Время

Время.
Бабочка Лоренца,
путешественники во времени
и
Последняя библиотека.


               "... Что же такое время? Если никто меня об этом не
                спрашивает, я знаю, что такое время; если бы я захотел            
                объяснить спрашивающему - нет, не знаю..."
               
                Аврелий Августин.


Тик - так... Тик - так... Тик - так... Едва слышно отмеряют время старенькие механические часы. Мелькают, сменяя друг друга, цифры на электронном табло. Одно из основополагающих в нашей Вселенной понятие - время. "Движущееся подобие вечности." Как писал о времени Платон в своем труде "Тимей". Аристотель в своей "Физике" определяет его как меру движения.
 
Сэр Исаак Ньютон определял время как абсолют: "... Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью... Все движения могут ускорятся или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может..."

В 1905 году Анри Пуанкаре, а в 1908 году Герман Минковский на основе специальной теории относительности Альберта Эйнштейна, опубликованной в 1905 году, показали, что время и пространство неотделимы друг от друга и являются сторонами единого пространственно - временного континуума.

СТО - специальная теория относительности описывает геометрию четырехмерного пространства - времени и основана на плоском (не искривленном) пространстве Минковского. Обобщение СТО для сильных гравитационных полей называется Общей Теорией Относительности, разработанной А. Эйнштейном в 1915 - 1916 годах.

В рамках СТО доказывается, что течение времени зависит от скорости движения выбранной системы отсчета.

И вот тут начинаются чудеса. Привычное нам, такое стабильное, хотя и загадочное время начинает вести себя совершенно неожиданным образом.

* Время в космическом корабле, летящем со скоростью, близкой к скорости света будет идти медленнее, чем для тех, кто остается на Земле. И тем медленнее, чем ближе к скорости света движется объект. При достижении объектом скорости света время для наблюдателя внутри корабля остановиться. Правда СТО налагает запрет для любых материальных тел на достижение скорости распространения электромагнитных колебаний в вакууме. Энергия, необходимая для достижения подобной скорости должна быть бесконечной.

В 1941 году, измеряя зависимость времени распада мюона от его энергии, Бруно Росси продемонстрировал замедление времени на факте "увеличения продолжительности жизни" мюона на субсветовых скоростях. (Время жизни мюонов примерно 2,2 микросекунды. Но образовавшиеся из космических лучей мюоны регистрируются у поверхности Земли. (Примерно 10000 на 1 квадратный метр в секунду. Время, необходимое для того, чтобы мюон достиг поверхности из верхних слоев атмосферы планеты намного больше "обычной" продолжительности жизни частицы.))

* При рассмотрении гипотетической возможности достижения скорости, больше скорости света, космический корабль становиться "машиной времени". Время для космонавтов на борту начинает идти в обратном направлении.

* Еще одним интересным свойством времени становиться вывод о том, что события произошедшие одновременно в одной системе отсчета, могут происходить в разное время для наблюдателя из другой.

В Общей теории относительности показано, что свойства пространства - времени так же изменяются под влиянием поля тяготения. В слабом постоянном гравитационном поле, в разных точках, будет разное течение времени. Замедление времени будет равно разности гравитационных потенциалов, деленной на квадрат скорости света.

* Чем ближе к массивному телу находятся часы, тем медленнее они идут. На горизонте событий сферы Шварцшильда, - так называемой черной дыры, время остановиться. И наблюдатель, по его часам, будет вечно падать за горизонт событий - границу звезды, сила притяжения которой не выпускает от себя даже свет.
(Не менее "экзотично", (но с точностью до наоборот), должно вести себя время и в центре Войда - гигантского пространства, совершенно свободного от материи.)

В 1959 году ученые Гарвардского университета Роберт Паунд и Глен Ребка провели эксперимент, полученное значение (в пределах ошибки 10%) подтвердивший принцип эквивалентности. (А значит и основанную на нем ОТО.) Позже Паунд и Снайдер получили совпадение измеренного и теоретического значений с точностью примерно 1%.
В 1980 году эксперимент Gravity Probe A с водородным мазером дал точность проверки релятивистских предсказаний гравитационного красного смещения порядка 0,007%.
 
