Глубока ли Кроличья нора?

        Пространство. Время. Пространственно-временной континуум. В современной физике и астрономии эти два понятия связаны неразрывно. Интересен факт наблюдения в пространстве. Известно, что скорость света в вакууме ограничена, а потому весьма удалённые объекты мы видим такими, какими они были некоторое время назад. Например, Солнце, находящиеся от нас на расстоянии около 150-ти миллионов километров мы видим таким, каким оно было 8 минут назад. Если говорить о других звёздах – такой временной сдвиг более значителен. Невооруженным глазом на ночном небосводе различимы звёзды, удалённые от нашей планеты не более, чем на 1000 световых лет. Однако мощный орбитальный телескоп Хаббла мог наблюдать объекты, удалённые от нас на 150 миллионов световых лет и более. Таким образом, правильно утверждение: взгляд в космос – взгляд в прошлое. Наблюдения Хаббла позволили установить возраст вселенной и те процессы, которые имели в ней место при её эволюции.
        Интересен сам факт возникновения Вселенной. Теория Большого Взрыва утверждает, что до него не было ни пространства ни времени. Напротив и то и другое было создано именно при Большом Взрыве. В человеческом сознании с трудом укладывается понимание бесконечности. Но это с одной стороны. С другой стороны понятие времени воспринимается как бесконечная прямая в своей непрерывной протяжённости. Осознать существование момента «начала времён» так же трудно, как осознать бесконечность пространственную. Любой материальный объект разум стремится заключить в конечные рамки. Математический аппарат оперирует пределами, описывая бесконечные функции и объекты. Такова попытка человеческого разума «объять необъятное».
        В этой связи интересна также гипотеза эволюционного конца вселенной, согласно которой она (вселенная) сожмётся в точку из которой когда-то возникла. В этом случае наступит так называемый «конец времён», после которого возможно повторение событий: возникновение новой Вселенной с новым пространственно-временным континуумом. Фундаментальные постоянные (гравитационная постоянная) и законы физики при этом могут быть отличными от ныне существующих.
        Иначе будут развиваться события при других сценариях эволюционного развития вселенной. Согласно одному из них постоянно ускоряющееся расширение Вселенной вызовут разрушение всех существующих в ней материальных объектов при достижении ими критической скорости. Согласно другому – Вселенная исчерпает энергию и остынет, погрузившись во тьму. При этом та «чистая энергия», составляющая Вселенную при её рождении полностью перейдёт в материю при её «конце». Материя остынет до абсолютного нуля и никаких дальнейших эволюционных процессов во Вселенной происходить не будет.
        Мне более близка первая теория, согласно которой Вселенная сожмётся обратно в точку. Для наглядности попробуем сравнить Большой Взрыв с обычным взрывом. Установлено, что ныне Вселенная расширяется с возрастающей скоростью. То же происходит и продуктами химической реакции при взрыве на начальном этапе распространения взрывной волны. Далее скорость её расширения падает. Подобным образом, как мне представляется, может складываться картина и во Вселенной. Возрастающая скорость её расширения может свидетельствовать о том, что Большой Взрыв произошёл сравнительно недавно, а стабилизация расширения Вселенной произойдёт ещё через сотни миллиардов лет. Однако известно, что первоначальная скорость расширения Вселенной значительно превосходила скорость света в вакууме, которая в материальном мире служит ограничением скорости движения любого материального объекта. В течение нескольких сверхмалых (планковских) промежутков времени Вселенная расширялась сначала до размеров теннисного мяча, затем планеты Земля, а затем до размеров Солнечной системы.
        Но не следует забывать, что свет имеет и определённую материальную природу, что и объясняет скорость его распространения. Первоначальное же расширение Вселенной, возможно, было связано с распространением «нематериальных» форм энергии, что и объясняло столь высокую скорость такого распространения.
