Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени

Бич Анатолий Макарович

Причин этого у Эйнштейна, очевидно, было несколько. Может быть, одна из них заключалась в том, что слишком близко (по времени) было ньютоновское понимание абсолютного времени и подспудно постоянно довлела внутренняя потребность дистанцироваться от Ньютона.

Переход от абсолютного времени к относительному на первоначальном этапе создания релятивистской физики был не просто новым, а в какой-то мере и потрясшим воображение. Возможно, поэтому и сам Эйнштейн так много уделял внимания относительности времени.

Но, все-таки эта причина не могла быть главной. Впоследствии Эйнштейна захватили идеи взаимозависимости гравитации и кривизны пространства-времени, и тут собственно время не было главным объектом внимания ученого. Потом Эйнштейн трудился над квантовой теорией и единой теорией поля, и работа по изучению сущности

времени была отодвинута в сторону.

Как бы то ни было, но великий физик, которому, казалось бы, и нужно-то было сделать всего маленький шажок, чтобы разобраться в природе времени, этого шага не сделал. Может быть, существует еще одна причина, возможно, не самая главная, но достаточно глубокая и мировоззренческая. Как реликт прошлого, над всеми физиками — современниками Эйнштейна (да и над многими сегодняшними) витала (и витает) тень представления о времени как о некой единой мировой универсальной сущности (или субстанции). Удивительным образом это представление сочетается с пониманием относительности времени. Все знают, что время различных тел сопоставимо только с учетом факторов относительности. Но ведь это если сопоставлять… А если время существует где-то там, в безбрежной Вселенной, и никаким наблюдателям до него нет дела? Тогда как? И вот за спиной физиков, как призрак прошлого, незримо и негласно маячит и воздействует представление не просто об универсальном по природе времени, но о едином мировом времени, которое существует как бы само по себе (пока его не оценивают через критерии относительности или пока не воздействует на него изменяющееся гравитационное поле). И существует такое время как бы параллельно с материей (веществом), и хотя и взаимодействует с материей, но генетически, т. е. по происхождению, с ней не связано.

Не знаю, ощущал ли Эйнштейн присутствие этого «призрака» у себя за спиной. Но если нет, то как объяснить, что Эйнштейн допускал возможность существования времени без материи? Напомним, что ньютоновская физика также считала, что Мир — это пространственно-временное «вместилище» всего сущего, независимое от материи.

Вот что пишет У. Каспер: «…частная и общая теории относительности не отказывают»! от представления о том, что пространство-время может существовать независимо от материи». У. Каспер как бы оценивает это представление с современных позиций: «В настоящее время… это фундаментальное предположение выглядит недостаточно обоснованным». И далее несколько пессимистично завершает фразу: «Однако вряд ли мы можем предложить другую структуру теоретической физики и указать то место на пути развития этой науки, начиная с которого она могла бы отклониться от выбранного ею магистрального пути» {41}.

Можно предположить, что Эйнштейн и его строгие последователи допускали относительную независимость времени от материи, так как наделяли пространство гравитационными свойствами. Получается, что если пространство может изменяться-искривляться (а пространство и время существуют как бы в неразрывном единстве), то и время, следовательно, может изменяться без участия материи.

Допуская, что время может существовать без материи, Эйнштейн не обратил внимания на состояние материи, из которой состоит сам физический объект, собственное время которого может изменяться в зависимости от скорости и гравитации. Странно это, хотя Эйнштейна можно понять. Ко времени создания специальной теории относительности только-только появилась первая модель атома Э. Резерфорда, а в год завершения общей теории относительности не было еще ни разработанной теории поля, ни представлений о физическом вакууме. В его абстрактную, практически идеализированную модельвзаимоотношений скорости и времени, гравитации и пространства-времени конкретное состояние реальных тел просто не вписывалось. Из всех возможных физико-химико-механических взаимодействий, которые могли бы изменить собственное время объекта, в классической теории относительности участвует только гравитация. Еще более странно, что законсервированное отстранение собственного состояния тела от его собственного времени вполне устраивает современное видение времени.