Уже в 2022 году ученые JILA (Объединенный институт лабораторной астрофизики США) в опыте с атомами стронция, собранных в "столб" высотой 1мм и облученных лазером, показали сдвиг колебаний рассеянного света на разную величину. Выяснилось, что разница времени в верхней части сборки отстает от нижней на десять в минус девятнадцатой степени секунды.

Но, не смотря на столь непривычное нам поведение времени, причинно - следственные связи останутся без изменений для всех систем отсчета. Пространство - время четырехмерно, непрерывно и связно. Пространство - время нельзя разбить на две топологически не связанные части. (На части, ни одна из которых не содержит элемента, бесконечно близкого к другой.)
 
Самое главное, что при точной интерпретации четырехмерного пространства - времени, - время вообще ни куда не "идет". Это просто координата. Такая же статичная, как и все остальные три координаты пространства. Весь период существования Вселенной, в строгом понимании СТО и ОТО, - уже существует. В виде некого статичного блока. Блока пространства - времени.
Но, именно из - за своего состояния координаты, время, подобно любому из трех других направлений пространства, не имеет никаких ограничений по свободному перемещению вдоль него в любом направлении. (За исключением, разве, так называемой "стрелы времени".)

Одной из основных загадок времени остается его направленность. Из прошлого, через настоящее в будущее. Так называемая "стрела времени".

" Законы науки не делают различия между направлениями "вперед" и "назад" во времени. Но существуют по крайней мере три стрелы времени, которые отличают будущее от прошлого. Это термодинамическая стрела, то есть направление времени, в котором возрастает беспорядок; психологическая стрела - то направление времени, в котором мы помним прошлое, а не будущее; космологическая стрела - направление времени, в котором Вселенная не сжимается, а расширяется..." "Краткая история времени" Стивен Уильям Хокинг.

Большинство ученых считают, что различия между прошлым и будущим являются принципиальными. То, что уже произошло и является фактом, отличается от того, что может произойти, (с некоторой долей вероятности), именно своей материальностью.
Более того, единственность прошлого считается большинством более правдоподобной, нежели наличие множества вариантов произошедшего...

Парадокс стрелы времени рассматривается во многих разделах физики.
Почему обратимые процессы приводят к необратимым последствиям? "На основе изучения процессов в неравновесной статистической механике, при помощи применения к ним основанной Пуанкаре и Колмогоровым теории хаоса, выдвинули понятие несводимого к отдельным траекториям (классическая механика) и волновым функциям (квантовая механика) вероятностного описания хаотических или квантовых систем, путем применения неунитарных преобразований с комплексными собственными значениями. Данная формулировка уравнений динамики включает в себя нарушение симметрии во времени и необратимость уже на уровне уравнений движения..." Википедия. Стрела времени в синергетике.

"... время приобретает свой истинный смысл, связанный с необратимостью или даже с "историей" процесса, а не является просто геометрическим параметром, характеризующим движение..." И. Пригожин.

Связь времени и увеличения энтропии (беспорядка) системы проявляется в том, что в изолированной неравновесной системе энтропия обязательно будет нарастать. Рассматривая Вселенную в больших масштабах, приходится признать, что ее гравитационное поле достаточно упорядоченно. (Изотропно и однородно). Полную энтропию современной Вселенной, в таком случае, можно оценить как произведение ее объема на плотность энтропии реликтовых частиц. Примерно десять в девяностой степени джоулей на кельвин. В то время как энтропия черной дыры с массой, равной массе наблюдаемой Вселенной, составит примерно десять в сто двадцать четвертой степени джоулей на кельвин. На тридцать четыре порядка выше. Наблюдаемая Вселенная является упорядоченным, низкоэнтропийным объектом. Возможно, увеличение энтропии и является причиной существования стрелы времени.
Если принять во внимание количество энергии, каждую единицу времени излучаемое Вселенной на увеличение энтропии по всем своим мировым линиям, то количество энергии, необходимое на возврат в предыдущее состояние, окажется неимоверно огромным. Скорее всего, для перемещения в прошлое необходима энергия, эквивалентная сумме энергий по всем мировым линиям за период, на который необходимо перемещение выбранного объекта. (Возможно с коэффициентом, учитывающим массу этого объекта.)

