Квантовая неопределенность
Квантовая неопределенность вносит некую расплывчатость в ожидаемый результат. Но это наши людские проблемы. Замеряя некий параметр, мы изменяем природные взаимодействия.
Это понятно. Но при этом мы вносим, по крайней мере, одну из причин, порождающих саму неопределенность.
Мы вынуждаем частицы микромира участвовать в микролокальных изменениях их собственного времени. Это одно из следствий гипотезы локально-когерентного времени, и об этом речь пойдет в последующих разделах.
Сейчас важно признать следующее: у времени всего два основных (изначальных) свойства - это его направленность и его темп
(скорость осуществления последовательных событий).
Именно эти свойства и возникают и существуют всегда в любой материальной среде. Не нужно никакой особой субстанции (ни материальной, ни внематериальной), чтобы в природе существовало время.
Сама материя, само вещество самим фактом своего существования извечно и постоянно порождает временные свойства.
Причинная последовательность взаимодействий в микромире обусловливает направленность времени, а энергетическая интенсивность этих взаимодействий - его темп.
Нет в мире времени как явления первичного и самодостаточного, есть разнообразнейшие проявления материи, порождающие временные свойства.
Последовательно отстаивая реляционную концепцию времени, разобравшись в истоках его происхождения, можно ответить и на некоторые «вечные» вопросы.
Говоря о первоистоках происхождения времени и, в частности, о причине его однонаправленности, выводя эти основные положения (почти постулаты) из причинно-следственной последовательности движений-взаимодействий материи на микроуровне, я обязательно должен сказать, что у меня был предшественник. Это великий Готфрид Лейбниц.
Три столетия назад он не только возражал против абсолютного времени Ньютона, но и утверждал, что направленность времени обусловлена существованием в Природе последовательности причин и следствий. Великолепное прозрение, которое, однако, Г. Лейбниц не развил...
Вот как хорошо написал об этом проф. И. Новиков: «...от причинно-следственного порядка к порядку временному - это ясная и привлекательная идея. Не странно ли, что из нее не выросла, во всяком случае, до сих пор, физическая теория времени?
Никаких возражений против нее, кажется, быть не может.
Но и попытки развить или конкретизировать ее... не были сколько-нибудь результативными...»
(Я увидел едва заметную тропинку и пошел по ней, не зная вначале, кто ее проложил...
Если бы какой-нибудь парадокс времени позволил мне встретиться с Г. Лейбницем, я бы преклонил пред ним колено.)
В чем причина однонаправленности времени, т.е. почему время всегда «течет» от прошлого через настоящее к будущему?
Потому, что материя всегда в движении и движения-взаимо-действия подчинены причинно-следственным зависимостям.
В массовых природных явлениях следствия никогда не предшествуют причинам.
Последовательность событий от причин к следствиям и определяет однонаправленность времени.
Факторы влияющие на время
И оно не может быть сведено только к снижению темпа времени.
Зависимость гравитации и времени совсем не так однозначна, как трактует теория относительности.
Действительно, прирост гравитации (увеличение кривизны пространства) в локальности системы понижает ее темп времени.
Но, кроме того, прирост гравитации оказывает и непосредственное влияние на внутреннюю энергию системы. В общем случае, энергия от этого может как понизиться, так и повыситься.
Представим себе некую автономную гравитационно связанную систему, состоящую из очень разряженного газопылевого скопления.
Частицы пыли и газа столь далеки друг от друга, что столкновения между ними крайне редки. Естественно, энергия тепловыделения такой системы будет очень мала.
Если же под действием гравитации система начнет сжиматься, то расстояния между частицами уменьшатся, частота их столкновений возрастет, соответственно, возрастет и внутренняя энергия системы.
То есть в этом случае прирост гравитационного воздействия должен повысить, а не понизить темп собственного времени системы.
Впрочем, на атомном уровне ритмика процессов и в этом случае, вероятно, будет замедляться .
Можно сказать, что темп собственного времени такой системы на определенном этапе прироста гравитации может оказаться как повышенным, так и пониженным.
При дальнейшем увеличении гравитационного воздействия на систему также существуют факторы, как повышающие, так и понижающие внутреннюю энергию, поскольку, с одной стороны, количество столкновений растет и это должно приводить к росту кинетической энергии, а с другой - разбег частиц уменьшается и это должно приводить к уменьшению энергии единичного столкновения и, следовательно, к снижению кинетической энергии.
При значительном приросте гравитации, когда вещество окажется уже сильно сжатым, вновь появляется фактор, способствующий росту внутренней энергии (разумеется, на фоне снижения ритмики всех процессов).
Вступает в силу принцип запрета Паули, согласно которому в некоем определенном объеме может находиться только строго определенное количество частиц с низшим уровнем энергии.
Часть частиц обязательно увеличит свою скорость - свою энергию.
