Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени

Бич Анатолий Макарович

Я должен обязательно отметить, что мои заключения о генетической зависимости времени и энтропии не являются, очевидно, пионерскими. Честь первой попытки соотнести направление времени с направлением термодинамических процессов по праву принадлежит Людвигу Больцману (1844–1906).

Итак, все основные проявления времени, в том числе направленность хода и его интенсивность, обусловлены движениями- взаимодействиями материи на элементарном уровне, т. е. с участием всех элементарных частиц, полей, атомов и молекул. А как же макродвижения, как же взаимодействия макротел? Неужели они никак не участвуют в формировании времени и никак не отражают его? Участвуют и отражают! Только нужно помнить, что, во-первых, все макродвижения и все взаимодействия макротел — это

вторичные проявления микродвижений-взаимодействий и в этом смысле они только отражают состояние микромира, т. е. являются, в определенной степени, мерой движений материи на микроуровне. А во-вторых, они менее усреднены, а следовательно — менее точны.

Кроме того, более или менее точно отражают ход времени только природные макродвижения, которые характеризуются периодичностью (цикличностью) и постоянством своих проявлений (например, движения планет). Именно поэтому люди в свое время создали, например, лунный календарь, а мы и сегодня при необходимости определяем время по Солнцу.

Очень интересно, что до сих пор некоторые исследователи (не только философы, но и физики) не усматривают органической связи между реальным физическим временем и показаниями времени на часах.

Современный философ JI.JI. Злотников, желая сделать комплимент ученым древности, пишет: «Что касается определения времени, то здесь античная наука оказалась на высоте. В этом можно убедиться, анализируя следующие выводы Эпикура — наследника идей Демокрита: «Время не поддается такому расследованию, как все остальные свойства предметов… Надо обращать внимание лишь на то, с чем мы связываем наш предмет и чем его измеряем… Связываем мы его с такими вещами, как день и ночь, части дня и ночи… и, выделяя умом в этих вещах особое случайное свойство, называем его временем».

Хочу обратить внимание, что Эпикур, хотя и связывает время с реальными и периодическими проявлениями природы, но, тем не менее, считает, что эти «вещи» случайным образом связаны с понятием времени. Это нашему ученому автору, видимо, нравится. Он, очевидно, считает, что время — это нечто, существующее независимо от реальных природных событий. Недаром он считает такие принятые в теории относительности понятия, как «ход времени», «скорость протекания времени», «замедление времени», ничем иным, как абсурдными терминами.

В таких представлениях достаточно четко прослеживается «нигилистическая» концепция времени — полное отрицание времени как реального природного явления. Нет в такой концепции никакого времени — ни природной субстанции (материальной или внематериальной), нет и времени как вторичного проявления материи. Есть только время как придуманная людьми абстракция.

Есть много публикаций, в которых обличаются попытки свести время к показаниям часов. Особенно в этом преуспели философы. Конечно, не нужно абсолютно отождествлять реальное время и его фиксирование часами, но не нужно и противопоставлять то и другое, тем более, в принципиальном плане.

Так, А. Ефимов, утверждая, что и ритмика всех процессов, и период «некоторого циклического процесса» будут замедляться, когда процесс окажется в точке с повышенным потенциалом, одновременно предостерегает, что «это еще не означает, что время с потенциалом… течет медленнее, чем вдали от полей тяготения» {32}. То есть уважаемый автор не видит прямой непосредственной связи между проявлениями материи (под влиянием гравитации) и местным (локальным) временем.

Меня давно беспокоил вопрос о том, отреагируют ли (и если да, то почему) часы на изменение местного времени. Разумеется, я имею ввиду не то местное (поясное) время, которое декретами устанавливают правительства, а реальное физическое время, которое может быть различным в разных точках пространства и которое не подвластно даже самому грозному правительству.

