Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени

Бич Анатолий Макарович

Безусловно интересной является монография В.Я. Бриля {37}. Развивая теорию «сильно вытянутых струнообразных частиц», автор предлагает нам, по существу, единую теорию Материи. А в частности, доказывает независимость скорости света от скорости его источника. Что касается времени, то автор считает, что «время, как и пространство, — понятия основные для естественных наук, а как известно, основные понятия не определяются… (и поэтому) могут быть приняты лишь из соображений удобства…» Автор предлагает использовать (очевидно, ввести, как Ньютон? — А. Б.) понятие «идеального времени как некоего идеального эталона, без сравнения с которым невозможно судить, постоянен ли период того материального процесса, который положен в основу измерения относительного, неравномерного, зависящего от материального окружения реального местного времени».

Такое представление

о времени — это, может быть, типичный пример отрицания объективности реального физического времени.

И, конечно, это не научный курьез (тем более в основательной работе такого серьезного исследователя, как профессор Бриль). У такого понимания природы времени уходящая в глубь веков предыстория и знаменитые предшественники. Эта нигилистическая (если так можно выразиться) концепция времени существует в умах исследователей природы. Согласно этой концепции, в чистом виде никакого времени нет, а значит, можно за систему временного отсчета принять то, что удобно. Но сосуществует она и с субстанциальной концепцией ньютоновского толка. Например, в таких рассуждениях: если время — это некая невещественная субстанция, которая объективно существует, но на которую невозможно воздействовать, то за эталон времени можно принять некий периодический процесс, лишь бы он, с одной стороны, был удобен, ас другой — по возможности соответствовал реально текущему времени.

В пользу нигилистической концепции можно привести некоторые доводы, которые, однако, с позиций гипотезы локально-когерентного времени не выдерживают никакой критики. И об этом подробнее во второй главе.

Новую интерпретацию теории относительности разработал белорусский ученый А.Л. Клемец {38}. Автор, в частности, исходит из того, что «свет есть физическое явление, которому следует приписать совершенно самостоятельное существование». Говоря о преобразованиях Лоренца, А Клемец утверждает, что в них «речь идет не об абстрактном времени вообще, а о времени как характеристике движения светового сигнала по отношению к той или иной системе отсчета. Между тем, общепризнано, что теория относительности описывает пространство и время «вообще», т. е. все временные процессы, происходящие в той или иной системе отсчета: физические, биологические, социальные и т. п. Как же разрешить это противоречие между единичным и всеобщим? Вывод заключается в том, что физическое время «вообще» в своей основе определяется движением световых сигналов (или ему подобных), и только. То есть движение светового сигнала и физическое время «вообще» — это понятия тождественные… Физическое же время является основой, фундаментом для биологического, социального и прочих времен. Под физическим временем мы подразумеваем не время существования, а время сосуществования материальных объектов. Световой сигнал строит пространственно-временные отношения между телами, создает метрику. Ясно, что такое пространство-время может быть только относительным» {38}.

Я привел краткие, по необходимости, выдержки из работ авторов, которые придерживаются различных (иногда противоположных) точек зрения на проблему времени. И было бы крайне интересно знать, что же думают о времени всемирно признанные ученые, еще при жизни удостоенные звания великих.

Передо мной одна из книг Стивена Хокинга {39}. Сейчас он профессор Кембриджского университета, заведует кафедрой, которую когда-то занимал Поль Дирак, а ранее — Исаак Ньютон. Сама жизнь Хокинга — это удивительный подвиг: мощная интелектуальная деятельность на фоне неизлечимой болезни, лишившей его возможности двигаться. Подробнее представлять автора, наверное, нет необходимости. Область его интересов может быть охарактеризована его же собственными словами: «Моя цель — добиться полного понимания Вселенной…»

Книга, в основном, посвящена черным дырам и Вселенной в целом с позиций объединения квантовой механики и общей теории относительности. Автор также рассказывает об относительности времени, о замедлении времени у движущихся тел, о том, что на поверхности черной дыры время, с позиций удаленного наблюдателя, почти останавливается… И повествует Хокинг убедительно, с изяществом истинного профессионала. Это не удивительно. Хокинг — крупнейший специалист в области теории относительности. В главе «Стрела времени» автор пишет: «Увеличение беспорядка, или энтропии, с течением времени — это одно из определений так называемой стрелы времени, т. е. возможности отличить прошлое от будущего, определить направление времени. Можно говорить,