Это в целом, очевидно, не приведет к росту темпа собственного времени системы, но, тем не менее, это фактор, повышающий внутреннюю энергию и противодействующий снижению темпа времени при росте гравитации.
В любом случае, утверждение о том, что прирост гравитации только замедляет ход времени (растягивает собственное время) системы, является не вполне корректным.
Логично допустить, что влияние скорости системы на показатели ее внутренней энергии и, соответственно, на ее собственное время также неоднозначно и зависит от исходного состояния системы.
Мы видим, что самые разные факторы влияют на собственное время материальных систем, но как бы детально мы ни рассматривали эти факторы, проблема изначального происхождения времени от этого понятнее не станет.
Начнем издалека.
Существует определение движения вообще как формы существования материи.
Действительно, невозможно представить материю без движения в состоянии абсолютного покоя.
Если мы представим себе некую единую для всего нашего мира систему отсчета, которая будет двигаться с определенной скоростью в определенном направлении, то все остальные тела Вселенной будут двигаться относительно этой системы, кроме тех, естественно, чья скорость и направление совпадают со скоростью и направлением движения этой вселенской базы сравнения.
Но даже эти, казалось бы, неподвижные тела будут двигаться относительно всех остальных тел Вселенной.
И кажется, что если бы удалось представить единую для всей Вселенной неподвижную систему отсчета, то относительно нее перемещались бы все тела и все системы тел.
Весь мир находится в движении, и закрадывается мысль, что дело не только в относительности покоя и движения.
Кажется, что есть реальные физические причины, которые непрерывно словно подталкивают все вещественное и все материальное, что есть во Вселенной.
Может быть, дело в том, что во Вселенной нет пустоты, ведь даже межгалактический вакуум - это не совсем пустота в том смысле, что там вообще ничего нет.
Можно утверждать, что каждое микро тело Вселенной пребывает в состоянии постоянного взаимодействия с окружающей средой: с полями, частицами, телами.
Любое изначальное (пусть - как бы и случайное - в результате флуктуации) движение - это изменение взаимодействия. Любое взаимодействие - это изменение баланса сил и (или) начало новому движению.
То есть, по крайней мере, для субъектов микромира движения и взаимодействия неотделимы друг от друга.
Причину вечного движения материи я вижу в том, что любой материальный субъект Вселенной не может существовать без постоянного взаимодействия.
В результате-материя всегда в движении.
И в каждой конкретной материальной системе внутренняя энергия является мерой этого движения.
Та самая внутренняя энергия, которая явля-ется одним из главных время формирующих факторов.
В этом кро-ется глубинная сущность природы времени и изначальная причина его происхождения.
А поскольку все взаимодействия причинно обусловлены, то события в микромире происходят по бесконечной цепочке: причина - следствие - новая причина - новое следствие и т.д., и т.п.
И так всегда и везде бесконечные миллиарды и миллиарды лет.
Фундаментальные проблемы
И снова хочется понять, отчего так случилось?
Казалось бы, кому как не «реляционистам» давно следовало разобраться, ну хотя бы в первом приближении ответить на вечный вопрос что такое время?
Мне кажется, что причина того, почему до сих пор этого не случилось, почти та же, что помешала и сторонникам субстанциальной концепции. Все та же святая подспудная вера в то, что эта проблема из разряда вечных, в смысле - вечно не разрешимых.
Только обоснование у «реляционистов» совсем другое.
Время тут интуитивно понимается как физическая реальность, связанная с самыми глубинными основами происхождения, устройства и существования Вселенной. А поскольку на фундаментальном уровне действительно есть проблемы, относящиеся к разряду неразрешимых, то и на «времени» как на одном из фундаментальных атрибутов мироздания вот уже несколько тысяч лет стоит клеймо: «непонятно, потому что и не может быть понятно».
Удручающая печать непознаваемости сопровождает и такие проблемы: является ли Вселенная единственной в Мире и если нет, то что дальше?
Почему Вселенная такая, какая она есть, а не иная? Что происходило до Большого взрыва? Когда и почему возникла материя?
Почему электрон обладает именно таким, а не иным электрическим зарядом?..
То, что проблема времени соотносится с самыми фундаментальными проблемами Вселенной, - это справедливо, но в гносеологическом плане вывод у «реляционистов» такой же, как и у сторонников субстанциональной концепции: время - это нечто изначальное, таинственное и... непознаваемое. Об этом вслух не говорится, но что-то подобное подразумевается.
Может быть, существует интуитивное ощущение, что не пришел еще час для понимания природы времени?
Итак, предзнание единства времени и материи на фоне отсутствия ответов на вопросы о самых глубинных причинах, связанных с происхождением и существованием Вселенной, наверное, и является тем тормозом, который удерживает ученых от усилий, направленных на понимание природы времени.
