Книга случая

скачать книгу бесплатно


Все это может показаться странным, но именно к этому нас приводит логика. И мы можем сформулировать эту идею, сказав, что когда мы оставляем нашего питомца дома одного на 12 часов, для собаки это ощущается как пять человеческих дней. И мы могли бы продолжать играть с этой идеей. Но вы видите суть: логика, лежащая в основе этой идеи, находится всего в одном шаге от идеи субъективного времени. А субъективное время подрывает все, что, как мы думали, знаем о времени.

Вот некоторая пища для размышлений относительно субъективного времени: почему мы не измеряем время, оставшееся от нашей жизни?

Этот вопрос приближает нас к нашему реальному ощущению и пониманию времени. Помню, когда я был ребенком, к концу летних каникул мне казалось, что ничего интересного больше не происходит, дни просто идут друг за другом в скучной рутине без событий. Свобода казалась вечностью! Я отчетливо помню, что такое скука. Но по мере взросления у меня появлялось больше дел, время шло все быстрее и быстрее. Чем старше я становлюсь, тем быстрее проходят дни, недели, месяцы и годы. Часто я даже не могу сказать, как провел последние несколько лет. Почему этот год или месяц пролетел так быстро?

Когда мы становимся старше, мы начинаем размышлять о том, сколько времени у нас осталось. И размышляя над будущим, мы затрагиваем более глубокие вопросы того, что, как нам кажется, мы знаем о самом времени.

Так что там с будущим?

Испытывая скорость течения времени, имея хорошее представление о том, сколько времени вмещает в себя один час или один год, почему мы не паникуем, когда думаем о будущем? Почему 50-летние не принимают статистику за чистую монету и не думают «о нет, мне осталось жить всего 25 лет»? Если мы уже испытали сумасшедшую скорость одного года, почему мы думаем, что оставшиеся 25 пройдут медленнее? 25 лет пройдут в 25 раз быстрее, чем предыдущий год.

Если бы у нас действительно было ясное чувство и понимание времени, мы бы начали опасаться грядущей смерти, как маленькие дети. Люди бы не курили и не занимались другими вредными вещами, потому что они бы думали о событиях, которые им еще предстоит пережить, находясь здесь, на Земле.

Позвольте мне привести простой пример. Я иду от Старого Арбата до Парка Горького. Когда я доберусь до места назначения, я смогу решить, возвращаться ли мне пешком или вместо этого сесть на метро. Это достаточно простое решение, потому что я точно знаю, сколько энергии требует прогулка.

Наши прошлые воспоминания и эмоции, хотя и очень неточные, предполагают, что у нас есть какое-то чувство прошлого. Однако время, которое будет проживаться в будущем, существует только как идея. Мы не в состоянии измерить грядущее время и, следовательно, подготовиться к нему каким-либо образом. Фильм 2011 года Время затрагивает ту же идею. Это блестящее изображение того, через что прошли бы люди, живи они в этом постоянном обратном отсчете. Он не претендует на серьезную мораль, но отражает наши чувства, если бы мы точно знали, сколько времени у нас осталось.

Сохраняйте свою настойчивость. Она вам понадобится, потому что эта неточная и ненадежная система под названием «время» вновь появится в следующих главах. Здесь мы все можем согласиться с тем, что понятие времени совершенно произвольно. Единственная причина, по которой мы говорим, что в сутках 24 часа, заключается в том, что мы так решили, создав свою собственную систему. Мы делали все возможное, чтобы прийти к числам 12 и 24.[5 - Именно древние шумеры придумали шестидесятеричную систему счисления и разделили круг на 12 равных частей, что придало им смысл.]

Мы вправе спросить: как можно жить в этой нелепой системе времени? Как мы можем планировать и составлять расписание? Почему каждую минуту не происходит ядерных катастроф? Почему спутники не падают нам на голову сразу после запуска? Мы просто не можем точно планировать. Если вращение Земли замедлится, гравитация изменится. А с гравитацией изменились бы все процессы, в том числе и измерения длины, все, что основано на сравнении. Направление света также изменится, что сделает невозможным измерение времени так, как мы привыкли. GPS-навигация будет ошибаться на километры, расщепленные атомы на атомных электростанциях не смогут вовремя охлаждаться, поскольку измерительные приборы не смогут использовать ту же основу для сравнения, что и раньше. Как мы можем решить эту проблему?

