Что же такое время?

Вот и подготовку к этой лекции я начала с просмотра сначала простой литературы — с детских энциклопедий, школьных учебников… Очень много полезной информации: времена года и фазы Луны, в чём измеряется время и чем измеряется время (водяные, песочные, солнечные, маятниковые, часы-свеча, механические и электронные), часовые пояса и взаимосвязь времени и пространства, что было до начала времён, Григорианский и прочие календари, насколько важно для учёных понятие времени… Только самого этого понятия нет!

Я обратилась к более серьёзным источникам. И что же говорит наука? В науке присутствует несколько подходов:

Первый — всё очень просто, но почему-то непонятно:

«Время — мера существования материальных живых существ, неживой материи и взаимоотношений между ними», — какая мера? «Мера» бывает разная, что и время, значит, может быть разным?

«Время — совокупность эффектов, производимых Законом Причинности (Каузальности), объективно действующим в нашем мире. Суть этих эффектов заключается в изменении Будущего (следствия) относительно Прошлого (причины)», — вроде и слова все на русском языке, но так коряво.

«Время — одно из основных понятий физики и философии, одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел, а также сознание» — Красивое определение, умные слова, только, действительно, в них больше философии, нежели физики.

Второй подход — тоже не сложно, но тавтология на каждом шагу:

«В быту временем обычно называют время суток» — Причём здесь быт, если мы говорим о времени с точки зрения наук, да и как «время» можно назвать «временем».

«В классической физике: время — непрерывная величина, априорная характеристика мира, ничем не определяемая. В качестве основы измерения просто берётся некая последовательность событий, про которую считается несомненно верным, что она происходит через равные промежутки времени, то есть периодична. Именно на этом принципе и основаны часы.

В квантовой механике: несмотря на квантование почти всех величин, время осталось внешним, неквантованным параметром.

В обоих случаях «скорость течения времени» не может ни от чего зависеть, а потому тавтологически равна константе.

В математической физике ещё есть неразрешённые вопросы о природе времени. Эти вопросы «не разрешимы, но важны», просто вчитайтесь в текст — тавтология на каждом шагу.

Есть ещё третий подход:

«В специальной теории относительности ситуация кардинально меняется. Время рассматривается как часть единого пространства-времени, и, значит, может меняться при его преобразованиях. Можно сказать, что время становится четвёртой координатой. «Скорость течения времени» становится понятием «субъективным», зависящим от системы отсчёта. Ситуация усложняется в общей теории относительности, где «скорость течения времени» зависит также и от близости к гравитирующим телам» — И, вроде, слова знакомы и, если вдуматься, смысл понятен, и о времени разговор. Но остаётся ощущение, что в чём-то тебя обманули. Нет никакого обмана. Просто за этой софистикой, за пышными словесами прячется непонимание авторов сути ВРЕМЕНИ.

Подытожить всё вышесказанное мне хотелось бы словами одного из философов, жившего в 4 — 5 вв.н.э., Блаженного Августина (354 — 430): «Я точно знаю, что такое время пока не думаю об этом, но стоит мне задуматься, и вот, я уже не знаю, что это такое». («Что такое время? Если никто меня об этом не спрашивает, я знаю, что такое время. Если бы я захотел объяснить спрашивающему — нет, не знаю»)

Неужели всё так плачевно — спросите вы — тогда зачем же мы читаем эту статью? НЕТ.

Теме «Время» посвящено много работ и философов античности, и схоластов средневековья и современных ученых. Физическая сущность времени для ортодоксальной науки и поныне остается за семью печатями… И тем не менее современная наука распределяет большинство известных представлений о времени в две принципиально разные концепции — относительную и вещественную (реляционную и субстанциональную). Согласно реляционной (относительной) концепции в природе нет никакого времени самого по себе, время — это всего лишь отношение или система отношений между физическими событиями, иначе говоря, время есть специфическое проявление свойств физических тел и происходящих с ними изменений. Говоря другими словами: «Время на самом деле так же статично, как и пространство. Течение времени ощущается только тогда, когда крутится киноплёнка и кадры следуют друг за другом. Разверните кинопленку и посмотрите на все кадры вместе. Куда подевалось время? Все кадры существуют одновременно» (В. Зеланд). Другая концепция — субстанциональная (вещественная) — наоборот, предполагает, что время представляет собой самостоятельное явление природы, как бы особого рода субстанцию, существующую наряду с пространством, веществом и физическими полями. Реляционная концепция времени обычно связывается с именами Аристотеля, Г.В.Лейбница, А.Эйнштейна. Наиболее яркими выразителями субстанциональной концепции времени являются Демокрит, И.Ньютон и из современных ученых — Н.А.Козырев, А.И.Вейник.