Но сдвиги есть. Рискуя пропустить наиболее интересные работы, сошлюсь все-таки на некоторые. Близко к пониманию физической сущности времени подошел Ю. Белостоцкий (но он не раскрыл в полной мере роль внутренней энергии) . А В. Копылов (на примере живых систем) прямо утверждает, «что временной ход у каждой материальной системы свой, определяемый ее энергонасыщенностью в данный момент, а потому непостоянный, т.е. временной ход системы отражает степень ее взаимодействия с физическим вакуумом. Физический же смысл времени это удельная плотность энергии системы» .
Эта его статья была опубликована лет на пять раньше, чем я пришел (независимо) к подобному выводу.
Не исключено, что есть работы, в которых подобные представления о времени зафиксированы еще раньше.
Я хотел только подчеркнуть, что идеи уже давно витают в воздухе.
Правда, справедливости ради, необходимо заметить, что В. Копылов ошибочно представляет роль внутренней энергии в формировании времени тел.
В сконцентрированном виде некоторые его представления изложены так: «Все сказанное позволяет сделать вывод о существовании разного хода времени для одного и того же биологического объекта.
Чем выше его энергонасыщенность, тем больше разрешающая способность и тем медленнее (выделено мною - А.Б.) течет время» .
Прошу обратить внимание, что уважаемый автор под медленным течением времени имеет ввиду именно замедленный ход (темп) времени.
То есть термины мы понимаем одинаково, а смысл явлений по-разному. Недостаточно четкое понимание В. Копыловым зависимости темпа времени от энергонасыщенности системы (а зависимость прямо противоположная тому, что он утверждает) сразу же проявляется, как только автор приводит примеры: «О замедлении временного хода заставляют нас думать и такие факты, как растянутая визуализация реальной картины, например неоднократные описания летчиками процесса разрушения конструкции, когда высокочастотные колебания конструкции... воспринимаются (ими) как замедленные кадры».
В соответствии с представлениями автора у летчиков замедлилось собственное время и потому они видели как бы замедленный процесс разрушения.
Вынужден заметить следующее.
Если бы у летчика собственный ход времени значительно замедлился, все происходящее, что он увидел бы (как происходящее в нормальном, т.е. не замедленном времени), просто промелькнуло бы перед его глазами, как нечто неразличимое.
Ибо с позиций субъекта с замедленным временем все вокруг воспринималось бы как ускоренное.
Здесь, может быть, уместна аналогия об ускоренной киносъемке, которая при демонстрации с нормальной скоростью движения кинопленки показывает кадры как замедленные: съемочная камера видит внешний мир как бы с позиций ускоренного времени...
Другой пример: предположим, что темп собственного времени у летчика ускорился в 120 раз.
Тогда за 10 секунд, которые он проживет по своим часам, он увидит некое событие в нормальном (не ускоренном) мире длительностью в 2 часа.
Неудивительно, что летчики видели, как медленно разваливается конструкция...
Этим, к слову, объясняется и один из парадоксов времени, свидетелем которого оказался боевой офицер времен Второй мировой войны.
Вдруг он увидел упавший снаряд, который, вместо того чтобы мгновенно разорваться, начал медленно шевелиться в снегу (и снег начал таять), потом по поверхности снаряда побежали цветовые волны (следы «побежалости»), потом появились и начали раздвигаться трещины и, наконец, очень и очень не спеша, начали разлетаться осколки.
У летчиков, о которых пишет В. Копылов, темп собственного времени оказывался не замедленным, а ускоренным.
Впрочем, это отступление.
Сейчас наша задача более общая: разобраться в природе времени, в истоках и причинах его происхождения.
Я исхожу из признания решающей роли внутренней энергии в образовании времени как физического явления.
Большинство видов внутренней энергии проявляют себя в различных активных энергопроявлениях через силовые обмены (движение атомов и молекул, столкновения, излучения и т. п.), и вполне понятно, что, чем больше таких проявлений, тем больше темп собственного времени системы.
Но сводить все виды внутренней энергии только к такого рода проявлениям было бы неправильно, поскольку наряду с проявленной энергией существует энергия в форме потенциальной, как бы закрепощенной в веществе.
По выражению Р. Фейнмана, такая энергия присутствует в веществе в связи с самим фактом существования веще-ства и соотносится с массой как Е=тс. Это также и часть энергии, закрепленная в веществе в виде энергии связей.
Как уже отмечалось, чем большая часть внутренней энергии системы находится в непроявленном состоянии, тем меньше темп ее собственного времени.
Тогда понятно, почему системы, пребывающие в состоянии, охлажденном почти до абсолютного нуля, будут, при прочих равных условиях, обладать минимальным темпом времени - у них отсутствуют тепловые движения, у них отсутствуют почти все движения...
