20 фактов о времени, которые нужно осознать

Пластиковая электроника

Обычно электроника связана с инертными и неорганическими проводниками и полупроводниками вроде меди и кремния. Но новая отрасль электроники использует проводящие полимеры и проводящие небольшие молекулы, основой которых является углерод. Органическая электроника включает в себя разработку, синтез и обработку функциональных органических и неорганических материалов наряду с развитием передовых микро- и нанотехнологий.

По правде говоря, это не такая уж и новая отрасль науки, первые разработки были сделаны ещё в 1970-х годах. Однако свести все наработанные данные воедино получилось только недавно, в частности, за счёт нанотехнологической революции. Благодаря органической электронике у нас скоро могут появиться органические солнечные батареи, самоорганизующиеся монослои в электронных устройствах и органические протезы, которые в перспективе смогут заменить человеку повреждённые конечности: в будущем так называемые киборги, вполне возможно, будут состоять в большей степени из органики, чем из синтетических частей.

Классическая физика

Классическая физика сложилась до возникновения теории относительности Эйнштейна и квантовой теории. Согласно классической концепции времени, время – непрерывная величина, которая не определяется чем-либо и является априорной характеристикой мира. Время – основное условие протекания каких-либо процессов в мире. Такое время одинаково течет для всех процессов и во всех точках мира, при этом нет ничего, что способно повлиять на ход времени. Несмотря на то, что тела и процессы могут ускоряться и замедляться, течение времени равномерно. В связи с этим с точки зрения классической физики время называют абсолютным. Эти свойства времени описал Исаак Ньютон в своем труде «Математические начала натуральной философии» 1687-го года.

«Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона

В классической механике переход от одной системы отсчета (инерциальной) к другой описывается так называемыми преобразованиями Галилея. Уравнения механики Ньютона по отношению к данным преобразованиям являются инвариантными, из чего выплывает абсолютность времени.

Следует отметить, что в классической физике для времени не выделяется определенная ось, так как в рамках данной концепции течение времени в обратную сторону равносильно обычному его течению.

Специальная теория относительности

Преобразования, предложенные Лоренцем, таили в себе два важных следствия. Оказалось, что при переходе от одной системы к другой нужно обязательно подвергать преобразованиям не только координаты, но и время. А кроме того, размер движущегося тела, рассчитанный по формулам Лоренца, изменялся — он становился меньше вдоль направления движения! Поэтому скорости, превышающие скорость света, теряли всякий физический смысл, так как при этом тела сжимались до нулевых размеров. Многие физики, в том числе и сам Лоренц, считали эти выводы просто математическим казусом. Пока за дело не взялся Эйнштейн.

Почему же теория относительности носит имя Эйнштейна, если принцип относительности сформулировал Пуанкаре, постоянство скорости света вывел Максвелл, а правила преобразования координат придумал Лоренц? Прежде всего скажем, что все, о чем мы говорили до сих пор, касается только так называемой «специальной теории относительности» (СТО). Вопреки расхожему мнению, вклад Эйнштейна в эту теорию отнюдь не ограничивается простым обобщением результатов. Во‑первых, ему удалось получить все уравнения, основываясь всего на двух постулатах — принципе относительности и принципе постоянства скорости света. А во-вторых, он понял, какую поправку следует внести в закон Ньютона, чтобы тот не выпадал из новой картины мира и не менялся при преобразованиях Лоренца. Для этого пришлось критически отнестись к двум до того незыблемым основам классической механики — к абсолютности времени и постоянству массы тела.

Наука
Парадокс монарха: как бабочка ввела ученых в заблуждение

Примечания

1. Craig, William Lane. The tenseless theory of time : a critical examination. — Dordrecht  : Kluwer Acad. Publ., 2000. — ISBN 978-0792366355.
2. Eddington, Arthur. Nature of the physical world.. —  : Kessinger Publishing, 2010. — P. 102-103. — ISBN 978-1163199688.
3. Craig, William Lane. The tenseless theory of time : a critical examination. — Dordrecht  : Kluwer Acad. Publ., 2000. — P. 176. — ISBN 978-0792366355.
4. Laird, John. Theism and cosmology, being the first series of a course of Gifford lectures on the general subject of metaphysics and theism given in the University of Glasgow in 1939.. — Freeport, N.Y. : Books for Libraries Press, 1969. — P. 145-146. — ISBN 978-0836911473.