Сегодня мы более подробно остановимся на субстанциональной концепции времени. Итак: Демокрит… Демокрит Абдерский (др. греч. Δημόκριτος; приблизительные годы жизни: 460 до н. э. — 370 до н. э.) — древнегреческий философ-материалист, ученик Левкиппа, один из основателей атомистики. Обладая энциклопедическими познаниями в период слабого разделения наук, Демокрит был одним из пионеров математики и геометрии.

В «мире» Демокрита единственным событием является изменение положения атомов в пустоте. Изменение положения атомов относительно друг друга называется движением. Однако, движение и время — разные вещи. Время идет, даже когда атомы покоятся (иначе невозможны были бы суждения типа "уже третий час ничего не меняется"). Время — нечто более фундаментальное, нежели движение. В «мире» Демокрита время есть результат движения атомов не относительно друг друга, но относительно бесконечной пустоты.

Пока ещё не очень понятно, но уже прослеживается отделение понятия «времени» от процесса взаимодействия вещественных объектов между собой.

Потом были работы Исаака Ньютона (1643 — 1727), в которых он писал:

Относительное (или обыденное) время есть постигаемая нашими чувствами и «совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности… как-то: час, день, месяц, год», Относительное время — категория эмпирическая. Оно постигается чувствами, используются в обыденной жизни и при наблюдениях.

Абсолютное время есть поток чистой длительности, который не зависит от движения тел. Этот поток неограничен, однороден, непрерывен, одномерен и всегда направлен в одну сторону — в будущее. А потому время определяют одним параметром t (- ∞ < t < ∞). Однородность времени означает, что все законы движения не изменяются с течением времени. Время протекает одинаково во всех точках абсолютного пространства и во всех используемых системах отсчета, так что промежуток времени dt между любыми двумя близкими событиями является инвариантным относительно преобразований систем отсчета (dt = Const).

Итак «поток». Поток обладающий СВОЙСТВАМИ. Но поток обязательно состоит из частиц… Исаак Ньютон намекал о существовании ЧАСТИЦ времени?..

Но давайте обратимся к более современным учёным. Я хотела бы познакомить вас с работами 2-х выдающихся физиков, которые жили и работали в прошлом (XX) веке. И первая из них — это теория времени Николая Александровича Козырева (Ленинградского астрофизика (1908 — 1983), работавшего в Пулковской обсерватории).

Вчем заключается заслуга Козырева? Наверное, в том, что своё умение наблюдать он выстроил в теорию. А наблюдал он за звёздами и за Луной, и два его открытия весьма взаимосвязаны между собой. Всем известно, что внутри звёзд протекают ядерные реакции откуда и образуется столько энергии. Однако еще в 1947 г. Козырев теоретически показал, что внутризвездные ядерные реакции не могут обеспечить расход энергии звездами на миллиарды лет их существования — не хватит!

Решающее же возражение, если не сказать опровержение, идеи ядерных источников звездной энергии принесли опыты Р. Дэвиса, не показавшие ожидаемого потока нейтрино из недр Солнца. В заброшенных шахтах Южной Дакоты на глубине около двух километров были заложены цистерны с четыреххлористым углеродом. Предполагалось регистрировать атомы радиоактивного аргона, которые могли возникнуть из атомов соответствующего изотопа хлора под действием солнечных нейтрино. Можно было надеяться, что этим путем удастся начать непосредственное изучение недр Солнца, и таким образом положить начало "нейтринной астрономии". Даже отрицательный результат опытов, а этот результат был именно отрицательным, в некотором смысле оправдал надежды учёного. Действительно, слабый поток нейтрино свидетельствует о том, что температура внутри Солнца ниже предполагавшейся и что интенсивность идущих там ядерных превращений не может обеспечить энергию Солнца.

