Title: The Time
Abstract: Some thoughts about The Time
«И колёса Времени
Стачивались в трении
(Всё на свете портится от трения),
И тогда обиделось Время —
И застыли маятники Времени.»
В. Высоцкий
Ход времени нельзя повернуть назад. Время своими свойствами резко отличается от трех других пространственных компонент в пространственно‑временном континууме. Время может замедлиться или ускориться, что доказывается экспериментальными данными.
Такие вот случайно выхваченные из разных теорий свойства. Такое вот оно — это обидчивое время. Но, дальше‑больше.
«На границе наблюдаемой Вселенной происходит нечто»,‑ считает Кэти Мак, астрофизик из Института теоретической физики Периметра в Канаде. «Вселенная расширяется после Большого взрыва, и это расширение растягивает время. Когда вы видите вещи в очень далекой Вселенной, из‑за расширения Вселенной для того, чтобы все произошло, требуется больше времени» — говорит она.
Там где гравитация очень сильна, время, как мы его понимаем, может полностью разрушиться. Возле горизонта событий черных дыр мощное гравитационное притяжение резко замедляет время. А при пересечении горизонта пространство и время «меняются» местами.
Поинтересуемся, как же ведут себя взаимодействия между различными системами, а также непосредственно пространство, материя и энергия в замедленном или почти «остановившимся» времени. Ученые практически не озадачиваются этим вопросом — говоря «ведут себя одинаково», точно так же как и в любом временном масштабе, вводя при этом понятие собственного (внутреннего) времени. То есть, не смотря на то,
что мы имеем «проблемы» с малыми размерностями в пространстве (неопределенность Гейзенберга),
что мы почти уверены в существовании квантов пространства (петлевая квантовая гравитация),
что мы почти подошли к признанию неделимого (в очень малых масштабах) промежутка времени (планковское время)
нам без всякого доказательства постулируется тезис: ни при каком замедлении, ни при каком ускорении (течении) времени никаких дополнительных эффектов не происходит ни у энергии, ни у материи, ни у пространства. То есть, замедлив течение времени при ускорении ракеты (конечно же, для внешнего наблюдателя) мы не заметим ничего, так как живем по внутренним часам.
Давайте снова обратимся к черным дырам. Теория говорит: материя, падающая в черную дыру упадет в неё за ограниченное время по внутренним часам, за «спагетифицируется» и приблизится к сингулярности. Странность заключена в том, что масса черной дыры "растет", горизонт событий "увеличивается", а материя и энергия в черную дыру по нашим часам не попадает. Да ладно бы наши часы, она не попадает за горизонт по часам всей окружающей Вселенной. По часам всех законов Вселенной снаружи от горизонта событий, по часам всех взаимодействий, происходящих снаружи черной дыры. За все время жизни Вселенной материя не упадет в черную дыру по часам внешнего наблюдателя.
Обычно дотошные наблюдатели говорят о том, что «застревает» свет — мы не увидим падение частицы в черную дыру, но это оптическая иллюзия, а реально частица падает за короткий срок. Однако, изучение движения частицы в поле Шварцшильда в свободном падении по геодезической приводит нас к выражению
где rg - радиус Шварцшильда, m – масса покоя частицы, с –скорость света и Е полная энергия частицы. Время движения частицы от r = r1 к горизонту события rg определяется интегрированием указанного выражения, причем интеграл расходится при r → rg . Это означает, что по часам далекого наблюдателя частица никогда не пересечет горизонт событий, так как время до горизонта будет равно ∞ [1]. Следовательно, речь идет не только о застрявшем свете, как оптической иллюзии, но и застрявшем гравитационном эффекте и всем, что наблюдается и соответственно откликается в этом процессе с внешней стороны от горизонта событий.
Ничего, скажет дотошный наблюдатель, все черные дыры ДОЖИВУТ свою жизнь по своим внутренним часам, по которым материя попадет внутрь черной дыры за конечный срок. А кто сказал, что окружающее пространство позволит ДОЖИТЬ? Умирающее окружающее пространство, живущее в своем «коротком» времени свой «короткий» срок. Перестанет существовать пространство, кончится время жизни Вселенной, каждого, каждого листа времени, окружающего черную дыру. Куда черная дыра будет испаряться и главное в чем существовать — Вселенная умерла.
Всем известно про хокинговское испарение черных дыр. Что наиболее примечательно из этого явления - испарение черной дыры происходит за конечное время!! Например, черным дырам с массой, равной массе Солнца, потребуется 10 67 лет, чтобы полностью испариться или «умереть». Огромное время но...конечное. Поэтому с большой вероятностью падающая на горизонт черной дыры материя по мере приближения момента "пересечения" саму черную дыру не обнаружит.