Релятивизм

Релятивизм – это понятие о времени, которое существует уже довольно давно. Это одна из половин дихотомии, которая противопоставляет релятивизм абсолютизму (иногда также называемому «объективной реальностью») и которая является предметом дебатов в философии и науках. Релятивизм считает, что время не может существовать в отрыве от меняющихся событий или движущихся объектов. Подобно дебатам о разнице между временем и темпоральностью, релятивизм пытается доказать, что время не просто движется по прямой в одном направлении, а, скорее, является продуктом изменений, происходящих в объектах. Говоря коротко, релятивизм говорит, что без изменений не может быть времени, одно порождает другое.

С точки зрения философии наиболее важным здесь является вывод о том, что пространство и время не существуют одно без другого. Это просто абстракции, математические представления, которые в действительности не имеют ничего общего с объектами реального мира, составляющими пространственно-временной континуум.

Возможно, нельзя узнать, что произошло до Большого взрыва, поскольку времени вовсе не существовало

Направляя свои телескопы в далекую Вселенную, космологи фактически имеют возможность заглянуть в прошлое. Дело в том, что свету требуется время, чтобы преодолевать большие расстояния, и когда он «доходит» до нас, проходит невообразимое количество лет.

Таким образом, свет открывает нам только то, что происходило в окружающей среде, когда он только начинал свой путь. И если современные астрономы могут заглянуть почти на 13,8 миллиарда лет назад, , чтобы увидеть Большой взрыв Вселенной.

Если однажды мы действительно сможем запечатлеть начало времени, маловероятно, что мы когда-нибудь узнаем, что было до этого. Одна из причин связана с нашими ограниченными методами исследования.

В основном они полагаются на известные законы физики, которые, предположительно, перестают работать за пределами нашей Вселенной. Другая причина — сама природа Вселенной.

Широкий круг ученых по всему миру признает, что Большой взрыв стал катализатором возникновения пространства-времени. В этом случае считается, что до него не было ни пространства, ни времени.

По крайней мере, не в том виде, который мы знаем и можем понять.

Измерение времени

Как можно измерить то, чего не существует? Время – материя крайне субъективная. Мы привыкли измерять время, исходя из скорости движения небесных светил по небу. Самым простым и одним из наиболее ранних приборов для измерения времени были и остаются солнечные часы. С их помощью люди с древнейших времен научились определять время, исходя из того, под каким углом падает тень от солнца и с какой скоростью оно перемещается по небу. Со временем появились более точные механические и цифровые часы, при помощи которых можно безошибочно измерить хронометраж каких бы то ни было процессов.

Когда мы измеряем скорость автомобиля, мы просто сопоставляем движение автомобиля с движением нашей планеты вокруг Солнца. Нам кажется, что мы сравниваем скорость автомобиля с какой-то абстрактной величиной под названием время. На самом же деле, мы просто сопоставляем неизвестную нам скорость движения нашего авто с известной скоростью движения Солнца по небу. Время – это способ сравнить или описать различные виды движения, такие как скорость света, частота сердцебиения, скорость вращения Земли вокруг своей оси. Время не является независимой величиной. Оно всего лишь служит для того, чтобы упростить и упорядочить описание тех процессов, которые ежедневно происходят вокруг нас.

Представьте себе два объекта, один из которых вращается вокруг другого в пространстве. Теперь представим, что мы наблюдаем за этим вращением с большого расстояния. Вращающийся объект по нашим наблюдениям проходит один круг вращения за определенное время. Не трудно предположить, что если бы мы находились непосредственно на этом объекте, один круг вращения в нашем восприятии занимал бы куда больше времени, и оно тянулось бы для нас значительно медленнее. Это еще раз подтверждает, что восприятие времени субъективно.