Звезды во Вселенной существуют всюду. Поэтому причина их жизнеспособности должна иметь такую общность, которую имеют только пространство и время. Но в свойствах пространства нельзя усмотреть этой возможности потому, что пространство — это пассивная арена, где разыгрываются события Мира. Остается заключить, что время помимо пассивного, геометрического свойства, измеряемого часами, обладает еще и активными, физическими свойствами, благодаря которым время может взаимодействовать с материальными системами и препятствовать переходу их в равновесное состояние. Таким образом, время оказывается явлением Природы, а не просто четвертым измерением, дополняющим трехмерное пространство.

Но это звёзды, Луна — не звезда. В недрах Луны (и планет) не могут происходить ядерные реакции. Этот вывод никем не оспаривается. Однако любые запасы внутренней энергии, образовавшиеся при формировании такого тела, как Луна (включая запасы радиоактивных элементов), должны иссякнуть за 4—5 млрд. лет его существования. Вот почему Луна должна быть мертвой, чего не хотел признавать Козырев, потому как доказал наличие тектонической активности Луны. Согласно его теории, небесные тела (и планеты, и звезды) представляют собой машины, которые вырабатывают энергию, а "сырьем для переработки" служит время. Оно, в силу особых физических свойств, способно продлить активность и жизнеспособность объекта: чем дольше существует объект, тем больше обретает способность к продолжению существования.

Сначала слово "время" появилось в речах и статьях робко, крайне предположительно. Затем оно внедрялось все более настойчиво, надежно, твердо. Я говорила, что Козырев умел наблюдать и что он был физиком, а как каждый физик он знаком со вторым началом термодинамики и выводом из него: «энтропия Вселенной как замкнутой системы стремится к максимуму, и, в конце концов, во Вселенной закончатся все макроскопические процессы. Это состояние Вселенной получило название «тепловой смерти».

Если не понятно — я объясню: энтропия — это показатель внутренней неупорядоченности системы, «стремление к хаосу». Все, что нас окружает в физическом мире, может быть представлено, как система или структура, состоящая из своих составляющих, атом состоит из ядра и электронов, молекула из атомов и т.д. Так вот любая система или структура с течением времени стремиться распасться на составляющие (разложиться, разрушиться), есть ещё такая формулировка — «перейти в равновесное состояние». Внешне это выглядит, как старение, увядание и смерть системы. Ярким пример примером может послужить бумага. Если бумагу длительное время хранить (например в архиве) она превращается в прах, т.е. в ничто. Да разве дело только в истлевшей бумаге, изношенном платье, развалинах дома? Основываясь на энтропию, НАШ МИР давно должен был бы выглядеть, как опустошенная пустыня, т.е. все давно должно распасться на свои составляющие. Но мы смотрим вокруг и видим, что прекрасный мир продолжает свое существование. Итак: энтропия в мире есть, а мир существует, как известно очень и очень давно.

Козырев делает следующий вывод: в физическом мире существует дополнительный вид энергии, который приостанавливает действие энтропии. Что же это за энергия? Предположение Николая Александровича превратилось в утверждение, аксиому. Это энергия времени.

Козырев рассуждал дальше: если время существует объективно, то оно должно обнаруживаться в действии на материальные системы и, значит, активно воздействовать на вещество, т.е. обладать активным свойством. Одним из таких свойств может быть направленный ход времени, т. е. различие будущего от прошедшего. И, вообще, Козырев был физиком, если вы не забыли. И как самый обычный физик он смотрел на мир сквозь призму постулата причинно-следственных связей, который гласит:

1. причина всегда предшествует следствию,
2. для того чтобы причина преобразовалась в следствие должен пройти сколь угодно малый, но не равный нулю промежуток времени,

3. для того чтобы причина переросла в следствие должна подействовать какая-то сила.

