|
Модели времени.
Измерение времени. Машина Времени.
Время подобно воде – не случайно сравнивают его с рекой, в которую, как
известно, нельзя войти дважды: время так же текуче и неумолимо.
Время подобно песку. Ход времени что неслышный шелест песка в дюнах.
Время, как и песок, уходит сквозь пальцы, песчинка за песчинкой, миг за мигом.
Время подобно всепожирающему огню. Порой, кажется, пламя утихает, время
замедлило свой бег, порой время проносится стремительно и беспощадно, словно
пожар.
Время подобно воздуху, оно так же неощутимо, абстрактно и естественно.
Проблема
Проблема
времени и его свойств всегда представляла большой интерес и для философов, и
для естествоиспытателей. Представления о времени для тех и для других различны,
также как различны цели. До сих пор время остаётся загадкой, по крайней мере, с
уверенностью никто не может утверждать, что
есть время. Тем не менее, ответ на вопрос, что такое время, необходим.
С.А.
Аскольдов пишет, что дать ответ на этот вопрос – это то же, что ответить на
вопрос, что такое изменение. "Изменение, во всяком случае, составляет
корень или сущность времени... Изменение же можно определить как единство
исчезающего, пребывающего и появляющегося. Иными словами, изменение есть
единство прошлого, настоящего и будущего... Если
нет времени, то нет и изменения, если нет изменения, то нет и времени.
Именно тройственность времени и всякого изменения обнаруживает во времени
другую его особенность, а именно проникающее его единство изменяющегося
бытии".
Две
древнейших модели времени, две геометрические метафоры – круг и линия. Круг,
или циклическая модель, связана с отождествлением времени и движения небесных
тел. Через большой промежуток времени (по Платону, тридцать шесть тысяч лет)
цикл повторится, и время вернётся к своему началу. Символом этого принципа
являются солнечные часы. Время мыслится как несовершенное подобие вечности. Мир
поднебесный равновесен (в отличие от небесной неизменности), и в постоянная
смене противоположностей как раз и возникает время.
Линейная
модель ставит акцент на необратимости времени, так как время тесно связано с
движением. Движение есть форма времени, переведённого на язык пространства.
Отождествление времени с циклическим движением Вселенной ведёт к выводу о
множественности времён, с самой небесной
сферой – игнорирует пребывание небесной сферы во времени (Аристотель).
Поскольку время представляется именно каким-то движением и изменением,
постольку понятие движения – основное при анализе проблемы времени. Время не
быстрее самого быстрого движения и не медленнее самого медленного, время вообще
не обладает скоростью, лишено этой важнейшей характеристики движения, поэтому время не есть движение.
Физическое время – это движение, измеренное движением, то есть раздробленное и разделённое
в чужеродной среде пространства (Аскольдов).
Линейная
модель времени породила понимание времени как четвёртой оси пространства,
четвёртого измерения. Совокупность трёхмерного пространства и времени,
перпендикулярного этому пространству и пронизывающее его, образует пространство
четырёхмерное. Трёхмерное пространство статично, потому абстрактно,
умозрительно. Движение во времени (покоиться во времени невозможно, это
специфическое свойство временной оси) обусловливает четырёхмерную реальность.
Следствием
попытки объединить эти два древнейших образа явилось возникновение
спиралевидной модели времени. Время здесь так же необратимо, как и в линейной
модели, но есть иллюзия обратимости: всё повторяется (как в циклической
модели), но на ином уровне, другом витке спирали. Модель требует более
подробного изучения, так как утверждает собственную трёхмерность времени, то
есть использует дополнительные, уточняющие и классифицирующие признаки,
характеристики самого времени.
Представления
о времени различны, также как различны цели, повторимся. Время – понятие
фундаментальное, задействовано во всех областях человеческого знания. Концепций
времени множество. Мы говорили о моделях, как нам кажется, наиболее актуальных
для изучения времени в естествознании.
Далее будем
говорить о двух концептах, тесно связанных с понятием времени и с моделями, о
которых мы уже говорили. Речь идёт о часах, основном способе адаптировать время
к человеческой цивилизации, и машине времени, которая является к тому же и
концептом эпохи – рубежа XIX-XX веков. Речь идёт о двух операциях со временем:
подсчётом (внешняя характеристика, своеобразное описание) и исследованием
(попытка посмотреть на суть процесса времени, исследовать его изнутри).