        Итак, что же произойдёт после стабилизации расширения Вселенной. Возможно, она не будет расширяться далее. В то же время поле, обусловленное существованием не обнаруженных до настоящего времени бозонов Хикса будет продолжать действовать на все без исключения материальные объекты, что, в конечном счёте, приведёт к «Большому сжатию». Именно существование гравитации позволяет определить такое понятие, как масса для любого материального объекта. Согласно современным представлением масса определяется именно силой взаимодействия той или иной субстанции с полем бозонов Хикса. Для иллюстрации такого взаимодействия удобно представить человека, преодолевающего болотистую местность. Увязшая в иле нога субъективно ощущается тяжелее, хотя объективно не меняет своих физических свойств. Изменяется только сила взаимодействия её с окружающей средой. Так вязкость иловых масс в данном примере аналогична действию невидимых гравитационных сил, обуславливаемых бозонами Хикса.
        При этом материя, разрушаясь на уровне кварков, вновь перейдёт в чистую энергию. Подобный переход наблюдается при формировании молодых звёздных систем, когда холодное облако газа и пыли, уплотняясь, разогревается, формируя центральную звезду. Облака и пылевые кольца поменьше формируют планеты, которым не суждено стать звёздами только из-за недостаточного количества уплотняющейся и разогревающейся массы. В них не зажжётся ядерное пламя, а лишь будет раскалённое ядро. Так формирование звезды возможно только при условии, что сжимающееся газопылевое облако разогреется до температуры не менее 15 миллионов градусов, что необходимо для начала ядерного превращения водорода в гелий.
        Что же могло существовать до «начала времён», до Большого Взрыва и рождения Вселенной? Ответ: ничего. Столь же трудно воспринимаемое понятие, как бесконечность. Сам Большой Взрыв визуально воспринимается как обычный, происходящий в пустоте и темноте. Но в том то и дело, что этой пустоты также не существовало, ибо не существовало пространства. В некотором смысле теория Большого Взрыва противоречит закону сохранения энергии, согласно которому энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно. Она лишь переходит из одной формы в другую и от одного тела к другому. Но если разобраться, противоречия нет. Так вся энергия, которая была высвобождена при Большом Взрыве и к нынешнему моменту частично перешла в материальную форму не взялась ниоткуда, так как то пространство, в котором этот Взрыв произошёл, ещё не существовало. Иными словами Большой Взрыв представляет собой развёртывание пространственного континуума и, теоретически, мог и не происходить вовсе, а лишь всегда служил объяснением некоторым происходящим эволюционным процессам во Вселенной (расширение). Если Вселенная до сих пор расширяется, а вместе с ней «разворачивается» и пространственно-временной континуум, то где сейчас находится «фронт» этого расширения и с какой скоростью он движется? Если такой фронт и есть, то либо он движется со скоростью крайних материальных объектов (галактик), а значит существенно ниже скорости света, либо пространство «разворачивается» далеко впереди.
        Но весь вопрос в том, может ли существовать пространство вне материальных объектов, без единого кванта энергии? Может ли существовать абсолютная пустота? Доподлинно известен реликтовый фон, пронизывающий Вселенную и являющийся следствием Большого Взрыва. Так абсолютной пустоты и темноты не существует даже в, казалось бы, совершенно «необитаемом» межгалактическом пространстве. Конечно самый глубокий вакуум, создаваемый в научно-исследовательских лабораториях, по сравнению с таковым пространством «населён» гораздо плотнее, но факт остаётся фактом.
