Таємниці фізики часу

28.07.2016 13:58 1

Таємниці фізики часу

Згідно основних теорій в фізиці, Всесвіт — це стійке освіту, в якому створюється тільки ілюзія руху часу. Однак деякі фізики сподіваються, що на зміну їй прийде теорія фізики часу.

Ейнштейн якось назвав свого друга Мікеле Бессо (Michele Besso) «кращим слухачем» наукових ідей в Європі. Вони разом навчалися в Цюріхському університеті і згодом співпрацювали в патентному бюро в Берні. Коли Бессо помер навесні 1955 році, Ейнштейн, знаючи, що його час добігає кінця, написав нині відомий лист родині Бессо. «І ось він покинув цей дивний світ трохи раніше за мене, — писав Ейнштейн про смерть свого друга. — Це не означає рівно нічого. Для нас, переконаних фізиків, розмежування між минулим, сьогоденням і майбутнім — всього лише незмінно стійка ілюзія».

Таємниці фізики часу

Затвердження Ейнштейна було не просто спробою втішити рідних його друга. Багато фізиків сперечаються про те, що позиція Ейнштейна грунтується на двох стовпах сучасної фізики: шедеврі Ейнштейна, загальної теорії відносності, і на Стандартної моделі фізики частинок. Що лежать в основі цих теорій закони симетричні в часі: тобто описувана ними фізика залишається незмінною незалежно від збільшення або зменшення змінної під назвою «час». Більш того, вони нічого не повідомляють нам про точку, яка визначається нами як «зараз» — заданому моменті (як він нам представляється), але досить невизначеному, якщо говорити про Всесвіт в цілому. Кінцевий позачасовий космос іноді називають «блокової Всесвіту» — статичним блоком з простору і часу, в якому будь-який перебіг часу або пересування в ньому імовірно має бути ментальним утворенням або іншою формою помилки.

Багато фізиків примирилися з ідеєю блокової Всесвіту, стверджуючи, що завдання фізика — описати, яка Всесвіт з точки зору окремих спостерігачів. Щоб зрозуміти розмежування між минулим, сьогоденням і майбутнім, ви повинні «зануритися в цю блокову Всесвіт і запитати:» Як спостерігач уявляє собі час? «», — Каже Андреас Альбрехт (Andreas Albrecht), фізик Каліфорнійського університету в Дейвіс і один із засновників теорії космічної інфляції.

Інші ж висловлюють різку незгоду, стверджуючи, що завдання фізики — пояснити не просто процес руху часу, але і його мета. Для них Всесвіт не статична. Час рухається фізично. «Я вже ситий по горло цієї блокової Всесвіту, — каже Авшалом Елітзур (Avshalom Elitzur), фізик і філософ, раніше працював в Університеті Бар-Ілан. — Я не вважаю, що наступного четверга буде мати ту ж основу, що і цей. Майбутнє не існує. Не існує! Онтологічно, його немає ».

Місяць тому близько 60 фізиків, а також кілька філософів і вчених з інших областей науки зібралися в Інституті теоретичної фізики Периметр в Ватерлоо, Канада, щоб обговорити це питання на конференції «Час в космології». Один з організаторів конференції — фізик Лі Смолін (Lee Smolin), відомий критик ідеї блокової Всесвіту (серед інших явищ). Його позиція пояснюється широкої аудиторії в книзі «Повернення часу» (Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe) і набагато більш спеціалізованому праці «Сингулярна Всесвіт і реальність часу» (The Singular Universe and the Reality of Time), написаному в співавторстві з філософом Роберто Мангабейра Унгером (Roberto Mangabeira Unger), також виступив одним з організаторів цієї конференції. У своїй останній роботі, відповідаючи на міркування Елітзура про відсутність конкретики майбутнього, Смолін пише: «Майбутнє нереально зараз, і не може бути ніяких остаточних фактів існування майбутнього». Що реально, так це «процес генерації подій майбутнього подіями сьогодення», — сказав він на конференції.

В аудиторії обговорювалося декілька питань: розмежування між минулим, сьогоденням і майбутнім; чому представляється, що час рухається лише в одному напрямку; фундаментально воно або стихійно. Більшість цих питань, що не дивно, залишилися невирішеними. Однак протягом чотирьох днів учасники конференції уважно слухали останні пропозиції щодо способу вирішення цих питань — і особливо про те, як нам примирити наше уявлення про рух часу зі статичної, здавалося б, передчасної всесвіту.

