Откуда берётся время и почему нам кажется, что оно течёт?

У Пола Давьеса [Paul Davies] есть, над чем задуматься. Он работает физиком в Аризонском государственном университете и ведёт исследования во многих областях, от абстрактных полей теоретической физики и космологии до астробиологии, изучения жизни за пределами Земли. Мы провели интервью с Давьесом, и разговор естественным образом перешёл на тему времени – один из давних его интересов.

Течение времени – реальность или иллюзия?

Течение времени – иллюзия, и, откровенно говоря, вряд ли многие учёные и философы с этим не согласятся. Причина иллюзорности видна, если остановится и задуматься – что это вообще означает, «течение времени»? Когда мы говорим, что что-то течёт наподобие реки, мы имеем в виду, что часть этой реки в какой-то момент находится в другом месте по отношению к моменту в прошлом. Иначе говоря, она движется во времени. Но время не может двигаться во времени – время это время. Многие люди ошибочно начинают полагать, что утверждение о том, что время не течёт, на самом деле говорит о том, что времени нет, что оно не существует. Это ерунда. Время существует. Мы измеряем его часами. Часы не измеряют течение времени, они измеряют интервалы времени. Естественно, существуют интервалы времени между различными событиями; именно эти и меряют часы.

Так откуда берётся это впечатление течения?

Могу предложить вам аналогию. Допустим, я встану, несколько раз повернусь, и затем остановлюсь. У меня будет полное впечатление того, что вся вселенная вращается. Я буду чувствовать, что она вращается – хотя я, разумеется, знаю, что это не так. Точно так же я ощущаю течение времени, но я, разумеется, знаю, что это не так. Вероятно, объяснение этой иллюзии связано с чем-то в вашей голове, и связано, вероятно, с памятью – откладыванием воспоминаний и т.п. Так что это чувство, которое у нас есть, но не свойство самого времени.

И ещё одно, что ошибочно предполагают люди: что отрицание течения времени есть отрицание асимметрии мира. Конечно же, события в мире происходят в направленной последовательности. Уроните яйцо на пол, и оно разобьётся. Вы не видели, чтобы яйца собирались обратно. Здания рушатся после землетрясений, и не встают из куч обломков. В повседневной жизни есть множество примеров асимметрии во времени, это свойство мира. Это не свойство времени, и объяснение тому нужно искать на очень ранних этапах жизни Вселенной, и в её начальных условиях. Это совершенно отдельная и уважительная тема.

Фундаментально ли время для Вселенной?

Время и пространство – это платформа, на которой мы формулируем все наши текущие теории о Вселенной, но есть сомнения по поводу того, являются ли они изначальными или же производными свойствами Вселенной. Может быть так, что фундаментальные законы Вселенной формулируются в терминах каких-либо подпространства и подвремени, а пространство-время вытекает из чего-то более фундаментального.

В повседневной жизни мы, очевидно, ощущаем трёхмерный мир и одномерное время. Но в Большом взрыве – мы точно не знаем, каким именно образом Вселенная появилась из Большого взрыва, но считаем, что к этому может иметь отношение квантовая физика – возможно, что это понятие, которое мы называем классическим пространством-временем, где всё вроде бы хорошо определено, тогда не существовало. Возможно, что не только мир материи и энергии, но и само пространство-время – результат особого раннего состояния Вселенной. Это нам неизвестно, этот вопрос изучается.

Может ли время быть производным?

Эта дихотомия по поводу того, что пространство-время может быть производным, вторичным свойством – что нечто получается из чего-то более примитивного, из чего-то, лежащего на самом дне описания природы – существовала ещё до того, как я начал свою карьеру. Джон Уилер был в этом уверен и писал об этом в 1950-х – о том, что может существовать некая предгеометрия, из которой проистекает геометрия, точно так же, как из атомов составляется огромное многообразие гибких тел – и люди работают с этой идеей.