        Другим интересным для рассмотрения феноменом является неоднородность и нелинейность пространства. Свидетельством тому сверхмассивные чёрные дыры, обладающие рядом уникальных свойств. Прогноз происходящих за горизонтом событий явлений до сих пор представляется весьма затруднительным. Говоря популярным языком, чёрные дыры представляют собой точки искривления пространственно-временного континуума. Предполагается, что законы механики работают за горизонтом событий иначе, что любой материальный объект, пересекая горизонт событий, разрушается вследствие неоднородности гравитационного поля. Градиент его столь силён, что часть объекта находящаяся ближе к центру чёрной дыры испытывает значительно большее ускорение, что и приводит к разрушению. Высказывались смелые предположения относительно того, что в действительности произойдёт при попадании в чёрную дыру. Так, учитывая значительные искривления в пространстве, можно предположить, что пройдя через чёрную дыру, объект мгновенно окажется в другой точке Вселенной. Возможно, значительно удалённой.
        Теоретические рассуждения о нелинейности пространства можно найти у Лобачевского. Как утверждал это математик, параллельные прямые это две окружности бесконечно большого радиуса, вследствие чего они пересекаются. Конечно, это можно рассматривать очередной попыткой человеческого разума «объять необъятное». Представить две окружности проще, чем две бесконечные евклидовские прямые. Рассмотренные прямые замыкаются по одному измерению и превращаются в окружности. Бесконечная плоскость по аналогии представляет собой сферу бесконечного радиуса и также замкнута. Но как представить себе такую замкнутость бесконечного трёхмерного пространства? Для этого пришлось бы научиться мыслить в пространстве четырёхмерном. И в самом деле: для представления замкнутой бесконечной прямой (одномерная и линейная) в виде окружности мы мыслим в двухмерной плоскости. Для представления двухмерной плоскости мы мыслим в трёхмерном объёме. Таким образом, для осознания и умозрительного восприятия бесконечности любого порядка измерений требуется помыслить её в пространстве хотя бы на один порядок измерением выше.
        Может ли мы попытаться увидеть замкнутую бесконечную вселенную? Попытаться это можно сделать, если представить себе каплю воды. Известен афоризм, что в капле воды отражается весь мир (или вся Вселенная), но это не вполне верно. В ней отражается действительно почти вся Вселенная за исключением самой капли. В отражённой в капле Вселенной существует всё, кроме самой капли. При этом самый отдалённый край отражённый Вселенной будет как бы в центре капли, а отражение будет как бы «умещаться» в ней. Данная визуализация хороша, но не лишена недостатков. Основной – видимое искривление пространства. Действительно, чем дальше будет находиться отражённый в капле объект от сферической поверхности отражения, тем меньше он будет казаться. Но всё, же бесконечная Вселенная в отражении приобретает конечный размер – размер капли.
        Искривление временной составляющей континуума также таит в себе множество волнующих загадок. До сих пор умы будоражит идея о перемещении во времени, которая по сути своей столь же утопична, что и идея создания вечного двигателя. Попытаемся показать это. Допустим, что переместившись в прошлое, некий индивид встречает самого себя. Это совершенно не соответствует закону о сохранении масс, так как масса материальной субстанции в прошлом мгновенно возрастет, а в настоящем убудет. Есть объект вчерашний и объект сегодняшний, переместившийся во вчера. Если же вспомнить, что любой материальный объект, в конечном счёте, представляет собой энергию, то нарушен будет и закон сохранения энергии.
        С другой стороны та часть пространства, в которой появится проекция объекта из будущего, должна расступиться и создать абсолютную пустоту, в которой эта проекция будет размещаться. Причём произойти это должно мгновенно, иначе и появляться проекция будет в течение конечного (пусть и малого) промежутка времени. Подобные изменения неизбежно вызовут катаклизм в тех координатах пространственно-временного континуума, в который предполагается совершить путешествие. Аналогично и при перемещении в будущее. Исчезая из настоящего, объект оставляет вместо себя ограниченный объём абсолютной пустоты, который нужно чем-то занять. По аналогии это будет иметь эффект разрушения колбы при вакуумной перегонке. Окружающее пространство будет заполнять пустоту. При появлении же объекта в будущем вновь возникнет необходимость в «пустоте», в которую бы он смог вписаться.