Квантовая механика

В большинстве своем концепция времени в рамках квантовой механики схожа с интерпретацией классической физики, то есть время течет равномерно. Однако, основным отличием данного определения является необратимость времени. Это связано с тем, что процесс измерения несимметричен во времени. Измерение в данный момент даст информацию о состоянии объекта в прошлом, но в будущем даст новое состояние.

Релятивистская физика (теория относительности Эйнштейна)

Наиболее популярной концепцией времени сегодня является определение времени в рамках теории относительности Эйнштейна.

Альберт Эйнштейн на пляже (1939 г.), вероятно думает о физикеПрежде всего следует отметить основные постулаты данной концепции: 1. Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно. 2. Физические законы одинаковы во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно. 3. Любое событие может влиять лишь на события, которые происходят позже него и не влияет на события, которые происходят раньше него. Исходя из вышеупомянутых постулатов, можно утверждать, что события, которые происходят одновременно в одной системе отсчета, могут быть не одновременны в другой системе отсчета, движущейся относительно первой системы отсчета. Таким образом, в рамках данной концепции ход времени зависит от движения выбранной системы отсчета. Проще говоря, скорость хода часов зависит от того, кто их носит.

Интереснейшим аспектом данной теории является влияние гравитации на течение времени. В рамках данной концепции пространство и время являются несамостоятельными частями одного пространственно-временного континуума. Тогда вблизи массивных объектов искажается не только пространство, но и изменяется скорость течения времени

Искривление пространства-времени как результат гравитационного возмущения (см. четвертое изображение). В релятивистской физике время определяется как четвертая координатная ось системы координат, три другие оси которой представляют три пространственные координаты «нашего трехмерного мира». Таким образом каждое тело имеет так называемую мировую линию. Если рассматривать данное тело в упомянутой четырехмерной системе координат, то оно будет представляться протяженным множеством этих тел. То есть в каждый момент времени своего существования тело будет наноситься на четырехмерную систему координат, в зависимости от его пространственного, а также временного положения.

Мировая линия человека (упрощенно), где X и Y — две пространственные координаты, а T — временная координата (см. пятое изображение).

Время повторяется

youtube.com

Фраза «Время — это плоский круг», которая обрела особую популярность благодаря персонажу Мэттью МакКонахи из «Настоящего детектива», своим происхождением обязана ницшеанской философии. Однако Фридрих Ницше не высказывал идеи о постоянно повторяющихся жизни и существовании.

Обнаруженная во многих мировых религиозных текстах, концепция вечного возвращения является популярной и древней по своему существу.

Подобно цикличной теории Вселенной, приверженцы вечного возвращения предполагают, что каждый момент бытия может повториться бесконечное число раз, поскольку его время бесконечно, а число элементов ограничено.

Хотя научных доказательств такой идеи недостаточно, некоторые ученые считают, что в достаточно большой вселенной с ограниченным числом возможностей точные молекулярные конфигурации и даже точные моменты все же могут повторяться.

День сурка

Помните фильм «Грань Будущего» 2014 года а еще «День сурка» 1993 года с Биллом Мюрреем в главных ролях? Эти фильмы похожи, так как главные герои застревают во временной петле и проживают один и тот же день снова и снова и снова и снова. Герои Мюррея и Круза умирают множество раз, но вновь просыпаются на том же месте и в то же время. На самом деле гипотеза временной петли крайне популярна среди фантастов и сценаристов всего мира, поэтому вы легко вспомните еще с десяток похожих фильмов и рассказов.

Но если подойти к истории про день сурка немного с другой стороны, то вопрос о том, может ли оказаться так, что смерти на самом деле не существует, звучит не так уж и глупо. Более того, возникает все больше вопросов – вдруг мы просто каждый раз начинаем жизнь заново в другом пространстве-времени или возвращаемся в тот момент времени, где смерти удалось избежать?