Измерение
Человек
всегда стремился понять сущность времени, спроецировать в уже известную
систему, измерить и тем самым получить возможность использовать его, управлять
им. Способов измерить время множество; основных и наиболее часто используемых
два: календарь и часы.
Появлением
календаря мы обязаны циклической модели времени. Основной принцип прост:
вычленяется период (в математическом понимании слова) – год, годовой круг, в
течение которого друг друга сменяет несколько месяцев, число которых
определяется нуждами общества.
Более
подробно остановимся на втором способе измерить время – часах. Для измерения
времени можно использовать равномерное поступательное или вращательное движение
и периодические колебания; мерилом времени в этих случаях будет соответственно
пройденный путь (или перемещение), угол поворота или число колебаний.
Первым
устройством, с помощью которого человек измерял время, были солнечные часы. Уже
в середине третьего тысячелетия до нашей эры в качестве простейших часов
использовался гномон. В Древнем Египте и Греции время отсчитывали по солнечным
часам с горизонтальными или вертикальными циферблатами. В Самарканде в первой
половине XV века Улугбек построил солнечные часы высотой около пятидесяти метров. В средние века в Европе значительное
распространение получили часы с вертикальным циферблатом.
Ещё в
Египте время определялось по звёздному небу: наблюдается движение звёзд через
меридиан, а положение звёзд сверяется с картой звёздного неба и таблицами, где
место нахождения определённых звёзд было расписано для каждого из часов ночи.
Наряду с
солнечными часами уже во втором и первом тысячелетия до нашей эры в Индии,
Египте, Китае и Греции строились водяные часы, которые показывали время и днём,
и ночью. Простейшие водяные часы представляли собой сосуд со шкалой,
проградуированной в единицах времени. В сосуд капля за каплей поступала вода из
наполненного до краев (из внешнего источника) резервуара. Постоянство давления
воды в резервуаре обеспечивало равномерное наполнение сосуда и равномерное
повышение уровня воды в нём, отмечаемое по шкале. В Древнем Китае принцип был
несколько иной: вода, вытекая из резервуара, накапливалась в сосуде,
установленном на весах, а стрелка весов передвигалась на очередную
"ке" – китайскую меру времени. Водяные часы применялись во многих
странах вплоть до XVIII века, прототипом их служили часы, созданные около сто
пятидесятого года до нашей эры Ктесибием.
Равномерное
движение положено в основу функционирования и некоторых других типов часов, в
том числе песочных (наиболее ровный песок получался из толчёного мрамора).
Китайские огневые часы представляли собой палочку, слепленную из растёртого в
порошок (для равномерного сгорания) дерева и смолы, которую устанавливали в
чашу весов со шкалой и поджигали. Часы можно было использовать и как будильник:
следовало лишь подвесить на нитку груз над местом, куда огонь подойдёт в
назначенный час. Нитка перегорала, и груз падал со звоном на металлический
поднос. В качестве часов использовалась свеча с нанесёнными на неё делениями.
Первое
упоминание о механических часах содержится в византийской антологии (конец VI века). Одни
историки приписывают изобретение механических часов Пацификусу из Вероны
(начало IX века), другие – монаху Герберту (впоследствии папа Сильвестр II), якобы
в 996 сделавшему гиревые башенные часы для города Магдебурга, которые не были
механическими часами в современном понимании. Скорее всего, это были водяные
часы с использованием механизмов для приведения в действие дополнительных
устройств, например механизма боя часов, но не отсчёта времени. Достоверно
известно, что простые по конструкции механические башенные часы были построены
в Милане в 1335; в 1348-64 Донди в Италии создал часы, которые наряду с
отсчётом времени воспроизводили движение Солнца, Луны и пяти планет; в 1354
были установлены часы Страсбургского собора с курантами, календарём и
движущимися фигурами. В России первые башенные часы были сделаны в 1404 в
Московском Кремле монахом Лазарем Сербиным; они имели гиревые двигатели,
механизм боя, планетарный механизм.