Но поскольку все системы находятся в состоянии практически непрерывного взаимообмена энергией, то, в соответствии с законом сохранения энергии, в системах происходит практически непрерывное изменение внутренней энергии.
Это значит, что в случае ее увеличения часть материи, которая была представлена веществом, приобретает ранее не присущую ей способность участвовать в энергопроявлениях, например, за счет освобождения энергии связей.
А в случае уменьшения внутренней энергии часть вещества как бы консервирует ранее свободно проявленную энергию, например, в энергию связей.
Происхождение времени и его основные свойства
И непременно натыкалось на полное непонимание природы этого явления: как, когда и почему произошло время, откуда оно «втекает» в наш мир, что собой представляет его поток, почему все подчинено неумолимости его хода и, наконец, чем обусловлена эта неумолимость?
Две концепции времени - субстанциальная и реляционная -наиболее ярко и последовательно выражают противоположные взгляды на проблему природы времени.
Сторонники субстанциальных представлений, считая время одним из атрибутов мироздания, изначально принимали его как некую нематериальную субстанцию, ни от чего не зависящую, но на все влияющую. Эта первоначальная, по существу, мировоззренческая и основополагающая установка, сразу накладывала мощные и как бы естественные ограничения на саму возможность познания этой таинственной сущности.
Времени изначально придавались черты непознаваемости.
Не случайно все чисто религиозные представления о времени были по существу представлениями субстанциальными.
Творец Мира выступает и создателем, и носителем времени. И принципиальная непознаваемость этой сущности сразу становится обоснованной и неизбежной.
Разумеется, я не хочу сказать, что все сторонники субстанциальных представлений считали время божественным проявлением. Такого единодушия не было в прошлые века и, тем более, нет в наше время. Но я говорю о неслучайном совпадении.
Среди первопроходцев субстанциального понимания истоков времени - такие великолепные имена: Аристотель, Демокрит, Ньютон и продолжатель их дела Н. Козырев. И все они представляли время как абсолютную (или почти абсолютную) нематериальную сущность, природа которой таинственна и, естественно, непознаваема. И обратите внимание: нам кажется совершенно нормальным, что, например, Ньютон - один из самых великих сторонников субстанциальной концепции - даже не ставил перед собой вопросов о природе времени.
Конечно, это было давно.
А в наше время? Н. Козырев тридцать лет изучал время, и, как ни печально это сознавать, в результате - ни одной сколько-нибудь плодотворной гипотезы относительно того, что же такое время.
Исаак Ньютон, исходя из чисто субстанциального подхода, продвинул наше понимание времени.
Николай Козырев, сочетая субстанциальное понимание времени с элементами реляционного подхода, провозгласил новые гипотетические свойства времени, с помощью которых доказывал определенную способность времени взаимодействовать с веществом.
Но и у Ньютона, и у Козырева - полная отрешенность от проблемы происхождения времени и... от понимания его сущности.
Для тех, кто убежден, что время - это нематериальная (невещественная) субстанция, ничего не остается, кроме как согласиться с тем, что время - это некий «бестелесный дух».
Конечно, речь идет только об одном из аспектов понимания времени, которым эти ученые не занимались, и это нисколько не умаляет их роли в истории науки.
Я просто хочу сказать, что их отстраненность от проблем природы времени - это не случайность. Над ними довлела мировоззренческая установка.
А что же представители реляционной концепции?
И тут великолепная плеяда имен: Платон, Аристотель, Лейбниц, Бошкович, Эйнштейн.
Они, конечно, понимали, что время непременно должно быть как-то связано с материальным миром.
Более того, часто и само происхождение времени ставили в зависимость от реальных физических процессов.
Тот же Платон считал, что происхождение времени и его «количество» зависит от движения небесных тел. «Лейбниц... рассматривает пространство и время в их отношении к изменениям материальных объектов.
Он дает... определение одновременности как отношению таких физических событий, которые взаимно допускают друг друга» , т. е. следование во времени он связывает с причинными отношениями.
Я уже упоминал о вкладе Р. Бошковича в развитие реляционных представлений о времени.
Сейчас, может быть, настал момент сказать, что этот выдающийся мыслитель, живший за два столетия до Эйнштейна, во многом предвосхитил идеи теории относительности.
Он отрицал существование и абсолютного пространства, и абсолютного времени.
Бошкович считал, что «протяженность объектов изменяется при их перемещении».
Он допускал возможность существования неевклидовых геометрий и «полагал, что материя состоит из бесконечно малых элементов, которые обладают массой и способностью к динамическому взаимодействию».
О вкладе А. Эйнштейна в понимание зависимости времени от событий материального мира речь уже шла.
Вклад огромен.
Вот как точно и четко демонстрирует проф.
Чернин роль физических процессов в становлении времени с позиции теории относительности.
«Время - это всегда конкретное физическое свойство конкретных физических тел и происходящих с ними изменений».
И что же?