Именно эту силу Козырев назвал энергией времени. Вот так: причина перерастает в следствие не только с течением времени, а и с помощью энергии времени. Уже который раз мы сталкиваемся со словосочетанием «энергия времени». Николай Александрович, прекрасно зная, что любой вид энергии движется в прямом и обратном направлении, в своих рассуждениях сделал упор на слово «энергия» — и как вывод: ход времени, течение времени может иметь как прямую, так и обратную направленность. Но обязательно должно выполняться условие: Причина всегда стоит перед Следствием. Это закон нашего мира.

Любые рассуждения остаются всего лишь философией, пока не сопряжены с математическим аппаратом. Вот и Козырев попытался графически изобразить свой вывод, он перебрал все возможные варианты, которые соответствовали бы требованию: если мы из точки следствия рассматриваем причину, при любом направлении ход Времени должен быть направлен в нашу сторону. При этих условиях геометрия даёт единственное решение.

Течение времени — это линейная скорость при вращательном движении. Это значит: если ход времени движется по часовой стрелке, то линейная скорость направлена от причины к следствию, если течение времени вращается против часовой — то линейная скорость опять же направлена от причины к следствию. Но это мы смотрим на схему и видим конечный вариант, готовое решение, а Козыреву (повторюсь) пришлось пересмотреть огромное число вариантов. В результате им было установлено, что энергия времени движется вращательно.

Все эти рассуждения Николай Александрович выразил следующими словами: «Ход времени неразрывно связан с причинностью, являющейся важнейшим свойством Мира, по крайней мере, в его макроскопическом аспекте. Действительно, причина находится всегда в прошлом по отношению к следствию, а следствие — в будущем по отношению к причине. Возможность отличить причину от следствия является основой научного естествознания. Первоначальный толчок, который выводит систему из равновесного состояния, является причиной, которая по свойствам причинности вызывает многочисленные следствия. Если течение времени, т. е. его направленность, существует независимо от нашего восприятия, как некоторая физическая реальность, то, действуя на материальные системы, оно будет препятствовать переходу их в равновесное состояние. Поэтому равновесное состояние является несуществующей в Мире абстракцией. В реальной же системе всегда может быть обнаружено различие будущего от прошедшего. Звезды не охлаждаются до равновесия с окружающим пространством, потому что этому препятствует текущее время. Значит, огромные массы вещества звезд перерабатывают время и превращают его в излучение. Наблюдая звезды в небе, мы видим не проявление разрушительных сил Природы, а проявление творческих сил, приходящих в Мир через время. Поэтому и энергию, которую дают ветер, течение воды или даже внутреннее тепло Земли, через Солнце или Землю приносит нам время. Необходимо еще из известных свойств причинности извлечь, возможно, более конкретные представления о том, что такое ход времени и чем он может быть измерен.

Ход времени должен измеряться величиной, имеющей определенный знак, отвечающий существующей в Мире его направленности. Меняя знак, мы будем иметь возможность дать определение хода времени при его противоположной направленности, что логически совершенно необходимо. Кроме знака должна существовать еще и мера хода времени, определяющая темп, с которым течет время. Так как ход времени проявляется в причинных связях, то его меру следует искать в свойствах причинности. Следствие всегда наступает с запаздыванием по отношению к причине. Поэтому между ними всегда существует различие во времени. Но есть еще и другое важное обстоятельство: причина всегда приходит со стороны. Следовательно, между причиной и следствием должно существовать и пространственное различие. Поэтому, беря для них отношение разностей пространства и времени, получаем величину, имеющую размерность скорости, которая и может служить мерой хода времени. Действительно, по этому определению ход времени получается бесконечно большим, когда причины мгновенно дают следствия, т. е. когда они при пространственном различии совпадают во времени. Именно таким образом механика Ньютона представляет передачу действия в системе материальных точек. Получается вполне разумное определение хода времени как скорости превращения причины в следствие. Эта скорость может быть абсолютной, универсальной постоянной с направлением по линии действия причины. Но чтобы иметь определенный знак, она не может быть обычной скоростью. Действительно, выбор пространственного направления совершенно произволен, и поэтому нельзя с определенным знаком абсолютное различие во времени привязать к различию в пространстве. Но наше пространство обладает замечательным свойством абсолютного различия правого и левого винта. Поэтому ход времени будет иметь определенный знак, если он измеряется не просто скоростью, а линейной скоростью поворота вокруг оси, совпадающей с направлением действия причины. Тогда с позиции следствия этот поворот, связанный с причиной, может происходить или по, или против часовой стрелки. Если условиться, один из этих поворотов считать положительным, а другой отрицательным, то ход времени будет иметь знак, не зависящий уже от нашего произвола»

