Что такое время, простое объяснение

На протяжении всей истории человечества люди пытаются понять, как устроен мир, в котором им довелось существовать.





На нынешнем историческом промежутке наиболее авторитетным и популярным способом наблюдения и объяснения феноменов окружающей действительности является научный метод познания.

Основные проблемы, волнующие людей как несколько тысяч лет тому назад, так и в настоящий момент, можно свести к нескольким простым и понятным вопросам: «Кто мы такие?», «Почему и как мы возникли?», «Зачем мы существуем?» и «Что такое пространство и время, в рамках которых происходит наше существование?». В данной статье мы рассмотрим вопрос о том, что такое время.

1. Теория времени Святого Августина

У Святого Августина, христианского философа, были своеобразные представления о времени. Прежде всего, он считал, что время — не бесконечно. Время, по его словам, было создано Богом, кроме того, совершенно невозможно создать что-то бесконечное.

Когда что-то остаётся в прошлом, у него больше нет никаких свойств бытия, потому что оно больше не существует

А ещё Августин полагал, что время на самом деле существует лишь в нашем сознании и зависит только от того, как мы его трактуем. Мы можем сказать, что-то длится долго или не слишком долго, но Августин утверждал, что не существует ни одного реального способа объективно оценить это.

Когда что-то остаётся в прошлом, у него больше нет никаких свойств бытия, потому что теперь оно не существует. И когда мы говорим, что что-то «заняло слишком много времени» — это потому, что мы вспоминаем это «что-то» именно таким способом.

И так как мы измеряем время, основываясь лишь на том, как помним его, следовательно, и существовать оно должно лишь в нашей памяти. Что касается будущего, то оно ещё не существует, поэтому измерить его невозможно. Существует только настоящее, так что единственный логический вывод состоит в том, что понятие времени обитает исключительно у нас в голове.

История понятия «время»

С самых давних пор люди заметили, что происходящие в мире события случаются в определенном порядке и подчиняются некоторой внутренней логике: то, что происходит раньше, имеет необратимое влияние на то, что происходит позднее — как вылупившийся цыпленок не может залезть обратно в яйцо, так и человек не может вернуться во вчерашний день или даже в только что прошедшую секунду.

Эти особенности окружающего мира многократно отражены в длинной череде народных пословиц и поговорок: «Былого не воротишь», «В одну реку не войти два раза» и т.д. Именно эту последовательность течения событий люди стали называть временем.

Понятие времени в физике

С тех пор как научное познание разделилось на самостоятельные, хотя и взаимосвязанные отрасли, понятие времени входит в ту область исследований, которой занимается наука под названием физика. Практически каждому читателю этой статьи физика известна как минимум в качестве школьного предмета, однако область физических исследований отнюдь не ограничивается рамками школьной программы. Помимо прочего в задачи физики входит поиск и формулировка внятного и достоверного ответа на один из так называемых «вечных вопросов»: «Что такое время?».

Следует сразу сообщить, что однозначного и бесспорного ответа на этот достаточно просто звучащий вопрос получить не удалось до сих пор, хотя лучшие умы человечества пытаются сделать это всеми доступными им способами. Тем не менее, мы можем несколько успокоить читателя, сообщив ему о том, что ученым удалось разработать несколько достаточно убедительных теорий, описывающих роль времени в тех процессах, которые происходят вокруг и внутри нас.



С точки зрения физики время является одним из измерений. Измерениями называют некоторые физические величины, такие как длина, ширина, высота и, как мы уже упомянули, время. Другие физические величины, такие как скорость, температура, влажность и т.д., являются как бы вторичными по отношению к перечисленным выше или производными от них. Длина, ширина и высота отличаются от остальных физических величин тем, что они описывают не свойства материальных объектов, а то пространство, в котором эти объекты располагаются и движутся.

Можно сказать, что сами по себе физические объекты не имеют длины, ширины и высоты — они просто совпадают с высотой, длиной и шириной пространства, которое занимают в данный момент времени. Поэтому длину, ширину, высоту и время называют измерениями и наделяют некоей первичностью по отношению к другим физическим величинам.

Понять это довольно просто, ведь если предмет не имеет положения в пространстве и времени, то он просто не существует в окружающей нас действительности, и как следствие не может иметь каких-либо физических характеристик.

В совокупности с пространственными измерениями время составляет так называемый пространственно-временной континуум, включающий в себя все наблюдаемые нами предметы и события. Сами мы тоже находимся в пространственно-временном континууме, более того, с научной точки зрения мы являемся всего лишь его частью и не можем существовать отдельно от него.

Само существование пространственно-временного континуума можно считать вполне очевидным, ведь даже если окружающее нам только снится, то действие наших снов происходит во времени и пространстве. А вот о сущности и форме этого континуума можно вести споры, которые не утихают с тех пор, как существует наука; можно даже сказать, что именно эти споры и привели к возникновению науки как таковой.

2. Топология времени

Как выглядит время? Если вы попытаетесь представить его себе, вы вообразите его в виде прямой линии, которая никогда не заканчивается? А может, вы подумаете о чём-то вроде часов, стрелки которых описывают круг за кругом каждый день и каждый год?

Очевидно, что правильного ответа нет, но есть некоторые интригующие идеи, связанные с этим.

Аристотель полагал, что время не может существовать в виде линии. По крайней мере, у него нет ни начала, ни конца, несмотря на то, что должно быть время, когда всё началось. А если представить тот момент, когда всё началось, то придётся отметить точку до этого момента. А если мир перестанет существовать — то появится ещё одна точка, после этого момента.