        Таким образом, получается, что для путешествия во времени так, как это показано, например, в научно-фантастических фильмах, придётся нарушить два основополагающих закона физики. Это определяет невозможность такого путешествия в том мире, где эти законы являются столпами и соблюдаются неукоснительно. Другое дело, если подобные эксперименты проводить в условиях, где эти законы нарушаются или не работают вовсе. Например, в чёрных дырах.
        Существует гипотеза о том, что перемещение во времени всё же возможно, но в масштабах целой Вселенной, когда вся она перемещается назад или вперёд по временной оси. Будто бы по каким-то неизвестным нам причинам Вселенная может «откатиться» назад или «прыгнуть» в будущее. При этом никто из объектов мыслящих ничего не почувствует. Подобное перемещение будет за гранью его осознания. В художественной литературе доказательством подобных перемещений является дежавю, когда кому-либо кажется, что он будто бы субъективно он уже был в той или иной ситуации, когда объективно она происходит впервые. Но в этой ситуации дежавю должно было бы быть одновременно у всех мыслящих индивидуумов, чего никогда не наблюдалось. Подобное объяснимо скорее сложными аналогиями, подбрасываемыми рассудку из подсознательно запомнившихся ситуаций произошедших с ним в прошлом. Дежавю в этой связи помогает принять верное решение тогда, когда по субъективным причинам исходных данных не достаточно.
        Перемещение в пространстве и времени может быть виртуальным. В данном случае практически нет никаких ограничений. Так ли это? Известно, что «мысленно перенестись» мы можем только в ту точку пространства или момент времени, который можем вспомнить или представить себе. Каждому из нас случалось смотреть документальные фильмы о Вселенной, в которых перемещение от одной из звёзд до другой происходят в считанные секунды и на которые свету потребовались бы сотни тысяч лет. Камера как бы наезжает на следующую планету или звезду. Но путешествие это полностью виртуально, так как доподлинно не известно, как на самом деле обстоит ситуация в пункте назначения. Так ли выглядят звёзды и планеты, какими они изображаются в документальном фильме. Мне не единожды случалось представлять себя в различных местах, где я побывал когда-то. Но путешествие это связано, скорее, с путешествиями по моим воспоминаниям об этом месте. То же самое можно сказать и о путешествиях во времени, как при ретроспективном анализе прошлого, так и при попытках создать картину будущего.
        Встаёт вопрос о том, почему возможность подобных путешествий в пространстве-времени вызывает столь живой интерес. По всей видимости, он определяется интересом к познанию вообще. Абстрактная информация о далёких звёздах и планетах вряд ли может иметь какую-то практическую ценность, если только научно-технический прогресс не позволит преодолеть или обойти основополагающие законы физики. Интерес может представлять поиск и колонизация пригодных для жизни планет в других звёздных системах. Однако ближайшая (из возможных!) такая планета находится на расстоянии двадцати световых лет. Достичь её в реально осязаемые сроки в настоящий момент не представляется возможным. Чёрные дыры, о которых говорилось ранее, непредсказуемы. Даже при условно удачном раскладе, когда попадающий объект не аннигилирует, нет информации о том, в какую точку пространства ведут эти «врата». Причём ближайшая к нам сверхмассивная чёрная дыра находится в центре галактики Млечный путь и до неё никак не меньше 40-50 тысяч световых лет. Использовать её для «доступа» к весьма удалённым уголкам вселенной также нереально. Поиск мест для колонизации придётся ограничить более близкими объёктами. Хотя как знать, какие научно-технические прорывы ожидают нас в будущем. И то, что кажется невероятным сегодня, завтра может стать столь же банальным, как и перемещение на автомобиле или по воздуху.
        Параллельная реальность. Миф? Возможно ли одновременное существование нескольких сценариев эволюции Вселенной? Возможно, если допустить, что время имеет не одну ось о перемещении вдоль которой мы рассуждали до сих пор, а две или более (наподобие декартовых координат). Не факт, что события в такой реальности будут развиваться аналогично (по тем же фундаментальным законам), что и в нашей Вселенной.