Около 1510
нюрнбергский механик Хенлейн впервые применил вместо гирь стальную пружину и
создал карманные часы со шпиндельным механизмом, появившимся в XV веке. Из-за
несовершенства пружин и самого шпиндельного механизма, не имеющего собственного
периода колебаний, показания этих часов сильно зависели от степени заводки
пружины. В 1525 Цех из Праги предложил фузею, или улитку, – приспособление для
выравнивания усилия пружины во времени, что позволило повысить точность
пружинных часов. Шпиндельные часы, хотя и имели невысокую точность, отличались
высокой надёжностью и просуществовали до конца XIX века.
Огромное
значение для повышения точности часов имело открытие Галилеем независимости
периода колебаний маятника от амплитуды. Галилей около 1640 предложил новый
спусковой механизм, напоминающий современный хронометровый, но его идея не
получила практического воплощения. Изобретателем современных механических часов
по праву считается Гюйгенс, который в 1657 применил маятник в качестве
регулятора часов. В 1675 английский часовщик У. Клемент предложил заменить
шпиндельный механизм на крючковый, представляющий собой простейшую
разновидность анкерного спускового механизма. В 1675 Гюйгенс предложил в
качестве регулятора колебаний использовать систему "баланс-спираль".
Баланс – это колесо с массивным металлическим (обычно латунным) ободом,
укреплённое на стальной оси; спираль – тонкая пружина, один конец которой
крепится к оси баланса, а другой – к неподвижной опоре. Выведенная из состояния
покоя система "баланс-спираль" совершает колебания вокруг своей оси;
момент инерции баланса и жёсткость спирали определяют период колебаний системы.
Такая колебательная система обладает собственным периодом колебаний. В связи с
повышением точности часовых механизмов в конце XVII века в карманных
часах устанавливают минутные стрелки, а примерно с 1760 в часах стали применять
секундные стрелки.
По типу
колебательных систем, используемых в современных часах, различают маятниковые,
балансовые, камертонные, кварцевые и квантовые часы. Поскольку в часах
поддержание колебаний и индикация могут выполняться от разных энергетических
источников и разными способами, то различают механические, электромеханические
(или контактные), электронно-механические (или бесконтактные) и электронные
часы.
Первые
попытки применения электрических устройств в часах относятся к 30-40ым годам XIX века.
Первоначально получили распространение электромеханические маятниковые и
балансовые часы, в которых завод осуществлялся с помощью электромагнита,
электродвигателя и т.д. Большое значение для дальнейшего развития
электромеханических часов имели работы швейцарских часовщиков Гиппа и Бреге,
создавших часы с электроприводом, в которых источник питания через контакты,
управляемые маятником или балансом, периодически подключается к приводу, в
результате чего в спусковом регуляторе устанавливаются автоколебания. Роль
двигателя таких часов выполняет сама колебательная система, движение которой с
помощью специального механизма преобразуется в прерывистое вращательное
движение стрелок. Замена механических контактов электронными ключами на
транзисторах, туннельных диодах, интегральных микросхемах решила проблему
повышения надёжности электронно-механических часов. Такие часы с традиционными
колебательными системами (осцилляторами) – маятником или "баланс-спиралью"
– в отличие от контактных часов иногда называют бесконтактными. Быстродействие
электронных устройств и возможность управлять ими при малых амплитудах
осцилляторов обусловили развитие камертонных и кварцевых часов, обладающих
высокой точностью.
Но во всех
названных механизмах присутствуют знакомые нам образы: определение времени по
движению солнца и звёзд связано с традиционной проекцией неба на землю; связь с
образами воды, песка и огня очевидна; абстрактное устройство механических, а
затем электронных часов вдохновлено абстракцией хода самого времени. Первейшие
часы (солнечные часы и звёздные, которые, по сути, часами как специфическим
механизмом не являются) обращены к циклической модели времени, все последующие
– с линейной. Последние модели снова вернулись к образу круга (не случаен
круглый циферблат), цикла.
Путешествия
Как
таковой, процесс измерения времени имеет смысл только в человеческом восприятии
мира, абсолютно относительном. Довольно долго человечество просто
модернизировало свои технические средства – от солнечных часов до электронных.