по крайней мере, о трех различных стрелах времени. Во-первых, стрела термодинамическая, указывающая направление времени, в котором возрастает беспорядок, или энтропия. Во-вторых, стрела психологическая. Это направление, в котором мы ощущаем ход времени, направление, при котором мы помним прошлое, но не будущее. И в-третьих, стрела космологическая. Это направление времени, в котором Вселенная расширяется, а не сжимается». Хокинг задает интереснейший вопрос: «Но что произошло бы, когда Вселенная перестала бы расширяться и стала сжиматься? Повернулась бы при этом термодинамическая стрела времени? Начал бы уменьшаться со временем беспорядок?» Автор интересно анализирует ситуацию. К его рассуждениям мы обязательно вернемся во второй главе.

С. Хокинг твердо опирается на фундамент классической теории относительности и, развивая ее, стремится сохранить ее чистоту.

Это проявляется и в его взглядах на сущность времени. С. Хокинг, разумеется, признает реальность физического времени. При этом, в полном соответствии с общей теорией относительности, он утверждает, что нет абсолютного времени: «Каждый индивидуум имеет свой собственный масштаб времени, зависящий оттого, где этот индивидуум находится и как он движется». «Пространство и время теперь динамические величины: когда движется тело или действует сила, это изменяет кривизну пространства и времени, а структура пространства-времени, в свою очередь, влияет на то, как движутся тела и действуют силы. Пространство и время не только влияют на все, что происходит во Вселенной, но и сами изменяются под влиянием всего (выделено мною — А.Б.), что в ней происходит».

С. Хокинг не анализирует (насколько мне известно) влияния отдельных физических процессов на те или иные характеристики времени. Сфера его интересов — более обобщенное понимание Вселенной. Именно поэтому трудно сказать, как он понимает изменение собственного времени тел при изменении их энергетического состояния.

Что же касается трех стрел времени С. Хокинга, то мне кажется, что как только мы поймем природу времени, отпадут не только некоторые обоснования их существования, но и само их количество.

И, наконец, Илья Пригожин — выдающийся бельгийский ученый (российского происхождения). Нобелевский лауреат, основатель термодинамики необратимых процессов. В одной из своих работ {40} Пригожин пишет: «Необратимость и неустойчивость жестко связаны между собой: необратимое ориентированное время может появляться только потому, что будущее не содержится в настоящем. Итак, мы приходим к выводу, что нарушенная временная симметрия является элементом понимания природы».

В этом отрывке прежде всего, интересно то, что Пригожин связывает само существование времени с необратимостью процессов и с нестационарным состоянием материи (с неустойчивостью). Это один из узловых моментов его теории. И. Пригожин сообщает миру об открытии им совершенно «нового» (как он полагает) времени. «Новое понятие времени — внутреннее время, в корне отличное от астрономического времени. Астрономическое время также можно измерить по наручным часам или с помощью какого-нибудь другого устройства, но оно имеет совершенно иной смысл, поскольку возникает из-за случайного наведения траекторий, встречающихся в неустойчивых динамических системах».

Итак, в отличие от тех ученых, кто особое достоинство своих представлений о времени видит в том, что на время можно воздействовать с помощью неких физических процессов, И. Пригожин утверждает, что внутренне время, по существу, и есть порождение самого физического процесса. «Кроме того, термодинамика приводит к новой концепции времени как внутренней переменной, присущей системе… (такая) интерпретация времени выходит за рамки традиционного физического описания системы». Я бы даже сказал, что она принципиально отличается от традиционных представлений, в которых время всегда только пассивный параметр, никак не участвующий в преобразованиях системы.

И. Пригожин вводит понятие «химических часов», и, если я правильно понял, для него «химические часы» и сам процесс, в котором появляется внутреннее время, неотличимы друг от друга. И это, конечно же, свидетельствует о том, что наивный реализм современных физиков, убежденных в том, что время существует параллельно с материей (хотя и взаимодействует с ней), подлежит пересмотру. Правда, и сам Пригожин допускает, что его внутреннее время принципиально отлично от времени астрономического, и это сразу же накладывает ограничение на фундаментальность его открытия.