Ответ может показаться парадоксальным. Помните историю с солнечными часами и нашим исследователем? Мы делаем именно то, что он делал раньше. Вместо того чтобы сделать Солнце точкой отсчета, мы используем атомы, которые, кажется, работают одинаково час за часом и день за днем. Во всяком случае, пока. Мы превратили это в общее правило и предположили, что атомы функционируют в нашей Солнечной системе и за ее пределами так же, как и здесь, на Земле. Мы пришли к выводу, что они точны и надежны, и ожидаем, что они будут подчиняться нашим правилам. Но когда мы обнаружим, что они не подчиняются, мы начнем поиски сначала.

Мы увидели, что времени как такового нет. Оно было создано нашими собственными неточными правилами и представляет собой не что иное, как наблюдение и ожидание между двумя событиями. И наблюдение приносит разные результаты, если мы меняем предмет наблюдения в пространственном контексте. Маршрут событий становится короче или длиннее.

Понятие времени существует только потому, что мы так решили. Это не означает, что все, что мы говорим о времени, на самом деле влияет на него. Даже если мы установим правила, оно не сдвинется с места.

1.2. Пространство-время

Предыдущая глава показала нам, что иллюзия, которую мы называем временем, работает правильно только там, где мы его измеряем. Течение времени и само измерение должны быть в одной среде и подвергаться воздействию одних и тех же условий. Цель этой главы – сделать еще один шаг вперед и показать, как иллюзия времени влияет на наше восприятие пространства. Мы увидим, что устройства отслеживания времени теряют свою актуальность, если течение времени и измерительное устройство находятся слишком далеко друг от друга или подвергаются воздействию различных условий.

Современная физика постепенно отказывается от общепринятого понятия времени. Теории, которые когда-то принимались за чистую монету, сейчас считаются немного не соответствующими действительности, хотя когда-то они служили фундаментом для серьезных утверждений, за них присваивали докторские степени, и обычно они считались истинными и доказанными. Кажется, что мы действуем таким образом: сначала утверждаем что-то, затем говорим, что это истина, затем продолжаем искать и искать, пока не найдем способ доказать это. И когда мы обнаруживаем ошибку в наших выводах, мы внезапно заявляем, что теория, ранее считавшаяся истинной, на самом деле ложна.

Но сколько тропинок ведут к истине?

Истина может стать ложью в мгновение ока – наука часто противоречит сама себе. Вот грубый пример того, как менялся наш образ мышления с течением времени: если вора ловили с поличным пару сотен лет назад, законным поступком было отрубить ему руку. Сегодня это будет считаться преступлением, и тот, кто отрежет руку вору, отправится в тюрьму. Оба действия одновременно правильны и неправильны, в зависимости от того, когда это произошло – тогда или сейчас. Единственное, что изменилось, это контекст: где, когда и в соответствии с какими условностями мы судим об обстоятельствах кражи. Поступок тот же, но объяснение другое, оно изменилось в соответствии с системой ценностей общества.

Истина относительна. Возьмем, к примеру, путешествие из Казани в Самару. Где-то в середине 4-часового пути на часах будет ровно 10 утра. Но в следующую секунду часы будут показывать уже 11 утра, потому что я окажусь в другом часовом поясе. И если я буду стоять на своем и не перестану говорить, что сейчас 10 утра, меня могут даже назвать лжецом, потому что я говорю что-то неправдивое. Но, видите ли, каждый может быть прав: в Самаре я могу сказать, что сейчас 11 утра, согласно местному часовому поясу. И я также могу сказать, что сейчас 10 утра, согласно часовому поясу Казани, откуда я приехал. Оба утверждения будут верны.

