Природа времени: Гипотеза о происхождении и физической сущности времени
Шрифт:
В соответствии с этим выводится закон сохранения энергии. Он следует из «независимости законов движения от выбора начала отсчета времени». Или еще… Он следует из представления о том, что время обладает симметрией, что оно однородно.
Иными словами, то, что в 1918 г. предложила фрау Нетер, совершенно определенно покоится на ньютоновской физике, на «непоколебимой» вере в то, что время во Вселенной абсолютно, т. е. неизменно и постоянно, всегда и в любой точке пространства.
Позвольте, господа, но ведь после того как была опубликована и получила всеобщее признание общая теория относительности Эйнштейна, от концептуальной базы теоремы Нетер ничего не остается. Идея однородного времени оказалась смертельно раненной. Смертельно — да, но вот агония тихо и незаметно продолжается уже 85 лет. В чем тут дело? Интереснейший вопрос, и затрагивает он несколько аспектов. Конечно же, это инерция мышления. И сегодня на школьном уровне все знают, что закон сохранения энергии непоколебим. Но и большинство преподавателей физики из школ и лицеев, которые знают, что концептуальная база закона поколеблена, даже они не допускают сомнения в истинности самого закона. Попробуйте их слегка разубедить, и в их глазах вы сразу же превратитесь в чудака и вряд ли когда-нибудь «отмоетесь». Ибо кто же не знает, что если этот закон неверен, то в мире наступит хаос, так как окажутся непостоянны сами законы природы, словом, все представления о Вселенной рухнут, так как исчезнет опора. [39]
39
39 …В один из прекрасных дней, когда я только-только придумал свою гипотезу, я встретил знакомую журналистку и доверительно шепнул ей, что я свел счеты со временем в том смысле, что я единственный в нашем доме, а может быть (страшно подумать), и на всей нашей улице, кто знает, что это такое. «Прекрасно!» — ответила она. Внимательно на меня посмотрела и отодвинулась, потом еще отошла как бы на безопасное расстояние и не без иронии спросила, а не изобрел ли я заодно и вечный двигатель.
Наверное, она все-таки умница, эта моя знакомая, ведь стоит только допустить, что время неоднородно, как тут же необходимо допустить и возможность создания вечного двигателя.
И я готов бы и покаяться в том, что в рамках моей гипотезы время неоднородно, но такой благородный жест мне не положен по чину, ибо честь первооткрывателя этого «утверждения» принадлежит, наверное, Эйнштейну — оно прямо следует из общей теории относительности, так как согласно этой теории поле гравитации во Вселенной неоднородно. В соответствии же с неоднородностью поля неоднородно и время (правда, именно об этом следствии общей теории относительности физики говорят сдержанно, как бы не очень уверенно).
Так, все-таки, что же происходит? С одной стороны, концептуальная основа закона сохранения энергии не верна, но, с другой стороны, правы и читатели-непрофессионалы, и физики, которые знают, что закон сохранения энергии действует, что хаоса в мире нет; права и журналистка, которая (как ни странно) догадывается, что, несмотря на то, что время теоретически неоднородно, вечный двигатель построить невозможно. Итак, база неверна, а закон верен…
В чем дело? «Некоторых физиков-теоретиков это видимое противоречие так беспокоит, что они готовы отказаться от общей теории относительности и вернуться к теории относительности специальной» {10}, где время однородно. Думаю, однако, что поезд уже ушел. Думаю, что это противоречие может быть разрешено с помощью представлений, принятых в рассматриваемой гипотезе.
Время во Вселенной, во-первых, локально-когерентно, т. е. обладает одинаковыми свойствами в пределах некоего объема пространства, и, во-вторых, время условно-когерентно (квазикогерентно),т е. условно одинаково в пределах каждой гравитационно-связанной системы.
И это позволяет сформулировать еще одно следствие:закон сохранения энергии абсолютно справедлив в пределах каждой когерентной системы и условно справедлив в пределах каждой квазикогерентной системы в той мере, в какой в этой системе однородно и неизменно время.
Закон сохранения энергии, и сегодня все еще как бы опирающийся на классическую механику, т. е. на абсолютное время, не является абсолютно строгим и не нарушаемым. Он кратковременно нарушается (или как бы нарушается) в вакууме, он «в обычном смысле не применим к расширяющейся Вселенной» {15}. Он при — знается строго справедливым только для замкнутых систем. [40] Нужно было бы, вероятно, говорить не о сохранении энергии в пределах замкнутой системы, а о законе непрерывности… Непрерывности потоков взаимодействий, которые привносят в систему, с одной стороны, воздействия, понижающие ее энергосодержание, и потоков, которые, с другой стороны, повышают ее энергосодержание. При этом отпала бы необходимость в фиговом листке, которым является понятие замкнутой системы. Ибо «…два выражения: закон сохранения и закон непрерывности — являются двумя различными формулировками одного и того же закона, смысл которого состоит в том, что определенная физическая величина не может возникнуть и не может быть уничтожена; она просто перемещается в пространстве». Атак как в общем случае взаимодействия — это процессы динамические, то им должна быть свойственна и инерционность.