Среди множества прочих гипотез, тем или иным образом связанных с временем, пожалуй стоит выделить гипотезу, основанную на установленном факте расширения Вселенной.
"... Установленное наблюдением красное смещение удаленных галактик позволяет заключить, что в наибольшей степени объективной реальности соответствует предположение о "нагревающейся" Вселенной, пространство которой расширяется одновременно с усложнением как отдельных объектов, так и самой Вселенной... Что приводит к выводу о наличии постоянного притока энергии, выражением которого и являются эти взаимосвязанные процессы.
Таким образом время, как воспринимаемое нами с внешней стороны как последовательность событий, так и данное в качестве внутреннего ощущения, является притоком в объем Вселенной энергии, усваиваемой всеми ее составляющими. Собственное время объектов возникает в результате различной скорости и возможного количества усвоения этой энергии. Этим же объясняется связь необратимости и "полумерности" времени и ускорения его хода. Концентрация энергии в объеме Вселенной постоянно нарастает. Для ускорения хода времени в этом случае достаточно того, что объем Вселенной увеличивается пропорционально кубу ее размеров, а поверхность, через которую возможно рассеяние энергии - пропорциональна их квадрату. В результате чего относительная поверхность и возможность рассеяния через нее поступающей энергии сокращается пропорционально увеличению размеров Вселенной. Это приводит к возрастанию доли энергии, выводимой объектами не путем ее рассеяния, а путем образования новых уровней внутренних связей.
Таким образом время является физическим явлением, вызывающим усложнение объектов и их разрушение при невозможности вывести избыточную энергию из своей структуры, а его необратимость и ускорение связаны с постоянным нарастанием концентрации энергии..." Википедия. Время в неравновесной статистической механике.

Хотя ускорения течения времени, в отличии от красного смещения, достоверно не зафиксированно. (Если не считать процессы гибели нейронов головного мозга человека. При которых цепочки связей укорачиваются и человек начинает иначе ощущать скорость течения времени. Но это исключительно физиологический процесс, не имеющий ничего общего с фактическим процессом течения времени во Вселенной.)

Существуют теории, в которых фигурирует и мельчайший элемент времени - хрононом. Элементарный, неделимый "квант времени". (Что в общем то вполне возможно соотнести с существующим понятием "планковское время".)

Теперь, мой терпеливый читатель, попытаемся разобраться в том, что же представляют из себя загадочные и такие красивые названия, как "Теория хаоса" и "Бабочка Лоренца". Та самая, что столь эффектно машет своими крылышками, порождая торнадо на другом конце света.

Анри Пуанкаре описал Теорию хаоса в своих исследованиях к задаче о движении трех тел в далеком теперь 1890 году. "... Небольшие различия в начальных условиях рождают огромные различия в конечном явлении... Предсказание становится невозможным..."

Нелинейные системы, поведение которых выглядит случайным, (хотя и определяется детерминистическими законами), как оказалось, очень чувствительны к любым малым воздействиям. Эдвард Лоренц, изучая системы дифференциальных уравнений, описывающих состояние атмосферы, обнаружил, что математическая модель глобального климата имеет два аттрактора, вокруг которых группируются частные решения. При этом система способна перепрыгивать от одного аттрактора к другому совершенно непредсказуемо, в результате неощутимых изменений исходных параметров. График, изображающий две смежные области решений, из - за характерной формы и получил свое название - "бабочка Лоренца".










 Бабочка Лоренца. Изображение взято в открытом доступе.