        Субъективное восприятие времени.

        Чувство времени различается у разных видов живых существ. Иначе это может быть названо ритмом жизни. Существует гипотеза о том, что время течёт быстрее для маленьких животных и медленнее для больших. Так, сравнивая жизнь слона и слоновой землеройки, наглядно видна разница темпа жизни этих животных. Движения слоновой землеройки кажутся нам быстрыми, слона, напротив, замедленными. В действительности темп жизни этих животных различаются более, чем в 25 раз.
        Известен факт, что для животных, впадающих в оцепенение, ритм жизни значительно замедляется.
        Интересен феномен ускорения темпа жизни у человека. Александр Сергеевич Пушкин, сравнивая время с движущейся телегой, писал:
         «…
        С утра садимся в телегу;
        Мы рады голову сломать
        И, презирая лень и негу,
        Кричим: пошёл! …

        Но в полдень нет уж той отваги;
        Порастрясло нас; нам страшней
        И косогоры и овраги;
        Кричим: полегче, дуралей!

        Катит по-прежнему телега;
        Под вечер мы привыкли к ней
        И, дремля, едем до ночлега –
        А время гонит лошадей».

        Возможно ли объяснить этот факт. Причиной, на мой взгляд, плотность информационного потока. Вернее той информации, которая для конкретного индивидуума является новой. В детстве для каждого из нас практически любое событие представляет новизну, является информативно насыщенным. Мы приобретаем опыт и необходимые знания, а потому впитываем огромное количество информации. При этом длительность дня как бы растягивается. Для ребёнка учебный год длится очень долго. Картина меняется, когда накоплена достаточная база фактической информации. Жизненные ситуации становятся узнаваемыми, и для адекватного существования в них нам уже не требуется проводить их детальный анализ. Работа мозга сводится к поиску сложных аналогий, поведенческих моделей, что в принципе легче, чем процесс познания нового. Так опытный человек практически без усилий эвристически оценивает даже самые сложные ситуации.
        Подтверждением этой теории служит такой пример. Человек устраивается пожарным и в первый же день его направляют на тушение достаточно сложного пожара. К концу дня ему кажется, будто он прожил маленькую жизнь. И действительно: день изобиловал новой информацией, которую ему приходилось запоминать, анализировать и консолидировать для использования в последующей профессиональной деятельности. Тот же самый день для опытного пожарного, работавшего с ним бок обок, представлялся самым обычным и ничем не примечательным. Для него время прошло значительно быстрее.
        На собственном примере я убеждаюсь, что ход времени субъективно ускоряется. С одним из университетских преподавателей у нас, студентов третьего курса, был приблизительно следующий диалог:
        — Уважаемые господа студенты! Начинайте уже систематизировать и запоминать материал. Скоро семестр закончится.
        — Как же так? Ведь он только начался и до сессии ещё несколько месяцев. Разве может он закончится так быстро?
        — Может. Всё быстро заканчивается. И жизнь быстро заканчивается.
        В ту пору эти слова вызвали у меня улыбку. Но в действительности, они не лишены истины.

        Объективное измерение времени и его значение.

        Имеет ли значение измерение времени. Если рассматривать практически бесконечный эволюционный процесс изменения Вселенной, это может показаться бессмысленным. Я задумывался об этом в связи с конечностью жизни человека. Отсчёт времени позволяет нам иметь представление о собственном возрасте, что весьма полезно. Каждый из нас обладает статистической информацией о продолжительности жизни. Отсчёт времени в этой связи позволяет вести планирование событий и поступков в течение всей жизни. Наступает пора и человек идёт в дошкольное образовательное учреждение, затем в школу и так далее. Каждый возраст сопряжён с определённым перечнем навыков, умений и достижений, которые необходимо приобрести. Социализация человеческого индивидуума неразрывно связана с ними. Так это позволяет приобретать и/или сохранять индивидуальный статус и занимать положенное место в обществе. Что именно явится определяющим для каждой отдельно взятой личности? Будут ли это навыки, сумма зарабатываемых денег или социальный статус – каждый выбирает в соответствии с собственными убеждениями и индивидуальной программой личностного развития. Но это уже не является темой настоящей работы.

        Объективное измерение пространства.

