Физика времени

Отсюда, между прочим, лишний раз видно, что собственное время всегда короче любого промежутка времени, измеренного по другим, не собственным часам: ведь интервал, а с ним и собственное время выражаются именно через разность.

Мы рисуем диаграмму путь—время, но не можем изобразить на листе бумаги псевдоевклидово пространство-время. Конечно, все дело в том, что сам лист бумаги — это евклидова плоскость. Отличие евклидовой плоскости от двумерного псевдоевклидова пространства-времени особенно хорошо видно, когда проводятся мировые линии света. На диаграмме путь—время — это лучи, составленные из точек-событий. Но в пространстве-времени интервал между любыми двумя событиями на мировой линии света равен нулю: так получается из нашего определения интервала. Мировые линии света имеют, можно сказать, нулевую длину в пространстве-времени. Поэтому равен нулю и интервал собственного времени между любыми со– событиями в истории луча света.

Конечно, никакие реальные часы нельзя заставить двигаться вместе со светом, со скоростью света. Но если часами считать сам свет, то эти часы не идут, они стоят — на них всегда один и тот же час собственного времени. Таковы свойства света: у него особые взаимоотношения с временем.

Бег времени

Знакомясь с событиями и мировыми линиями в пространстве-времени, мы многое узнали о том, что в действительности означает объединение времени и пространства в новую «независимую реальность», о которой говорил Минковский. В новой физике, познающей эту реальность, — немало старого, заимствованного из классической физики. Так, естественно, и должно быть. Но имеются в ней и совершенно новые, особые черты.

В первую очередь это — существование трех областей пространства-времени: мира событий нашего прошлого, мира событий нашего будущего и третьей области, где содержатся все остальные события, которые не имеют никакого отношения ни к нашему прошлому, ни к нашему будущему. В этом еще раз проявляется относительность времени,— точнее, невозможность существования абсолютного времени, которое было бы единым для всех систем отсчета, для всех наблюдателей, находящихся в различных лабораториях, и которое делило бы все события в мире только на общее для всех прошлое и общее для всех будущее (тогда в пространстве-времени были бы, как мы говорили, лишь две области).

В этой структуре, содержащей три области, время выступает на равных правах с пространством. Но все же оно играет свою собственную роль, и полного «поглощения» времени четырехмерием не происходит: отличие времени от пространства имеет неустранимый внутренний характер. Время не сводится просто к еще одной, дополнительной размерности пространства. В каком-то отношении — например, в том, что касается двух осей на нашей диаграмме путь—время, — различие между временем и пространством может маскироваться или действительно исчезать и не проявляться. Но уже и самые простые особенности мировых линий в пространстве-времени очевидным образом обнаруживают такие своеобразные качества времени, которые нельзя ни скрыть, ни устранить.

Действительно, мы можем находиться в одном и том же месте в какой-то инерциальной системе координат, и тогда наша мировая линия будет горизонталью на диаграмме путь — время. Но возможна ли вертикаль в качестве мировой линии? Нет, никогда, ни в какой системе отсчета мы не можем застыть во времени, остаться в одном его мгновении. И все дело, конечно, в том, что время не стоит на месте, а с ним и все в мире движется от прошлого к будущему — необратимо, безостановочно и только в одном направлении.

Но откуда у времени этот неудержимый бег с его неизменной направленностью? Это один из тех вопросов в физике, которые до сих пор остаются открытыми. Вопрос этот не решается теорией относительности, ни специальной, ни общей. Теория относительности — и это отчетливо звучит в высказывании Минковского — с большой глубиной и полнотой объясняет, описывает и анализирует те свойства времени, которые объединяют его с пространством, роднят с ним. Неудержимость и направленность — особенное, неповторимое свойство времени.

В предпоследней главе книги мы снова вернемся к этому и познакомимся с некоторыми гипотезами, стремящимися объяснить бег времени и его направление.

ГЛАВА 8 ВРЕМЯ И ТЯГОТЕНИЕ

Специальная теория относительности дала начало новой физике времени. Дальнейшие шаги к пониманию природы времени связаны с общей теорией относительности, которая углубила и расширила идею относительности времени.

Общая теория относительности родилась из размышлений над самыми простыми, но и самыми «принципиальными вещами», если вспомнить это выражение Эйнштейна. Почему время, решительно влияя на все явления природы, на все физические тела, само не испытывает в ответ никакого обратного влияния этих явлений и тел? Может ли время вообще существовать само по себе без всякой связи с физическими процессами в мире?