Позвольте мне привести третий пример. Роберт Годдард опубликовал статью в "Нью-Йорк Таймс" 12 января 1920 года.[6 - https://timesmachine.nytimes.com/timesmachine/1920/01/13/102738081.html?pageNumber=12] В статье он представил теорию ракеты, которая позволила бы покинуть атмосферу Земли и путешествовать в космосе. В 1920 году Роберт Годдард ошибался. Физики 1920-х годов говорили, что тяга (Т) может быть создана только в атмосфере. По определению, тяга – это сила, которая заставляет объект двигаться против сопротивления воздуха; например, сила воздуха, поступающего из проколотого воздушного шара, заставляет воздушный шар летать зигзагом по комнате. "Нью-Йорк Таймс" считала невозможным создать тягу в космосе, поскольку это вакуум без воздуха и, увы, там нет сопротивления воздуха, которое можно было бы преодолеть. Роберту Годдарду пришлось терпеть насмешки и неприятие целые десятилетия, и даже некоторые из великих мыслителей отвергли его теорию, основываясь на фундаментальной физике. Годдард, однако, пошел против существующей истины и не отказался от своей теории. Он умер 10 августа 1945 года, не получив никакого признания за свою работу. Только после успешного запуска «Аполлона-11» в 1969 году "Нью-Йорк Таймс" признала свою ошибку и принесла извинения.

Все относительно, нет постоянной истины или лжи. Значение истинности зависит от того, когда и где мы интерпретируем высказывание или взаимодействие, которое полностью подвержено пространственно-временному воздействию. Истина легко может привести к парадоксам, поэтому мы должны быть с ней крайне осторожными.

Вот парадокс истины: мне не комфортно в среде, где я часто – или даже всегда – прав. Я обнаружил, что чем чаще я ошибаюсь в определенном контексте, тем больше я буду знать о том, что я считал истинным, а другие считали ложным. Таким образом, я действительно могу стать на шаг ближе к настоящей правде. Мои коллеги знают, что я всегда говорю "как я ненавижу быть правым!". И я действительно так чувствую. Потому что всякий раз, когда я прав, ab ovo[7 - Изначально.] я отвергаю все решения и возможности, предложенные другими, – хотя они могут быть более точными, чем мои. И поэтому я отвергаю возможность достижения цели наилучшим образом. Это идет вразрез с моей собственной целью найти лучшее решение. Более того, если я не узнаю истину другого человека, у меня не будет возможности укрепить свою собственную, поэтому я не смогу соглашаться или не соглашаться с другими. А также, постигая истины других людей, я постигаю саму реальность, поскольку реальность состоит из множества истин.

Проблема с парадоксом заключается в том, что я должен знать все истины всех возможных внешних систем. И поэтому в тот момент, когда я всегда прав, я ограждаю себя от любого нового знания, а также развития. Таким образом, я никогда не испытаю этот парадокс на себе, потому что познание всех этих многочисленных истин и утверждений заняло бы значительное время, и поэтому мне приходится мириться с жизнью в мире полуправд.

Но мы анализируем пространство-время, и сейчас пора обратить наше внимание на скорость. Скорость определяется как расстояние, которое что-то или кто-то проходит за данный промежуток времени. Обычный формат скорости – км/час. Но скорость – штука хитрая. Было замечено, что чем быстрее мы проходим заданное расстояние, тем короче оно становится. Позвольте мне использовать упрощенный и преувеличенный пример, чтобы проиллюстрировать свою точку зрения. Давайте снова отправимся из Казани в Самару. Мы едем на машине со скоростью 140 км/ч, то есть преодолеваем расстояние в 140 км за 1 час. Но если вместо этого моя скорость составит 1400 км/ч, то я проеду всего 120 км и доберусь до места назначения за 6 минут. Подождите, а что случилось с этими 20 километрами? Это сбивает с толку. Сам Эйнштейн, должно быть, был сбит с толку. Расстояние не может сокращаться только потому, что мы передвигаемся очень быстро! И все же это так. Конечно, если мы не в Самаре и не на машине. Ученые придумали решение: если нельзя менять расстояние, то вместо этого мы изменим понятие времени. Числа должны всегда совпадать, 1+1 должно равняться 2. Но есть и другие вопросы, касающиеся скорости и продолжительности. Если мы возьмем предыдущий пример, то эти 120 км ощущают только пассажиры автомобиля. Для сторонних наблюдателей это все равно 140. Если мы согласимся с Эйнштейном и скажем, что расстояние не меняется со скоростью, то это будет означать, что время протекает по-разному для тех, кто в машине, и для тех, кто снаружи. Продолжительность не будет равной. Даже если их часы показывают одно и то же время при отправлении, когда они доберутся до места назначения, часы будут показывать разное время.