Сделаем небольшое отступление и представим, как будет выглядеть мир с обратным ходом времени. Как написал Николай Александрович — представить мир с обратным ходом времени, как прокрученного, заснятого какого-то сюжета в обратном направлении, нельзя. Во-первых, энергия времени движется не прямолинейно, а вращательно, а во вторых это приводит к абсолютно абсурдному миру. Потому что если даже взять на примере человека, все у нас устроено так, что мы должны двигаться, если мы будем двигаться назад, затруднено будет не только наше перемещение, но и выполнение каких-то элементарных работ. И опять же теоретически, Козыревым было установлено, что мир с обратным ходом времени это не что иное, как зеркальное отображение нашего мира.

Так впервые Николай Александрович обнаружил взаимосвязь понятий «время» и «зеркала». Кстати очень интересный пример по прямому и обратному ходу времени описан в произведении братьев Стругацких «Понедельник начинается в субботу» (А-Янус и У-Янус).

Но мы говорили о вращательном движении времени. В нашем мире, кроме правила винта, есть достаточно доказательств этому вращению. Самый простой — это асимметричность, которая широко распространена у животных и растений. Морфология животных и растений дает многочисленные примеры асимметрии, отличающей правое от левого и независящей от того, в каком полушарии Земли существует организм. Например, у моллюсков раковины почти всегда закручены в правую сторону; микробы образуют колонии определённой спиральной структуры; у растений в проводящих сосудах всегда предпочтительна левая спираль. Асимметрия организмов проявляется не только в их морфологии. Известно воздействие на организм право- и левовращающих молекул. Так, например, левовращающая глюкоза почти не усваивается организмом. Открытая Луи Пастером химическая асимметрия протоплазмы показывает, что асимметрия является основным свойством жизни. Действительно, биология особенно наглядно показывает отличие Мира от зеркального отображения. Упорно передающаяся по наследству асимметрия организмов не может быть случайной — это очевидно. И так же очевидно, она является следствием законов природы, в которых асимметрия появляется из-за направленности Времени. Но в своих рассуждениях Николай Александрович пошёл дальше — асимметрия организмов может быть не только пассивным следствием этих законов. Скорее всего, при определенной асимметрии, соответствующей данному ходу времени, организм приобретает дополнительную жизнеспособность, т. е. может его использовать для усиления жизненных процессов.

Сначала это была голая теория, рожденная у Козырева в голове, но в дальнейшем она подтвердилась опытным путем. Причём опыт должен быть простейшим, чтобы доказать принципиальную возможность воздействия времени на материальную систему. Значит, в опыте достаточно иметь систему, которую можно рассматривать как систему материальных точек, отвлекаясь от ее частных физических свойств. Поэтому необходимо и достаточно начинать с опытов элементарной механики.

А что у нас в механике самое элементарное, да ещё и может вращаться? Волчок (детская игрушка — юла). Только для своих опытов Николай Александрович использовал ГИРОСКОП — твердое вращающееся тело. Гироскоп был установлен на рычажные весы, и когда его раскрутили против часовой стрелки, вес гироскопа уменьшился на 5—10 мг. При вращении же по часовой стрелке никаких изменений веса не наблюдалось. Козырев учёл все силы, которые действуют на гироскоп, и искусственно добавил ещё одну — силу энергии времени. И установил:

если направление вращения гироскопа совпадает с направлением движения энергии времени, то, по нашим физическим законам, образуется дополнительная сила, которая воздействует снизу;

если же направление вращения не совпадает с направлением движения энергии времени — никаких дополнительных сил по нашим физическим законам не образуется.

Вот таким простым опытом, а этот опыт перепроверяли множество раз, Козырев доказал правоту всех своих теоретических выкладок. Ну а на данном примере, в частности — в нашем мире вращательный момент течения времени направлен против часовой стрелки.