Билл Мюррей и сурок летят на встречу следующему дню (кадр из фильма «День сурка»)

Роберт Ланца является главой Astellas Global Regenerative Medicine – это институт регенеративной медицины, в котором занимаются разработкой методов лечения стволовыми клетками с акцентом на болезни, вызывающие слепоту. Напомню, что стволовые клетки являются предшественниками всех клеток и тканей организма человека. Эти клетки способны поддерживать свою численность с помощью деления и обладают способностью «превращаться» в различные типы клеток. С возрастом количество стволовых клеток в организме человека снижается.

Как пишет британская Express.co, по мнению доктора Ланца, смерть – это не конец, а просто квантовая перезагрузка, которая перемещает сознание в другое место в альтернативном пространстве-времени. Ученый считает, что наше сознание просто создает то, что мы воспринимаем как Вселенную, а без индивидуума не существует вообще ничего.

Новая теория также предполагает, что время и пространство не могут быть измерены, а являются просто понятиями, созданными нашим умом, чтобы помочь нам хранить информацию. Более того, Ланца убежден, что сознание существует благодаря энергии, которая содержится в наших телах и высвобождается, как только физические тела прекращают процесс, который он называет «биоцентризмом». Примечательно, что эту теория Ланца выдвинул еще в 2012 году. Мой коллега Рамис Ганиев написал на эту тему увлекательную статью, рекомендую к прочтению.

Теория времени классической физики

Сэнфорд Флеминг

Люди измеряют время с начала цивилизации во всем мире. В 1878 году канадский инженер Сэнфорд Флеминг предложил систему международных часовых поясов, которую мы используем сегодня. Он рекомендовал, что мир будет разделен на двадцать четыре часовых пояса, каждый интервал имеет 15 градусов долготы. Так как Земля вращается один раз каждые 24 часа и есть 360 градусов долготы, то каждый час Земля поворачивается на одну двадцать четвертую часть круга или 15° по долготе.

Исаак Ньютон

Эта наука о времени основана на классическом понимании, когда физик и философ Исаак Ньютон в конце 17 века возглавил научную революцию которая изменила способ, с помощью которого люди рассматривают мир. В своих работах он изложил несколько концепций, которые станут основой для классической физики. Среди важных теорий Ньютона были законы движения, которые регулируют способ перемещения объектов в пространстве, включая закон всемирного тяготения, основа для исчисления. Другими словами, большинство людей считают, что Ньютон гений, и ученые по-прежнему применяют его идеи в повседневной жизни и фундаментальной науке.

Ньютон определил несколько важных принципов, включая идею абсолютного времени. Хотя он понимал, что часы не идеальны и измерения времени подвержены ошибкам человека, Ньютон верил в абсолютное время, что было похоже на универсальный, всемогущий принцип для всех и везде.

Другими словами, он думал, что кто-то стоящий на Северном полюсе на Земле будет испытывать меры длительности точно также, как и тот который стоит на Марсе. Однако, с появлением новых теорий появляются новые возможности для более стандартизированной, абсолютной меры длительности, чтобы сделать действительно универсальное понятие.

Литература

• Clark, M. (1978) ‘Time-slices of particular continuants as basic individuals: An impossible ontology’. Philosophical Studies 33, 403—408.
• Davies, Paul (1980) Other Worlds. Harmondsworth: Penguin.
• McTaggart, J.M.E. (1908) ‘The Unreality of Time’, Mind 17: 457-73.
• McTaggart, J.M.E. (1927) The Nature of Existence, Vol II. Cambridge: Cambridge University Press.
• Mellor, D.H. (1998) Real Time II. London: Routledge.
• Prior, A.N. (2003) Papers on Time and Tense. New Edition by Per Hasle, Peter Øhrstrøm, Torben Braüner & Jack Copeland. Oxford: Clarendon.
• Putnam, H. (2005) ‘A Philosopher Looks at Quantum Mechanics Again’, British Journal for the Philosophy of Science, 56, pp 615—634.
• Quine, W. V. O.(1960) Word and Object, Cambridge, MA: MIT Press.