Но до определённого скачка в общечеловеческом мировоззрении никто не помышлял
об изменении временного потока и преодолении установленных свойств времени.
Время воспринимали как нечто сакральное, как божество, как неуправляемую
стихию, которую можно исследовать и в определённых пределах использовать. Если
говорить метафорически, в Реку Времени входили и выходили, набирали из неё воду
и лили эту воду на свои мельницы. Но идея возможности плавания по ней "вперёд"
или "назад" пришла гораздо позже. Первое литературное произведение о
путешествиях во времени – новелла редактора нью-йоркского журнала "Sun" Эдварда П.
Митчелла от 18 сентября 1881 года. И уже за ним в 1885 году последовал роман
Герберта Уэллса "Машина времени". При этом только через десять лет, с
теорией относительности Энштейна, физики перестали считать перемещение во
времени фантастическим авторским вымыслом, чепухой. Как думал и сам Уэллс.
Сознание
должно быть подготовлено к открытию. Время как философская категория, как
категория естественнонаучная было в достаточной степени разработано только в ХХ
веке нашей эры. Современная наука уже допускает путешествия во времени, хотя со
многими оговорками.
На первый
взгляд, в прошлое отправиться должно быть проще: человек осознаёт его как нечто
уже случившееся, данное, реально существующее, некий факт, багаж, который
доступен для возвращения к нему. Но если рассматривать конкретные способы
путешествия в прошлое, мы сталкиваемся с рядом серьёзных технических и психологических
трудностей.
Общая
теория относительности предполагает возможность существования
"червоточин" (так называемые мосты Розена-Эйнштейна), соединяющих две
точки в пространстве. Если перемещать один конец (А) длинной червоточины со
скоростью, близкой к скорости света, а потом соединить его с другим концом (Б),
то объект, попавший в стационарный конец Б и вышедший из конца А, окажется в
моменте времени, предшествующем его попаданию. Таким способом невозможно
попасть в прошлое, предшествующее созданию машины времени. Чтобы создать
червоточину, необходима так называемая "отрицательная материя",
которая не обнаружена, и нет никаких свидетельств, что она существует. Кроме
того, для создания червоточины макроскопических размеров необходима огромная
энергия, на много порядков превышающая всю энергию, которую произведёт Солнце
за всё время своего существования.
Математик
Фрэнк Типлер нашёл, что тело, движущееся по спирали вокруг достаточно
массивного и быстро вращающегося цилиндра, попадёт в прошлое. Обыкновенное
вещество недостаточно прочное, чтобы создать такой цилиндр.
Физик
Роберт Форвард заметил, что наивное приложение квантовой механики к общей
теории относительности даёт ещё один способ создать машину времени. Атомное
ядро, помещённое в сильное магнитное поле, будет обладать достаточной массой и
моментом вращения, чтобы фотоны, попавшие в него, оказались в прошлом. Однако,
пока не создана теория, объединяющая квантовую механику с общей теорией
относительности, мы не знаем, насколько верны эти предположения.
По поводу
путешествий в будущее признаны два способа: физический – движение со скоростью,
близкой к скорости света, и биологический – замораживание тела на длительное
время с последующим размораживанием. Но они, строго говоря, машиной времени не являются.
Машина
времени – одно из наиболее популярных устройств, описываемых в научной
фантастике. Обычно она действует за счёт некого искривления
временно-пространственного континуума. Впрочем, признанное свойство многих
фантастов – создавать в своих текстах некие научные модели, концепции
инструментов, для реализации которых уровень современой им науки ещё
недостаточен. Простейшим примером служат сказки – ковёр-самолёт и повозки без
лошадей, посохи, метающие огонь, и цветные миражи. Самолёты и автомобили,
огнестрельное оружие и голограммы; то, что вчера казалось мистикой, сегодня
становится наукой. Теоретически машина времени вполне возможна, хотя принцип её
действия и результат его зависит от реальных качеств времени, единого
представления о которых ещё нет.
Во введении
к роману Уэллса Путешественник во Времени объясняет основы своего изобретения.