Ситуация осложняется тем, что существуют часы, в основе которых заложено использование самых разных природных явлений (процессов), различные теоретические предпосылки, а также совершенно непохожие конструктивные принципы.

В наиболее древних солнечных часах используется

движение солнечной тени от вертикального столба. Скорость этого движения зависит от скорости вращения Земли вокруг своей оси. С помощью солнечных часов можно узнавать время с точностью до нескольких минут. Часы водяные и песочные основаны на относительно равномерном вытекании через узкую трубку воды или песка. Точность этих часов невелика — за сутки они отстают или уходят вперед примерно на десять минут. Первые механические часы появились в Италии в XIII веке. Вращение горизонтального вала осуществлялось за счет намотанной на вал веревки, к которой привешивалась гиря (разумеется, были и стрелки, и регуляторы для равномерного и замедленного вращения вала). С XV века появились пружинные часы, тут роль веревки с гирей исполняла уже пружина. Через полтора столетия с помощью таких часов замеряли уже секунды. Первые маятниковые часы были изготовлены в 1656 г. (X. Гюйгенс). В основе их лежит открытие Галилея о том, что качания маятника исключительно равномерны и могут происходить длительное время. Именно Галилей предложил измерять время путем счета колебаний маятника. Лучшие маятниковые часы отсчитывают время с погрешностью не более сотых и тысячных долей секунды за сутки. Наконец, часы атомные — гордость XX века. В этих часах используются «строго периодические колебания электромагнитных волн, испускаемых атомами или молекулами. Точность атомных часов — миллиардные доли секунды в сутки.

Во всех этих часах, несмотря на большие отличия, есть нечто общее. Часы — это устройства, в которых либо повторяются с определенной периодичностью, либо протекают с определенной последовательностью и скоростью некие процессы. Так, с определенной периодичностью колеблются маятники и излучают волны атомы или молекулы. С определенной скоростью перемещается тень от Солнца, вытекают из отверстий вода и песок и разжимается пружина. Есть и различные конструктивные элементы, выполняющие сходные функции. Например, у маятниковых часов роль колебательной системы играет маятник, заводной механизм — это гиря или пружина. А например, у часов атомных колеблющийся вектор электрического поля волны служит маятником, сами же излучающие атомы являются как бы колебательной системой.

Поскольку мы ставим перед собой цель разобраться, будут ли реагировать самые различные часы на изменения темпа времени, то для нас вопрос о том, как связаны часы с теми или иными природными процессами, является очень важным.

Возьмем для начала пружинные часы. Казалось бы, работа сжатой пружины зависит только оттого, насколько ее предварительно сжали, от ее конструктивных параметров и от материала, из которого она изготовлена. (При этом мы предполагаем, что некий регулятор равномерности движения пружины работает идеально.) Будут ли пружинные часы реагировать на изменение темпа времени, если, например, мы перенесем их с поверхности моря высоко в горы? Казалось бы, мы должны допустить, что часы этого просто не заметят. В действительности — часы отреагируют. Не заметим этого мы, потому что у часов небольшая точность показаний, а у нас нет возможности сидеть в горах и ждать десятки лет или даже сотни тысяч лет, пока наши часы убегут вперед хотя бы на одну секунду по сравнению с синхронизированными часами на берегу моря. Каким же образом пружинные часы «узнали», что локальное время в горах более ускорено по сравнению со временем на побережье?

Дело в том, что сжатая пружина характеризуется энергией упругости. Упругая энергия по происхождению зависит от силы взаимодействия между атомами в материале пружины. И в то же время взаимодействие атомов в пружине является комбинацией электрической и кинетической энергий на квантовом уровне. А эти виды энергии не могут не отреагировать, если в той локальности, где они находятся, изменится потенциал гравитационного поля. Достаточно поднять часы в горы, как при прочих равных условиях изменится гравитационное притяжение. Возможно, пружинные часы отреагируют и на изменение электромагнитного поля, и на приращения внутренней энергии, вызванные другими причинами.