" ... В хаотическом мире трудно предсказать, какие вариации возникнут в данное время в данном месте. Ошибки и неопределенность нарастают экспоненциально с течением времени..."
(Но, кроме удивительного сходства графика с рисунком начинающей расправлять свои крылышки бабочки, данное явление не имеет совершенно никакого отношения к энтомологии. Данный график показывает только удивительную хрупкость климата (и экологии планеты, напрямую зависящую от него), от малейших колебаний температуры, влажности, количества испарений с поверхности и прочих факторов, изменения которых зачастую предсказать просто невозможно.) И только в воображении людей, которым просто не хватает терпения разобраться в явлении, возникает желание напрямую проводить поэтические ассоциации с животным миром. (Подобное некогда произошло и с "... Морем вещества с отрицательной энергией..." П. Дирака, которое получает новое осмысление в свете современной теории струн.)

Но именно это и носит название "эффекта бабочки".

" Бабочка, взмахивающая крыльями в Айове, может вызвать лавину эффектов, которые могут достигнуть высшей точки в дождливый сезон в Индонезии..."

А после прекрасного фантастического фильма "И грянул гром..." многие перенесли ассоциации с хрупкости климата на вероятную хрупкость истории развития Вселенной. (В общем то пока никем не доказанную. Чисто теоретическую.)

Кроме этого, дорогой читатель, нам понадобятся еще два научных термина. Это излучение Хокинга и функциональный интеграл Фейнмана.
 
Функциональный интеграл это, приближенно, не что иное как сумма возможных вариантов по всем мировым линиям. Определяется как предел конечномерного интеграла по пространству неких конечномерных аппроксимаций функций x(t) при стремлении размерностей этих аппроксимаций к бесконечности.(Инструмент, при помощи которого можно оценить количество энергии, переходящей в энтропию в каждый момент времени в нашей Вселенной.)

Излучение Хокинга.

Квантовая теория поля утверждает, что физический вакуум вовсе не является пустотой. Он представляет из себя постоянно рождающиеся и исчезающие флуктуации полей. Если рассматривать вакуум в поле неких внешних сил, к примеру - гравитационных, то при достаточно мощном гравитационном поле в вакууме рождаются пары частица - античастица. В дальнейшем они, (практически мгновенно) аннигилируют, восстанавливая "пустоту".

 Если подобное происходит вблизи горизонта событий черной дыры, то при этом возможен вариант, когда один компонент пары падает за горизонт событий, а второй улетает. Подобный процесс можно представить как некий "заем" энергии вакуумом у внешнего поля гравитации для "рождения" пары частица - античастица.

Улетевшая частица уносит с собой часть этой энергии, уменьшая тем самым энергию (и, заодно с этим и массу), черной дыры. Таким образом черные дыры с течением времени понемногу "испаряются". При этом, вблизи горизонта событий, из - за процесса постоянного рождения пар, должно наблюдаться определенного рода излучение. В основном - тепловое. (Энергия, необходимая для того, чтобы частица находящаяся на определенном радиусе в определенном гравитационном поле смогла улететь к наблюдателю.) Именно этот процесс и называется излучением Хокинга.

А все остальное, что только можно найти в книгах и на просторах интернета, - представляет из себя не более чем гипотезы и фантазии, излагаемые с той или иной степенью "научности" и "достоверности".

Рассмотрим теперь вероятные способы путешествий в прошлое.

* Перемещение на космическом корабле со скоростью быстрее скорости света.
 
Вне зависимости от конкретного способа достижения данного эффекта, можно выделить несколько особенностей подобного путешествия во времени. Прибытие путешественников в некую точку времени на космическом корабле точно не останется незамеченным аборигенами. И, хотя с большой долей вероятности их примут за инопланетян, - вмешательство самого факта прибытия корабля несомненно изменит историю. (Прибытие при этом возможно только в некую определенную точку времени, определяемую скоростью корабля и длительностью его полета. (Выйти "на ходу" не получится.)