В дальнейшем Николаем Александровичем было установлено, что энергия времени имеет такой показатель, как плотность. Поскольку изучается явление такой общности, как время, то опять же достаточно взять самый элементарный механический процесс. Например, растяжение закрепленной тугой резины. Получается система с двумя полюсами: источником работы и приемником, то есть причинно-следственный диполь. Используя маятник в роли датчика (который может больше или меньше отклоняться при приближении к нему растягивающимся или закреплённым концом тугой резины), Козырев установил, что в точке причины плотность всегда уменьшается, а в точке следствия, плотность энергии времени всегда увеличивается и создается впечатление, что в точке следствия, энергия времени излучается. Вот как он описывает этот опыт: «По-видимому, кроме хода С времени существует еще и переменное свойство. Это свойство может быть названо плотностью или интенсивностью времени. Оно напоминает интенсивность света, характеризующую свет, помимо постоянной скорости его распространения. В качестве прибора можно взять тот длинный маятник, на котором при вибрации точки подвеса получалось отклонение к югу из-за сил хода времени, вызванных вращением Земли. Вибрации надо настроить таким образом, чтобы возникал не полный эффект отклонения к югу, а только лишь тенденция появления этого эффекта. Оказалось, что эта тенденция заметно возрастает и даже переходит в полный эффект, если к телу маятника или к точке подвеса приближать приемник возбуждающей системы. С приближением же другого полюса (двигателя) появление на приборе эффекта неизменно затруднялось. При близком расположении двигателя и приемника должна быть компенсация их влияния, и действительно, тогда никаких дополнительных эффектов на приборе не получалось. Влияние полюса на прибор оказалось не зависящим от направления, то есть от положения места полюса относительно маятника».

Проявление активных свойств времени, т.е. влияние времени на материю, Козырев изучал также на простых экспериментах с резистором и ударением твёрдых тел, в которых наблюдалось изменение электропроводности резистора и уменьшение веса при ударе тел с необратимой деформацией.

На самом деле Николай Александрович провёл огромное число опытов, меняя не только саму схему, но и сопутствующие условия: температуру, экранирование, изоляцию… Он учёл и влияние окружающих предметов, и протекание в непосредственной близости различных процессов (например, таких как растворение соли в воде), и, даже, влияние времени года и Солнечной активности на результат эксперимента.

Но давайте ещё вернёмся к опыту с резиной. Растяжение вызывает стремление к сжатию (действие равно противодействию), т. е. ход времени не может вызвать одиночную силу — он обязательно даёт пару противоположно направленных сил. А если мы вспомним о свойствах причинности, то неизменно придём к закону сохранения импульса. Иными словами, время не несет импульса. (Отсутствие импульса, вероятно, и является тем основным свойством, которым время отличается от материи.)

Со временем теоретические догадки и результаты экспериментов получили прочное математическое обоснование, с которым любой желающий может самостоятельно ознакомиться в работах Н.А.Козырева, а мне хотелось бы остановится на ещё одной серии опытов, для которых была создана установка, которая называлась: «Зеркала Козырева». Это семь вогнутых, алюминиевых зеркал, установленных по кругу таким образом, что фокус отображения сводится в одну точку. В эту точку помещали человека (а, как истинные ученые коллеги Козырева проводили эксперименты над собой) и, начинали наблюдать, что же с ним будет происходить? Если человек в этой системе находился не длительное время, то возникало легкое беспокойство и не очень хорошее физическое самочувствие, если человек находился в фокусе более длительное время — все это перерастало в панический страх и очень плохое физическое самочувствие. Дабы ни кому не навредить, Козырев, запретил эти опыты. Им был сделан вывод, что данная система либо приостанавливает естественный ход движения энергии времени, либо меняет его на противоположный, что абсолютно противоестественно для нашего организма. То есть наш организм, как структура, рассчитан на определенный ход движения энергии времени. Кстати на Тибете, в природе существует система гор Кайлас. Там есть удивительная долина каменных зеркал, которую проводники всегда проходят мимо. Если же человек попадает в эту долину, он в противоестественно короткие сроки стареет и умирает. И, в общем-то, туда приходят только старейшины и мудрейшины, люди, которые для себя решили, что их жизненный путь подошел к концу, с одной единственной целью умереть.

Продолжение следует...