Время – это четвёртое измерение. Мгновенный куб не может существовать. Тот куб,
который мы видим, – это соответствующее текущему моменту времени сечение
некоторого "фиксированного и неизменного" четырёхмерного куба,
обладающего длиной, шириной, высотой и продолжительностью. "Время ничем не
отличается от любого из трёх пространственных измерений, – сообщает
Путешественник во Времени, – кроме того, что наше сознание движется во
времени". Если бы мы могли взглянуть на какого-нибудь человека извне
нашего пространства-времени, то увидели бы одновременно прошлое, настоящее и
будущее этого человека так же, как в трёхмерном пространстве мы видим все части
волнистой линии, проведенной на бумаге.
Когда
говорят о невозможности создания машины времени, прежде всего имеют в виду
принцип причинности ("будущее не влияет на прошлое",
"событие-причина предшествует по времени событию-следствию"). Если бы
следствие было способно влиять на свою собственную причину, то это влияние
могло бы выразиться в исчезновении события-причины, что, очевидно, повлекло бы
за собой разрыв причинно-следственной связи, противоречие, парадокс. Допустим,
что человек отправился в прошлое и покончил с собой. Отправляясь в путешествие,
он знает, что ничего подобного не произошло. Тогда, если ему удалось каким-то
образом застрелиться по прибытии в прошлое, как же он был жив через месяц после
своей кончины и отправился в путешествие во времени?
Но,
во-первых, путешествия во времени не являются строго парадоксальными. Причинная
согласованность может накладывать ограничения на действия путешественника во
времени и вместе с тем не исключает путешествия во времени как таковые.
Во-вторых,
в зависимости от концепции времени и интерпретации его свойств, пути разрешения
парадоксов могут быть различны.
Примем, что
время линейно и неизменно. Тогда парадокс не может возникнуть, если кто-нибудь
просто наблюдает прошлое, никак с ним не взаимодействуя. То есть субъект/объект
при попадании в прошлое должен оказаться к нему "в перпендикуляре",
тем или иным путём утратив материальность "с точки зрения"
современных данному прошлому материальных структур; либо любое его действие в
конечном счете приводит к тому же результату, как если бы этого действия не
было или оно было иным. Учитывая, что этот вариант миропорядка не предполагает
никакой свободы воли.
В 1948 году
Курт Гедель нашел решение для составленных Эйнштейном уравнений гравитационного
поля, описывающих вращающуюся Вселенную. Путешествуя в пространстве такой
Вселенной, космонавт может достичь своего прошлого. Это происходит вследствие
воздействия поля тяготения на электромагнитные волны. В такой Вселенной свет
(и, соответственно, причинно-следственная связь между объектами) будет вовлечён
во вращательное движение, что позволит материальным объектам описывать
траектории, замкнутые не только в пространстве, но и во времени. Решение Геделя
отложили в сторону как математический парадокс – в конце концов, нет
свидетельств того, что вся наша Вселенная вращается. Тем не менее, полученный
Геделем результат показал, что теория относительности не исключает перемещения
назад во времени.
В рассказе
Дэвида Р. Даньелза "Ветви времени" (1934) люди могут совершать
путешествия во времени, перемещаясь в любую точку в будущем своего мира, без
осложнений. Но в момент, когда они вступают в прошлое, мир расщепляется на два
параллельных мира, в каждом из которых время течёт по-своему. Вдоль одной ветви
мир развивается так, как если бы никакой петли в пространстве-времени не было.
Вдоль другой ветви происходит развитие "новорождённой" вселенной с
существенно другой историей. Все вселенные ветвятся в мета-вселенной, как
дерево. Эта интерпретация квантовой механики получила название
"множественности миров".