Конечно же, выше приведены гипотетические рассуждения, но подобных «аргументов» найдется великое множество. Это говорит о том, что имеют право на обсуждение и альтернативные точки зрения на время, поскольку в фундаменте этого явления есть неприятные «шероховатости».
Некоторые ученые, изучающие микроскопические взаимодействия фундаментальных частиц, ставят под сомнение саму идею времени. Почти сорок лет назад известный физик Джон Уилер из Принстона и Брайс де Витт из Университета Северной Каролины разработали экстраординарное уравнение, которое обеспечивало возможную платформу для объединения относительности и квантовой механики [2]. Уравнение Уилера‑Де Витта не содержит временной переменной. Он сразу стало спорным, в частности, потому, что добавляло еще один непонятный поворот в нашем понимании времени. «Времени никогда не было, нет и никогда не будет. Оно только в наших головах и уравнениях, которые мы используем каждый день. Во Вселенной процессы не обязаны подчиняться какой‑то периодичности и интервалам. Нам неизвестны явления способные описать время», — говорил при жизни Джон Уилер.
«Можно сказать, что время просто исчезло из уравнения Уилера‑Де Витта. Это вопрос, которым озадачены многие теоретики. Возможно, лучший способ мышления о квантовой реальности — отказаться от понятия времени, чтобы фундаментальное описание вселенной было вневременным» — говорит Карло Ровелли, физик из Университета Средиземноморья в Марселе, самый продвинутый теоретик в вышеупомянутой петлевой квантовой гравитации.
В рамках квантовой химии явным образом определяется и решается стационарное уравнение Шредингера не зависящее от времени для молекулярных систем с большим набором ядер и электронов ĤΨ = ЕΨ , где Ĥ –оператор Гамильтона, а Е полная энергия системы [3].
В микромире есть элементарные процессы в которых элементы пространства и материи (или энергии) непрерывно взаимодействуют друг с другом с определенными скоростями и для описания этих взаимодействий время не нужно. Периодически появляются работы, в частности по исследованию квантовых систем, в которых предполагается независимость от причинно‑следственных связей. С другой стороны в квантовом мире время должно квантоваться и демонстрировать вероятностную неопределенность. Эти требования вносят заметный дискомфорт и разлад в сложившуюся картину мира и описывающие его модели.
Ньютон, вводя в своем труде «Математические начала натуральной философии» писал, что нельзя измерить Абстрактное время, но если предположить, что оно существует, получается удобная и эффективная конструкция для описания природы. Таким образом, наше обыденное чувство времени есть лишь некое приближение, некая абстракция, которая хорошо работает в макромире.
Обратившись к сути вопроса времени и его измерению, можно увидеть, что мы просто измеряем скорости тех или иных процессов. В химии, например, время это скорость химических реакций. И для человека время это скорость его химических реакций, скорость взаимодействия химических процессов, а деградация этих процессов соответственно старость. В квантовом мире время это скорость взаимодействия ковариантных квантовых полей. Упрощенно, время это счетчик этих взаимодействий.
Время это придуманная человеком удобная абстракция для обобщения скоростей миллионов различных взаимодействий и характеризирующая эти взаимодействия одним параметром. Нам удобно манипулировать этим усредненным параметром вместо наблюдения за каждым взаимодействием в отдельности, нам удобно считать, что существует единое время, которое лежит в основе каждого движения или процесса.
Заменяя абстрактное понятие времени на скорость взаимодействия, можно прийти к более удачным конструкциям в уравнениях и избежать многочисленных временных парадоксов. К примеру, квантовые события в планковских масштабах в новой парадигме больше не упорядочены ходом времени, изменения в квантовых полях происходят и они характеризуются скоростями протекания при взаимодействии между собой. В квантовой физике «не существование» привычного времени и обыденного пространства просто характеристика квантового взаимодействия.
Добавим, что скорость обладает «временными» свойствами, такими как одно направленность и квантовая не детерминированность. Скорость взаимодействий может меняться, увеличивать или уменьшаться. Выраженное через нее время также приобретает эти свойства, убирая логический дискомфорт в формулах и придавая значимость в рассуждениях и доказательствах.
Нам не надо заботиться о сохранении всех законов природы для малых и больших времен (в парадигме самого времени), все достигает логичной гармонии в рамках взаимодействий между системами и скоростей этих взаимодействий.
Итак, в моделях мира одним из основных параметров по сути является скорость, а время его удобное, постоянно применяемое, но абстрактное обобщение.
Литература
Новиков И.Д., Фролов В.П., Физика черных дыр., Москва "Наука", 1986, ( стр. 14)
Торн К., Уилер Дж., Гравитация.
Новаковская Ю.В., «Квантовая химия - Общие представления об описании молекулярных систем».