Час, загнаний під килим

Є кілька пунктів, щодо яких суперечок не виникає. Спрямованість, ми спостерігаємо в макроскопічному світі, досить реальна: чашки розбиваються, але не можуть спонтанно склеїтися, яйця можна збити, але в первісний стан вони вже не повернуться. Ентропія — міра хаосу в світі — завжди зростає, це факт, встановлений другим законом термодинаміки. Як ще в 19-му столітті зрозумів австрійський фізик Людвіг Больцмана, другий закон пояснює, чому події розвиваються в тому, а не в іншому напрямку. Це пояснюється стрілою часу.

Однак все ускладнюється, коли ми робимо крок назад і запитуємо, чому ми живемо у Всесвіті, в якій діє такий закон. «Що справді пояснив Больтцманн — це чому ентропія завтра буде більше, ніж сьогодні», — зауважив Шон Керролл (Sean Carroll), фізик Каліфорнійського інституту технологій, коли ми сиділи в барі готелю ввечері другого дня конференції. «Але якби цим ваші знання обмежувалися, ви б також говорили, що ентропія Всесвіту вчора була більше, ніж сьогодні, тому що всі засадничі динаміки абсолютно симетричні відносно часу». Значить, якщо ентропія будується на основних законах Всесвіту, а ці закони незмінно рухаються вперед і назад, то вона (ентропія) також схильна збільшуватися і в зворотному напрямку часу. Але ніхто не вірить, що ентропія діє в цьому напрямку. Розбиті яйця завжди виходять з цілих яєць, і ніколи не навпаки.

Намагаючись це зрозуміти, фізики припустили, що при виникненні Всесвіту рівень ентропії був дуже низький. В рамках цієї точки зору, яку філософ фізики з Колумбійського університету Девід Альберт (David Albert) назвав «гіпотезою минулого», ентропія зростає, тому що Великий вибух здійснив Всесвіт з виключно низьким рівнем ентропії. Вона могла тільки зростати. Гіпотеза минулого увазі, що всякий раз, коли ми розбиваємо яйце, ми здобуваємо вигоду з подій, що сталися майже 14 мільярдів років тому. «Що повинен пояснити нам Великий вибух: як виникли цілі яйця?», — Каже Керролл.

Деякі фізики стурбовані гіпотезою минулого більше інших. Спроба взяти те, що ми не розуміємо в сьогоднішньому будову Всесвіту, і пояснити це Великим вибухом, може здатися відходом від відповідальності, або замітання наших проблем під килим. Кожен раз, як ми посилаємося до початкових умов, «купка під килимом стає більше», — каже Марина Кортес (Marina Cortes), космолог з Королівської обсерваторії в Единбурзі і один з організаторів конференції.

Смоліну гіпотеза минулого представляється скоріше визнанням фіаско, а не корисним кроком вперед. Як він каже в «сингулярності Всесвіту»: «Що треба пояснити — це чому Всесвіт навіть через 13,8 мільярдів років після Великого вибуху не досягла рівноваги, яке за визначенням є найбільш імовірним станом, і що навряд чи вичерпується твердженням, що вона зародилася в менш ймовірне стані, ніж нинішнє ».

Інші фізики, однак, підкреслюють, що розробка теорій, що описують систему, спираючись на певні початкові умови, — в порядку речей. Теорія не повинна прагнути до пояснення цих умов.

Деякі фізики вважають, що гіпотеза минулого, за відсутності кращої, швидше є тимчасовим варіантом, ніж остаточною відповіддю на питання. Можливо, якщо нам пощастить, вона вкаже на більш ґрунтовне рішення. «Багато хто говорить, що гіпотеза минулого — це просто факт, який нічим неможливо пояснити. Я не виключаю такої можливості », — каже Керролл. «На мій погляд, гіпотеза минулого — це ключ, який може допомогти нам розробити більш зрозумілу картину Всесвіту».

Следующая новость
Предыдущая новость

Свадебные торты в каравайном доме «Март» — произведение искусства! Долгожданные клубные игры в интернете Изготовление наружной рекламы Процедура покупки недвижимости в Испании Щедрые отдачи от лучших игровых устройств

Последние новости