Затем, время
неразрывно связано с пространством и материей, устойчивыми информационными
структурами. Изменение одного элемента влечёт за собой изменение другого. Если
пространство сжать в точку, то сожмётся в точку и вещество, и, следовательно,
информация. И тогда сожмётся и остановится время. Гравитация нейтронных звёзд
настолько велика, что время на их поверхности замедляется примерно на 30% по
сравнению со временем на Земле. Человек – как информационная система – может
влиять на пространственно-временные характеристики вокруг себя. Зафиксированы
случаи, когда время на часах отдельно взятого человека и вокруг него уходило
вперёд или отставало, когда пешие паломники преодолевали расстояние в 30-40 км
за два часа. Ещё недостаточно подробно исследована проблема биологического
времени человека (эксперимент, когда человека опускали в глубокую пещеру на
месяц без часов и контролировали его непредвзятое восприятие текущего времени)
и субъективного времени (время счастья, идущее быстро, время боли, тянущееся
медленно). Таким образом, он сам выступает как машина времени. Этот подход стал
возможен только в постиндустриальную эпоху, эпоху высоких технологий, где
информация начинает восприниматься как основа бытия.
Считается,
что при нынешнем научном уровне машину времени построить невозможно. Однако,
что характерно, время от времени в печати (как правило, в "жёлтой"
прессе) появляются сообщения о секретных экспериментах по перемещению во
времени, якобы проводимых военными. Наиболее известны два таких "эксперимента":
Филадельфийский эксперимент (проект "Радуга", Philadelphia Experiment). Якобы в 1943 году
на базе ВМС США в Филадельфии изучали проблему невидимости военных кораблей для
радаров. Руководили проектом Джон фон Нейман и Никола Тесла. В ходе этих
исследований был создан "электромагнитный пузырь" – экран, который
отводил излучение радаров мимо корабля. Однажды в ходе этих экспериментов
"электромагнитным пузырём" был окружён военный корабль
"Элдридж", который вдруг исчез у всех на глазах, а потом возник на
удалении в сотни миль в Норфолке, штат Виргиния. Команда корабля уверяла, что
они побывали в будущем. Комиссия признала всех членов команды сумасшедшими, а
проект был закрыт.
Монтаукский проект (проект "Феникс", Montauk Project).
Исследования, которые якобы проводились с 1943 года по 1983 год на военной базе
США рядом с городом Монтаук, штат Нью Йорк. В ходе этих экспериментов
испытуемым облучали мозг высокочастотными радиоимпульсами, что приводило к
возникновению у них галлюцинаций. Многие испытуемые сообщали, что они побывали
в будущем. После того, как несколько испытуемых сошли с ума, проект был закрыт.
Итак,
вероятно, вопрос об изобретении машины времени – это вопрос не только
интеллектуально-технологического уровня развития человечества, но и этики.
Янтарь, Арафель,
сентябрь 2004г.
Литература
1. Киржниц Д.А.,
Сазонов В.Н. Сверхсветовые движения и специальная теория относительности. //
Энштейновский сборник. – М., 1974.
2. Лазарев С.Н. Диагностика кармы.
Кн.5. – СПб., 1998.
3. Макс Фрай. Лабиринт Мёнина. –
СПб., 2003.
4. Мартин Гарднер. Путешествие во времени.
5. На переломе. Философские
дискуссии 20-х годов: Философия и мировоззрение / Сост. П.В. Алексеев. – М.,
1990.
6. Новиков Н.Д. Куда течёт река
времени? – М., 1990.
7. Герберт Уэллс. Машина Времени. // сборник Отель
"Танатос", – Ставрополь, 1992.
8. Пол Дейвис. Как создать машину времени. // "В мире науки", №1. –
2003.
Ссылки
1. Статья "Время" из Википедии
2. Статья "Машина Времени" из
Википедии
Об этом тексте
Комментарий Коммандера,
присутствовавшего при рождении.
31 августа 2004 года. Ни жарко, ни холодно. Озеро на ЗКПД-4. Несколько часов до начала учебного года. Тишина и покой - народа почти нет, вода ещё тёплая. Время течёт лениво и незаметно. Красота!
И вдруг - звонок мобильника резко переворачивает ситуацию.
Экзамен, который поставлен автоматом за текст, который надо было написать весной, но который так и не написан, вот-вот станет несданным экзаменом. Время - до начала учебного года. Начало учебного года - через несколько часов.
Тема задания - "время".
Время ускоряется. Из озера - в автобус, из автобуса - в интернет, из интернета - в распечатку, читаем в автобусе по пути домой, дома - в файл, из файла - на бумагу, бумагу - сдаём, йес!
Готово! Время остановилось.
|