        Рассмотрение этого вопроса удобнее делать в масштабе. Большой и маленький – сравнительные понятия. Но именно измерение протяжённости пространства позволяет производить подобные сравнения. От микромира до практически бесконечных пределов Вселенной человек проводит измерения, помогающие ему осознать место и значения любого из явлений. Разработаны и эксплуатируются самые разные метрические системы. Используются различные масштабные единицы: от ангстрема до парсека. Измерение пространства имеет как фундаментальное, так и прикладное значение. Если говорить о расчётах расстояний между сверхскоплениями галактик, измеряющимися миллионами световых лет, то подобные измерения имеют скорее фундаментальное значение. Во всяком случае, на сегодняшний день. Прикладное значение имеет место в повседневной жизни. Без него невозможно было бы произвести никакие математические и физические расчёты. Любая домохозяйка представляет себе, как далеко может находиться тот или иной объект: школа, продуктовый магазин и т.п. Так она может оценить необходимое время для организации повседневных дел.

        Субъективное восприятие пространства, прежде всего, связано с размером суггерента. Одно и то же расстояние муравей и ягуар естественно могут преодолеть с разной скоростью. Это определяет ареал обитания не только для животных. Человек также имеет ареал обитания, масштабы которого значительно шире, но всё же ограничены скоростью перемещения и продолжительностью человеческой жизни. При условии, что человек сможет развивать скорость близкую к световой, продолжительность жизни всё ещё будет ограничена биологически. Известные опыты по изучению лекарств «вечной молодости» показали, что как бы долго не продолжалась искусственная молодость – смерть неотвратима. Так для расширения ареала своего обитания человеку необходимо искать способ перемещения не только в пространстве, но и во времени.
        Другим аспектом является субъективное восприятие пространства отдельными индивидуумами. Определяется это психофизиологическими и возрастными особенностями. И восприятие это может значительно различаться.
        Пространство и время неразрывно связаны понятием скорости. Формула для её вычисления проста и известна всем из школьного курса физики. Интересно одно и софистских рассуждений на эту тему о том, что Ахиллес никогда не догонит черепаху, хотя движется в десять раз быстрее неё. В то время как Ахиллес пробежит десять метров, черепаха проползёт один. Когда он преодолеет метр, черепаха удалится ещё на десять сантиметров и так далее. Ошибка этого рассуждения очевидна, и при помощи математического аппарата легко установить момент времени, когда Ахиллес догонит черепаху.

        Понятие времени может также использоваться для описания какого-либо периода. При этом складывается определённая картина последовательности событий, имевших начало, логическое продолжение и завершение.
        Значение времени для человека, прежде всего, определяется конечностью жизни. Афоризм: «Проходит не время, а жизнь» кажется мне весьма удачным для описания реального положения вещей. Если допустить, что человек будет жить вечно, то время утрачивает свою значимость. И действительно: не будет ничего такого, что однажды с тобой не произойдёт, а рано или поздно наступит момент, когда ничто не сможет произойти впервые. Вечная жизнь утрачивает свой смысл. Также и время приобретает особенную ценность тогда, когда его остаётся всё меньше.
        Одно из условий прогресса человечества состоит именно в возможности экономии времени. Машины и механизмы, транспорт и тому подобные изобретения призваны разгрузить человека не столько физически, сколько предоставить ему больше свободного времени, а, следовательно, сохранить ему часть жизни. Высвобожденное время может быть потрачено на выполнение более важных задач и достижение более значимых целей.
        Время можно использовать, потратить, провести, «убить». Можно переживать «трудные времена» или «золотое время». Все эти определения являются различными формами субъективного восприятия течения жизни. Само по себе время не используется, не тратится и не умирает. Оно просто идёт, а каждый использует или не использует его по своему усмотрению. Приведённые эпитеты скорее отражают субъективную эмоциональную реакцию на совокупность происходящего в тот или иной временной промежуток.
        Прекрасной визуальной иллюстрацией течения конечных отрезков времени, в том числе и человеческой жизни, являются песочные часы. В верхнем резервуаре «будущее» превращается в «прошлое», проходя через узкий канал. В этом примере время может быть направлено вспять, если перевернуть часы. Оно, может быть, и остановлено, если положить их на бок. Создаётся иллюзия, что временем можно управлять.

                ***