Мы также используем выражение ткань пространства-времени, когда говорим о пространстве-времени, что дает некоторое объяснение тому, почему расстояние сокращается с увеличением скорости. В то же время оно несколько опровергает теорию о том, что увеличение скорости изменяет время, потому что при перемещении по ткани пространства-времени изменяется расстояние. Кажется, мы нашли несколько противоречий. Давайте найдем решение.

Обычно считается, что чем выше скорость объекта, тем больше он искривляет пространство.

Но как мы должны представить себе это искривление пространства? Физики-теоретики и астрономы обычно предлагают представить себе лист бумаги с двумя отверстиями, которые делят этот лист на три части. Бумага лежит на столе, и я кладу ручку над отверстием, а затем провожу линию до другого отверстия, получается расстояние около 10 см, следовательно, они находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Затем я начинаю складывать лист бумаги, и отверстия становятся все ближе и ближе друг к другу. Расстояние между ними становится короче. Когда я сложу бумагу наполовину так, чтобы ее край был направлен вверх, моя ручка соединит два отверстия на расстоянии 5 см. Затем это расстояние будет сокращаться и сокращаться до тех пор, пока я полностью не сложу лист бумаги и отверстия не станут казаться одним целым. Я только что создал кротовую нору (то есть гипотетическую топологическую особенность пространства-времени, представляющую собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве[8 - Статья в Википедии о кротовой норе.]).

При складывании бумаги, отверстия становятся ближе друг к другу, расстояние между ними сокращается, а значит сокращается и длина маршрута и, как следствие, время, необходимое для прохождения этого расстояния. Это означает, что время перехода от одного отверстия к другому все еще было результатом взаимозависимости скорости и расстояния. (Если вы внимательно прочтете, вы найдете другую идею о пространственно-временном искривлении в главе о бесконечности, где о нем говорится как об альтернативе или неотъемлемой части самой бесконечности.)

Довольно странно, что время, как самостоятельное понятие, появляется снова и, более того, оно связано с движением. Но в предыдущей главе мы проделали хорошую работу, проанализировав, почему время не стоит использовать в расчетах, зависящих от окружающей среды, – оно относительно. И есть еще одна проблема: если время ведет себя по-другому, когда скорость выше, то как же на самом деле работает время? Мы не можем давать ему определение, используя теории и формулы или те, которые построены на ложном фундаменте. Я думаю, что все определения, утверждения, расчеты или доказательства, где время предстает таким, каким мы его считаем сегодня, не могут быть точными или истинными.

Сейчас я хотел бы попросить вас подумать о том, какое определение вы бы дали пространству. Не космическому пространству, а пространству вокруг вас. Что означает это слово? Для чего мы его используем?

Я не знаю ни одного физика или исследователя, который смог бы точно сказать, что такое пространство, или объяснить, зачем оно нам вообще нужно, не говоря уже о том, чтобы объяснить его элементы, как оно устроено и из чего состоят кванты. И еще было бы здорово узнать предназначение пространства.

Одно из определений пространства звучит так: “пространство в физике – это пространство, в котором определяется положение физических тел, в котором происходит механическое движение, геометрическое перемещение различных физических тел и объектов”.[9 - Статья в Википедии о пространстве (физика).] Обратите внимание, как в нем говорится, что можно сделать в пространстве, а не о том, что это такое на самом деле.

Возможно, у нас уже есть ответ: пространство – это продукт совпадения, оно состоит из случайных частей. У него нет предназначения, как и у совпадений. Поэтому мы живем в пространстве, у которого нет предазначения, и поскольку мы сами являемся продуктом совпадения, у нас также нет никакого предназначения.

Вы действительно думаете, что у нас нет предназначения?

В некоторых научных определениях пространство – это математическая модель или структура, в которой объекты соотносятся друг с другом. В других определениях пространство – пустота. Определения уводят нас в другую область или просто не отражают реальность, потому что это может навредить всем тем теориям, которые на ней построены. Мы не знаем. Мы понятия не имеем, что такое пространство или пространство-время. Мы не можем их увидеть, и тем не менее мы строим расчеты на них.

