаться лишь в одном направлении – «вперед», в то время как в трех других мы можем пойти в любом направлении (на восток, на запад, на север либо на юг; вверх либо вниз). Так, нашу Вселенную оптимальнее обрисовывать как имеющую 3+1 измерения. В соответствии с учению Эйнштейна, пространство и время связаны и скорость, с которой идет время, «эластична», зависит от того, не находится ли обладатель часов около громадной массы. Но в идеях Эйнштейна сохраняется различие между временем и пространством – в это же время, что находится около нас, и тем, что лежит в прошлом либо будущем.

«Стрела времени» упорно движется из прошлого в будущее. Кадры, где сняты повседневные события, смотрятся совсем в противном случае, в случае, если прокрутить их задом наперед. Обстоятельство и следствие изменяются местами: разрушенные осколки стекла и капли жидкости выглядят так, словно бы целенаправленно спешат собраться в бокал с вином. Пар, вырывающийся из чайника, конденсируется в воду. В ироническом романе Мартина Эмиса «Стрела времени» (Эмис М. Стрела времени, либо Природа правонарушения. – М.: Астрель, CORPUS, 2011.), где время перевернуто, нью-йоркские таксисты «платят тебе вперед и ни о чем не задают вопросы… Неудивительно, что мы позже стоим по нескольку часов, прощально махая либо салютуя – отдавая должные почести такому красивому сервису».

Асимметрия между прошлым и будущим так прочно укоренилась в нашем сознании, что только немногие, не считая некоторых философствующих физиков, останавливаются, дабы поразмыслить о тайных, каковые она ставит перед нами. Она приводит в замешательство, в силу того, что в фундаментальные законы, управляющие микромиром, подобная асимметрия не встроена. Мир изменяется безвозвратно, не смотря на то, что лежащие в его основе законы равнодушны к прошлому и будущему. Кадры, на которых заснято одно-единственное столкновение двух бильярдных шаров, будут смотреться более-менее одинаково независимо от того, прокручивают их вперед либо назад, но запись всех столкновений в игре четко отображает «стрелу времени». Подобным же образом наш мир выглядит направленным по определенному пути.

Мы пойманы в ловушку времени, но можем достигнуть более ясного понимания, в случае, если посмотрим с мнимой точки зрения, находящейся «вне времени», как существа из «Сирен Титана» (Воннегут К. Сирены Титана. – М.: Neoclassic, АСТ, 2017.) Курта Воннегута, каковые принимали людей как «великих многоножек, на одном конце которых – ноги младенцев, а на другом – ноги стариков». Тогда наша Вселенная будет казаться статической четырехмерной сущностью – «застывшей вселенной»: «мировые линии» повседневных предметов будут менее организованы на одном конце (который мы именуем будущим) по сравнению с другим (который мы именуем прошлым). Но по-настоящему тяжело растолковать, по какой причине по большому счету существует какое-то «упорядоченное» состояние. В случае, если на одном конце долгой струны завязан какой-то неординарный узор, мы будем одинаково поражены, завязан ли он на левом конце либо на правом. Подобным же образом в «застывшей вселенной», где будущее, по всей видимости, существует на равных основаниях с прошлым, мы не должны посильнее (либо меньше) удивляться, найдя упорядоченность на старте, а не на финише.

В то время, когда мы говорим о расширении Вселенной, мы, само собой разумеется, подразумеваем «стрелу времени» и то, что мы можем упорядочить отдельные кадры в фильм (либо трехмерные слои в нашей «застывшей вселенной»), исходя из этого Вселенная посильнее разрежена в тех временах, каковые мы определяем как «позднее».

Асимметрия во времени возможно связана с расширением Вселенной. Поэтому, как на протяжении расширения тяготение усиливает первоначальные неравномерности в плотности, разрешив структурам проявиться из огненного шара, который начал свое существование без заметных отличительных линия. На ранних этапах эта асимметрия не будет проявляться на местах, потому, что в то время плотность была так высока, что микроскопические процессы – столкновения частиц, излучение и поглощение фотонов и т. д. – происходили весьма быстро по сравнению со скоростью расширения. В каждое мгновение все будет пребывать в состоянии равновесия. Вещество не хранит никакой памяти о том, было оно ранее менее либо более плотным, никакого следа не остается и на направлении течения времени. Но в то время, когда Вселенная делается более разреженной, эти реакции идут медленнее, и тогда расширение имеет огромное значение.

К примеру, если бы наша Вселенная долго оставалась при температуре миллиард градусов либо ядерные реакции протекали стремительнее, все атомы превратились бы в железо. К счастью, расширение хватало стремительным, дабы прервать ядерные реакции перед тем, как они смогли зайти дальше превращения 23 % водорода в гелий. Это хороший пример того, как космическое расширение формирует такие отклонения от равновесия, что происходит далеко не то же самое, что происходило бы в сжимающейся вселенной.

Как первым отметил академик Сахаров, само наше существование зависит от необратимого результата, который установил превосходство вещества над антивеществом на весьма раннем этапе развития Вселенной. Если бы этого не случилось, вся материя аннигилировала бы с равным числом антиматерии, покинув Вселенную вовсе без атомов. Тогда не было бы звезд, и никаких химических процессов, каковые разрешили бы появиться сложным структурам.

Время все еще задает загадки, для которых нет никакой решения. Физик Джулиан Барбур провел неофициальный опрос экспертов, задав им вопрос: «Считаете ли вы, что время в действительности есть основным принципом, либо его возможно вывести из более несложных понятий (к примеру, так, как температура предмета выводится из хаотичного движения атомов, из которых предмет состоит)?» Ответы разделились достаточно очевидно, но с маленьким перевесом большая часть поддержало точку зрения о том, что время в итоге растолкуют через призму чего-то более глубокого.