Итак, выбрав в качестве исходной базы теорию относительности Эйнштейна, мы выдвигаем наше первое концептуальное положение, отличное от классического представления теории относительности: время не может существовать независимо от материи.

Второе

нашеконцептуальное положение можно сформулировать так:собственное время любого материального субъекта Вселенной зависит, кроме всего прочего, и от состояния самого субъекта, а именно от энергии внутренних процессов, протекающих в субъекте.

Уже не в первый раз мы используем термин «собственное время». При всей кажущейся очевидности это понятие совсем не простое. Собственное время — это пространственно-временной интервал между двумя событиями; происходящими в объекте (с объектом), т. е. двумя точками, взятыми на траектории движения материального объекта (тела). В этом случае собственное время тела измеряется по часам, совмещенным с телом (по часам системы отсчета, относительно которой тело покоится), или по часам инерциальной системы, относительно которой движется тело. В соответствии с величиной скорости тела относительно системы отсчета его собственное время будет тем более замедленно, чем больше эта относительная скорость, чем ближе она к скорости света; при этом временной интервал на часах движущегося тела будет растянут по сравнению с собственным временем покоящегося тела, а темп его времени — замедлен.

Если с первым концептуальным положением сегодня, как мне кажется, согласны большинство физиков и философов (на это намекал и У. Каспер) и это положение можно оставить без специальной аргументации, как постулат, то второе положение требует обоснования.

При самом общем подходе можно отметить, что Вселенная проявляет себя наиболее полно и вездесуще (наиболее фундаментально), во-первых, через гравитационные взаимодействия, а во-вторых, через энергосущность всех без исключения процессов и явлений как на макро-, так и на микроуровнях. То есть Вселенная выражает себя через гравитацию и другие материально-энергетические проявления. [14]

14

14 Между прочим, именно Эйнштейн был крестным отцом такого взгляда на поле гравитации, в соответствии с которым оно признается материальным. Рад ученых, однако, считают, что гравитационное поле не материально, а является отражением метрических свойств пространства-времени.

Важным для аргументации второго постулата является утверждение о том, что внутренняя энергия тел не является величиной сохраняющейся ни относительно скорости тел, ни относительно гравитации. Это, попросту говоря, значит, что при изменении скорости тела или при изменении гравитационного воздействия на тело его внутренняя энергия также изменяется. Если относительно гравитации это кажется более или менее очевидным, то вероятность влияния скорости на внутреннюю энергию движущегося тела вызывает внутреннее возражение или настороженность.

Если вы не очень искушены в физике, то интуиция и здравый смысл услужливо подсказывают ответ: внутренняя энергия тела является величиной, сохраняющейся относительно скорости движения, т. е. не зависит от скорости, поскольку движение и покой тела зависят от того, с чем мы их сравниваем. Казалось бы, это очевидно. Ведь материальная система не знает, что мы рассматриваем ее относительно той или иной системы отсчета; какое дело до этого, например, интенсивности ядерных процессов или химических реакций, происходящих в теле; казалось бы, это их сугубо личное дело. Увы, интуиция и здравый смысл в очередной раз готовы подвести нас. Вроде бы очевидно, но это также очевидно, как для наших далеких предков было очевидно, что Земля плоская (в самом деле, что могло быть для них нелепее, чем круглая Земля, — ведь на противоположной стороне шара пришлось бы ходить вниз головой, да и дождь будет идти снизу вверх).

Но дело, однако, не только в интуиции. В 1900–1905 гг. под руководством А. Пуанкаре были проведены работы, которые убедительно показали, что процессы, протекающие на Земле, не зависят от движения Земли. Как это понимать? Опыты А. Пуанкаре как будто бы подтверждают наше интуитивное ожидание независимости внутренней энергии от скорости движения… Секрет, однако, в том, что скорость движения Земли по орбите составляет всего 0,0001 скорости света, т. е. скорости эти совершенно несопоставимы. И все-таки сомнения остаются.