Существует множество теорий о пространстве и времени, но нет взаимной договоренности относительно их определений, и я считаю, что пройдут тысячи лет прежде, чем мы сможем их описать.

Из-за отсутствия правильных определений у нас нет другого выбора, кроме как работать с теориями Эйнштейна, на которых мы выросли и которые люди обычно находят правильными. Это не так уж плохо, потому что мы сможем задать серьезные вопросы, когда посмотрим на фундамент. А ответы обязательно повлекут за собой новые вопросы, которые могут приблизить нас на шаг ближе к реальности.

1.3. Свет

Когда мы измеряем свет или скорость света, мы на самом деле измеряем не скорость, а взаимодействие: влияние света на наши измерительные приборы.

Мы говорим, что скорость света постоянна и не зависит от движения системы, в которой мы ее измеряем.

Если мы выпустим стрелу из движущегося транспортного средства, и она попадет в дерево, ее скорость будет равна скорости транспортного средства плюс скорости стрелы, когда она попадет в дерево. Но если мы используем луч света вместо стрелы, то этот луч будет двигаться с одинаковой скоростью – около 300000 км/секунду – независимо от того, стреляем ли мы из движущегося или припаркованного автомобиля. Скорость транспортного средства не суммируется со скоростью света, поскольку свет не является частью наших классических четырех измерений.

Кажется, мы снова оказываемся в сложной ситуации: чтобы дать определение свету, нам нужно определение времени и пространства или, по крайней мере, хоть какое-то их понимание. Мы уже видели, что их интерпретация возможна только в том случае, если мы примем во внимание, насколько они относительны. Время оказалось таким, а ведь оно нужно нам для вычисления скорости. А что касается пространства, то мы даже не смогли объяснить, что это такое на самом деле. Таким образом, у нас есть два ненадежных фактора, чтобы определить и описать третий – свет.

Мы могли бы достичь, как нам кажется, правильного результата, следуя двум, как нам кажется, правильным методам. Но будет ли это истиной? Если понимать буквально, что "скорость света не зависит от движения измерительной системы", то логически можно сделать только один вывод: система, в которой проходит свет, не двигается. Она неподвижна.

Луч света, выпущенный из скоростного автомобиля и движущийся в том же направлении, будет иметь скорость 300000 км/с. Не имеет значения, где мы измеряем: в транспортном средстве, которое движется со скоростью 100000 км/ч, или до того, как заведем автомобиль. Поразительно, что независимо от того, где мы измеряем скорость, в движущемся или припаркованном автомобиле, скорость света будет составлять 300000 км/с. Мы просто не можем создать условия, при которых один луч света обогнал бы другой, если бы они были запущены в одном месте и в одно время, даже если что-то в окружении также находится в движении. Это оставляет нам только два варианта: либо движение света происходит в статичной среде, либо движения не существует.

Среда, в которой движется свет, может быть статичной в отсутствие времени, поскольку мы не можем объяснить скорость, то есть движение, без понятия времени. И еще есть проблема пространства. Как мы видели в предыдущей главе, невозможно точно определить, что такое пространство на самом деле, из чего оно состоит, что оно делает и как оно функционирует. Мы знаем о пространстве только одно: оно может взаимодействовать с находящимися в нем объектами или оказывать на них одностороннее воздействие. Подумайте, например, о том, что происходит, когда мы надуваем воздушный шар: этот конкретный кусочек пространства разделяется.

Иногда мы можем найти понятие времени в пространстве, например, когда мы гуляем в парке и, кажется, чувствуем течение времени. В других случаях время, кажется, отсутствует; то же самое мы видели и со скоростью света. Мы говорим, что все существует в пространстве, включая свет. И все же свет, кажется, не имеет никакого отношения ко времени. Ему все равно, существует оно или нет, потому что время не влияет на скорость света.

К концу этой главы мы придем к более глубокому пониманию света и его истинной природы. Для этого давайте попробуем принимать все за чистую монету.

Вы можете спросить: как это возможно, что в одних случаях время существует, а в других нет? Справедливый вопрос. Судя по тому, что мы уже обнаружили, мы должны создать модель, в которой оба утверждения верны. Позже, в главе об измерениях, я предложу модель, в которой все будут правы, в которой будет время и в которой времени не будет.