40
40 Но пусть кто-нибудь не пожалеет своих сил и времени и назовет мне во Вселенной хотя бы одну-единственную материальную систему, которую можно было бы считать совершенно замкнутой. Нет таких реальных систем. Все дело, конечно, в степени, но реальных таких систем нет. Ограничения закона сохранения энергии рамками замкнутой системы — это удобно, но совершенно условно.
Иными словами, сохранение энергии в относительно замкнутой системе должно рассматриваться с учетом определенного интервала времени.
Неизбежность нарушения закона сохранения энергии в условиях неоднородного пространства-времени до казана В. Марковым {25}.
Закон сохранения энергии тем более справедлив, чем более в системе стабильно и однородно гравитационное воздействие. Поэтому нарушения закона сохранения энергии в реальных условиях неоднородного времени в реальной (относительно замкнутой) системе минимально возможны вблизи центра когерентности каждой гравитационно связанной системы. А максимальное нарушение этого закона возможно в вакууме, где наиболее слабо и переменно поле гравитации. И не случайно, фактически, ученые это и отмечают. В вакууме — в межгалактическом пространстве — кратковременные как бы нарушения закона сохранения энергии приводят к появлению-исчезновению виртуальных частиц.
Но даже в межгалактическом вакууме вряд ли правильно говорить о кратковременных нарушениях закона сохранения энергии, ибо возникают виртуальные частицы не потому, что ниоткуда или из ничего берется энергия, а потому, что в квантовом вакууме в перераспределении энергии участвуют микролокальные неоднородности времени, играющие роль быстродействующих аккумуляторов-генераторов энергии.
В условиях космического вакуума, когда отсутствует стабилизирующее влияние гравитации на кривизну пространства-времени, нулевая (или почти нулевая) кривизна испытывает постоянные микролокальные колебания относительно некоего среднего состояния. Это и есть спонтанное микролокальное искривление пространства-времени в вакууме и одновременно изменение собственного времени в микролокальностях, что и обусловливает перераспределение энергии — своеобразное «кипение» вакуума.
Когда в микролокальности увеличивается радиус кривизны (как бы снижается напряженность пространства-времени), тогда происходит выброс энергии в виде возникающих (словно бы из ничего) гипотетических виртуальных частиц.
Когда в микролокальности уменьшается радиус кривизны, тогда поглощается энергия, ее и отдают (ценою своей жизни) виртуальные частицы.
Таким образом, можно констатировать, что квантовый вакуум — это непрерывное дрожание пульсация микролокальных искривлений пространства-времени и непрерывное изменение собственного времени в каждой микролокальности и, как следствие всего этого, постоянное перераспределение энергии, что и обусловливает как бы непрерывное рождение и «мгновенную» смерть виртуальных частиц. Это не что иное, как пульсация собственного времени в микролокальностях вакуума.
При таком понимании природы вакуума отпадает необходимость в «мифическом» толковании условий появления виртуальных частиц (в том смысле, что «ниоткуда», «из ничего» берется энергия для их рождения).
Более того, при таком понимании роли микролокальных искривлений пространства-времени вообще отпадает необходимость допускать существование мифических виртуальных частиц, не фиксируемых по определению, но производящих своим появлением и исчезновением определенные эффекты. Ибо эффекты эти как раз и могут быть результатом микролокальных возмущений пространства-времени.
И, конечно же, и в вакууме нет нарушения закона сохранения энергии, нужно только учитывать при этом свойства неоднородного времени — его локальность.
Что касается вечного двигателя, то он абсолютно невозможен, только если время однородно. Но мы-то знаем, что это не так.
В условиях неоднородного времени можно принять гипотетическое допущение о направленном перетекании энергии и на этом основании прогнозировать создание некоего двигателя с «дармовой» энергией. Возможно ли его практическое осуществление, и не будет ли он бесперспективен с экономической точки зрения?
В соответствии с гипотезой, темп (или ход) времени в различных локальностях Вселенной может значительно различаться. От минимального у остывших и, возможно, сколапсировавших объектов до максимального — в локальностях межгалактического вакуума и, возможно, в тех объемах пространства, где происходит взрывоподобное превращение энергии вещества в энергию излучения. Но он никогда не может быть равным нулю и никогда не может быть бесконечным. Бессодержательным представляется словосочетание «время остановилось», также как и выражение «время повернуло вспять» (бессмысленность этих понятий на глубинном уровне обусловлена тем, что материя всегда в движении, а движение всегда связано с энергией, энергия же движения может быть большой или малой, может стремиться к нулю, но отрицательной не бывает).