* Путешествия при помощи "кротовых нор" - гипотетических внепространственных туннелей.
По аналогии с туннелированием частиц в квантовой теории поля, путешественника во времени можно будет рассматривать (в данном, конкретном случае) как некий пакет излучения Хокинга. (В этом случае, для сохранения суммарной массы Вселенной, эквивалент массы путешественника должен будет отправиться в его будущее.) В случае вмешательства его в развитие Вселенной, у него возможно сохранение воспоминаний о более ранней версии истории Вселенной. Прибытие, как и в случае с космическим кораблем, возможно только в некий определенный момент, обусловленный точкой выхода "кротовой норы".

* Перемещение некого механизма последовательно по всему непрерывному отрезку времени. (Уэллсовская "машина времени" или подобные ей.) Только в этом случае возможна остановка в любой точке времени. (При возможной поломке.)


Чарльз Стросс (писатель - фантаст) в своем творчестве полную сумму мировых линий всей Вселенной назвал "Последней библиотекой", а все доступные для редактирования наборы - "Библиотеками ответвлений".
"Последнюю библиотеку" при этом можно интерпретировать как фейнмановскую сумму по мировым линиям всех возможных вариантов истории.
В случае существования мультивселенной, к которому склоняются многие ученые, "Последнюю библиотеку" - можно рассматривать как нашу Вселенную, - (единственно воспринимаемую нами из всех Вселенных мультивселенной), а "Библиотеки ответвлений" - как все прочие Вселенные.

И так, находясь в "Последней библиотеке", имеем ли мы хоть какие - то свидетельства о возможном посещении нашего прошлого возможными путешественниками из прошлого?

Увы, но изредка мелькающие в печати сенсационные заявления о находках при археологических раскопках различного рода технических устройств не выдерживают критического анализа. На проверку оказываются либо газетными фейками, либо недосмотром изготовителей "древностей". Подобным же образом дело состоит и с самими "путешественниками во времени", периодически появляющимися на страницах средств массовой информации.
Рассмотрим историю двух из них.

Без сомнения, самой убедительной и самой загадочной из всех является история Эндрю Карлссин (Andrew Carlssin) о котором сообщил Weekly World News. Арестованный комиссией по рынку ценных бумаг (SEC) в марте 2003 года за проведение подряд 126 (!) биржевых сделок с высокой степенью риска. Вложив первоначально 800$ выручил в результате более 350000000$. Во время допроса признался, что прибыл из 2256 - го года.
WWN писали, что следователи "... не верят басням про машину времени. Но попытки найти упоминания о человеке по имени Эндрю Карлссин не увенчались успехом... Нет никакой информации о том, что он существовал до декабря 2002 - го года..." Проведя в тюрьме больше месяца он вышел, как только некий неизвестный внес за него залог в миллион долларов. В дальнейшем он должен был прибыть на встречу с адвокатом (2 - го апреля), но пропал. Позже появилась информация о том, что он скрывается в Канаде...

Эндрю Карлссин так же утверждал, что в канадской провинции Альберта находятся богатейшие нефтеносные залежи, из которых можно получать по 300 миллиардов баррелей в сутки.
 
Однако WWN специализируется на... информации о паранормальных явлениях, пришельцах и подобной...
К всему прочему выяснилось, что это была первоапрельская шутка...

В общем, как только нефтеносные разработки Канадской провинции Альберт дадут первые 300 миллиардов баррелей в сутки, можно будет считать данный случай путешествия во времени доказанным.

В России имелся свой путешественник. 19 октября 1991 года в городе Жирновск Волгоградской области умер Евгений Иосифович Гайдучок. Прибывший из 23 - го века.

Стремясь произвести впечатление на подругу, он угнал машину времени. Но в 30 - х годах 20 - го века машина сломалась. По неизвестной причине начала терять энергию. Поняв, что энергии на возвращение домой вдвоем, машине не хватит, Евгений отправил домой подругу, оставшись в 20 - м веке.
В начале он ожидал, что за ним отправят спасательную экспедицию. Однако со временем, поняв что стал частью истории, ждать перестал. Был взят в семью. Учился в Ленинграде на библиотекаря. Имеется сомнительная информация, что в преддверии Великой Отечественной войны "пророчествовал", оказавшись за это в заключении. Однако во время войны служил комиссаром (!) на аэродромах. Без ранений вышел на пенсию майором.