Проблема в том, что у нас нет никаких возможных экспериментов в этой области. Можно придумать всякие математические модели, но их проверка выглядит довольно безнадёжной затеей. Думаю, это из-за того, что большинство людей считает, что если и есть какое-то непонятное подпространство и подвремя, то любой отход от нашей идеи непрерывного пространства-времени может проявить себя только на т.н. «планковских масштабах», что на 20 порядков меньше атомного ядра, и наилучшие наши инструменты в данный момент способны зондировать масштабы только на много порядков больше. Очень сложно представить, как мы можем добраться до планковских масштабов контролируемым способом.

Если существует несколько вселенных, синхронизированы ли у них часы?

Сравнение хода времени разными наблюдателями в разных местах – дело тонкое даже внутри нашей Вселенной. Скорость хода часов, допустим, вблизи поверхности чёрной дыры, будет сильно отличаться от скорости хода на Земле. Так что и во Вселенной нету общего времени.

Но если у нас есть мультивселенная, то проверить, отличаются ли собственные времена вселенных друг от друга, можно было бы только при наличии возможности передачи сигналов от одной вселенной к другой. Это зависит от модели мультивселенной. Моделей много, но в той, о которой часто рассуждают космологи – когда в некоей сверхструктуре появляются пузырьки вселенных – нет прямого способа сравнить ход часов в двух разных пузырьках.

Что вы думаете по поводу самых интересных их новых подвижек в понимании времени?

Особенно меня привлекает работа по восприятию времени, потому что я считаю, что эту область в ближайшем будущем ожидает быстрое продвижение. К примеру, есть известные эксперименты, в которых люди вроде бы делают свободный выбор в определённые моменты, а потом оказывается, что решение было принято чуть раньше, но их собственное восприятие времени и их действия были неким образом отредактированы мозгом. Когда мы наблюдаем за миром, то видим непротиворечивое и плавное развёртывание событий, но на самом деле органы чувств просто бомбардируют мозг, который собирает всё это вместе. Он это интегрирует и предоставляет уже последовательное изложение. Поэтому у нас и сохраняется такое ощущение, что мы всё контролируем и всё со всем сочетается. Но на самом деле это всё изложение, воссозданное уже после происшедших событий.

Что особенно удивительно, так это что люди реагируют гораздо быстрее мысли. Можно просто последить за работой пианиста или теннисиста, чтобы увидеть, что кажущаяся нам осознанность их действий: «мяч летит отсюда, мне лучше переместиться туда и ударить по нему»,- не может быть таковой. Времени на то, чтобы сигнал прошёл в мозг, потом через систему моторики и обратно, просто не хватит. И всё равно создаётся полное впечатление, что они наблюдают мир в реальном времени и всё контролируют. Мне кажется, что это весьма удивительно.

А есть ли что-нибудь новое по поводу времени в фундаментальной физике? Да не особенно. Есть новые идеи. Думаю, что фундаментальные проблемы никуда не делись. Одну мы уже обсудили: является ли время вторичным или фундаментальным свойством? Да и по поводу происхождения стрелы времени, асимметрии мира по времени, всё ещё идут споры. Мы знаем, что это надо отслеживать обратно к Большому взрыву, но на этом пути есть разные проблемы, которые мы до сих пор не решили. Но это всё теоретические и философские вопросы с точки зрения измерения времени и его природы.

Мы, конечно же, всегда ждём, что наши коллеги-экспериментаторы улучшат измерения времени. В какой-то момент они так хорошо научатся это делать, что мы наверняка увидим появление всяких необычных эффектов. Существует из ряда вон выходящая фундаментальная проблема – хотя законы физики по большей части симметричны во времени, есть один набор процессов, связанный со слабым взаимодействием, в котором происходит небольшой фундаментальный разлад этой симметрии к обращению времени в другую сторону. Но этот эффект играет важную роль. Думаю, в этом направлении есть ещё куда копать. Так что в физике частиц можно ещё проводить эксперименты, которые могут раскрыть это асимметрию к изменению направления времени, существующую в слабых взаимодействиях, и показать, как это всё увязывается со стрелой времени.

Источник: geektimes.ru