Вполне возможно, что подобная легенда для чего то понадобилась руководству майора, либо буйная фантазия, совместно со стрессами перенесенными на службе, подействовала определенным образом на психику.
Имеются упоминания о неких пророчествах, сделанных им уже после выхода на пенсию, но никакой подробной информации о них нет.
Показательным является и факт того, что точно зная его пространственно - временные координаты, ни родители, ни общественность не сделали даже попытки вернуть его в свое время. (На факте "пропажи" тела во время Великой Отечественной войны никто бы не стал заострять внимания. Списали бы как "безвести пропавший". Да и ранее можно было бы инсценировать нечто подобное.)

Из истории Гайдучка, (если принять ее за факт), можно сделать вывод о том, что история более гибка, чем мы, возможно, себе представляем.
Влияние некой информации на развитие процессов, вполне возможно, несколько переоценено. Всегда имеется определенный процент пророчествующих. Пророчества некоторых вполне могут даже совпадать с последующими событиями, - хотя бы случайным образом. Но дело в том, что подобных пророчеств никто никогда не принимает всерьез.

Более достоверно, когда сбываются несколько пророчеств подряд. На протяжении некоторого длительного времени.
(Например - Ванга. Однако тут наблюдается феномен иного характера.)

Подвергая строгой критике исторические события, нельзя не отметить, что некоторые из них трудно объяснить без влияния неких сторонних сил.
К примеру: Куликовская битва князя Московского Дмитрия Ивановича с Мамаем.

По разным оценкам войска Мамая превосходили силы Дмитрия Донского в 1,5 - 2 раза.
Тем не менее, потери в битве составили: у Дмитрия Донского - до половины войска; у Мамая - 8/9 (по утверждению "Задонщины":  "сам - девять") пришедших с ним:
"... всеми князи Ординьскими и со всею Татарьскою и Половецкою, наипаче же к сим многи рати понаимовал: Бесермены и Армены, Фрязи и Черкасы и Буртасы, с ними же вкупе в единои мысли и князь велики Литовъскыи Ягаило Олгердовичъ со всею силою Литовъскою и Лятьскою, с ними же въ единачестве и князь Олегъ Ивановичь Рязанъскый..." (Московский летописный свод конца пятнадцатого века.)

Что это действительно было? Божественное провидение? Выпадающая раз в жизни удача? Проявление гениальности полководца или действительно - вмешательство  неких "путешественников во времени"?
 
Фоменко и Носовский предполагают применение в битве огнестрельного оружия, - изготовленных из стволов дуба деревянных пушек.

В любом случае - это одна из поворотных точек развития мировой цивилизации. Событие, определившее судьбу России и всего мира.
Для нас, живущих здесь и сейчас, (даже при условии вмешательства в данном случае именно путешественника во времени), нет никакой разницы в том, что за силы вмешались тогда в ход истории.

Рассматривая факт исхода Куликовской битвы, и факт существования нас с Вами, уважаемый читатель, можно отметить, как факт, - неразрывность и логичность всех причинно - следственных связей данного временного блока развития нашей Вселенной.

Так что, не смотря на все предположения и гипотезы, приходится признать, что на сегодняшний момент нет более аргументированной, более обоснованной, (и имеющей хотя бы какое - то косвенное подтверждение) теории, объясняющей существующие особенности времени, чем созданные более века назад гением Альберта Эйнштейна Специальная Теория Относительности и Общая Теория Относительности.

Тик - так... Тик - так... Тик - так... Отсчитывают время старые часы. Человеческий гений без устали пытается постичь тайны природы. Понять, что из себя представляет, как писал Юлиан Семенов, - "... великое неизвестное, название которому - время..."