А ещё совершенно непонятно, сколько может быть линий времени. Может ли это быть всего одна линия времени, направленная вперёд, или же этих линий много, они направлены параллельно друг другу, или наоборот — пересекаются? Может ли время быть одной линией, поделённой на множество отрезков? Может ли быть так, что моменты в потоке времени существуют совершенно независимо друг от друга? Относительно всего этого есть масса мнений. И ни единого ответа.

Второе правило Сани

Когда я учился в средней школе, у нас в классе бытовал довольно богатый фольклор, со своими мудростями и ценностями, в котором особой популярностью пользовалось «второе правило Сани»: «Если что-то долго крутить, то оно отвалится». Первое правило Сани не имеет к теме отношения, там нецензурно объяснялись правила осторожного поведения «в чужом районе» (дело было в Купчине). Но оно всегда шло в дополнение ко второму.

Второе правило Сани — это емкая, даже метафорическая формулировка второго начала термодинамики. Если что-то долго крутить — то оно отвалится. Если что-то долго трясти, то оно перемешается (это уже мои сочинения по мотивам). Если что-то долго делать — все что угодно — то беспорядка и хаоса становится больше. Мусор копится в углах, стаканы бьются, мороженое тает, а все, что может крутиться, подчиняется второму правилу Сани. Я не знаю, кстати, при каких обстоятельствах Саня его придумал, — вполне возможно, что изначально это мнемоническое правило с урока физики, но вообще могло иметь место и чисто практическое наблюдение по результатам кручения предметов быта.

Более известная бытовая формулировка второго начала термодинамики: «Беспорядок всегда возрастает». Беспорядок, он же энтропия — то, что отличает омлет от яйца, горячее от холодного, мертвое от живого, отвалившееся от прикрученного.

Почему беспорядок всегда побеждает порядок? Теория вероятностей. Книги на полке в правильном порядке — одно-единственное состояние книг. Книги на полу — тысячи возможных комбинаций, и любая из них — уже беспорядок. Жизнь существует в узких и шатких границах температуры, влажности и освещения, а тлен, хаос и пустота занимают всю Вселенную. Если не прилагать усилий, все упорядоченное рано или поздно становится неупорядоченным: беспорядок всегда вероятнее порядка.

При чем тут прошлое и будущее? Когда мы говорим «беспорядок всегда возрастает», мы имеем в виду «беспорядок возрастает в будущем». И дело не в том, что будущее магически притягивает к себе беспорядок, а прошлое его отталкивает. Просто беспорядок возрастает в одном из направлений времени, и это направление мы, люди, называем «будущим».

Химические процессы, которые ежесекундно необходимы для работы каждой клетки нашего организма, пользуются повышением энтропии, как движущей силой. Повышая хаос вокруг себя — обычно путем выделения тепла, — молекула может сделать продуктивное усилие и запустить, например, нервный импульс по нейрону. Поскольку ощущение, что время куда-то идет, — продукт химических реакций в голове, оно тоже подчиняется законам термодинамики.

Человеческое сознание — следствие работы нервных клеток в головном мозгу. Работа нейронов, в свою очередь, определяется химическими процессами внутри них. Химические процессы движутся параллельно возрастанию энтропии. Поэтому наше сознание тоже направлено «вдоль» повышения беспорядка: будущее для нас лежит там, где энтропии больше.

Мы воспринимаем логичным тот мир, в котором разбитый стакан следует после целого стакана. Второе правило Сани, таким образом, можно переформулировать следующим образом: «Будущее — это когда отваливается то, что ты крутишь».

3. Правдоподобное настоящее

Идея «правдоподобного настоящего» пытается дать ответ на вопрос, как долго это настоящее длится. Обычный ответ, связанный с этим, звучит как «сейчас», но он не слишком информативен.

Допустим, когда в процессе разговора мы доходим до середины предложения, значит ли это, что мы уже закончили начало предложения, и оно осталось в прошлом? А сам разговор — он находится в настоящем времени? Или же в настоящем только часть разговора, а часть его — уже в прошлом?

Э. Р. Клей и Уильям Джеймс высказали идею «правдоподобного настоящего» — это промежуток времени, который мы ощущаем как настоящее. По мнению Клея и Джеймса, этот момент длится всего несколько секунд и не может длиться дольше минуты, и это — то количество времени, о котором мы сознательно осведомлены.

Но даже в этих рамках есть над чем поспорить.

Теоретически, всё перечисленное выше может быть связано с краткосрочной памятью человека — чем эта память лучше, тем дольше настоящее. Ещё есть мнение, что всё это лишь вопрос мгновенного восприятия. А как только вы полагаетесь на свою краткосрочную память — такой момент уже не может быть частью настоящего. То есть возникает проблема «правдоподобного настоящего», и чего-то наподобие «расширенного настоящего», которое возникает сразу после того, как «правдоподобное настоящее» исчезло.

Фактически, у настоящего вообще не должно быть продолжительности, потому что если она есть — часть настоящего сразу оказывается в прошлом, а часть в будущем, и возникает противоречие. А «правдоподобное настоящее» пытается объяснить настоящее как некий продолжительный интервал времени, и это весьма спорно.

Четырехмерное пространство и этернализм

Существует гипотеза, согласно которой время можно рассматривать как четвертое пространственное измерение, ничем по сути не отличающееся от длины, ширины и высоты. С этой точки зрения события в действительности не происходят в определенном порядке, этот порядок возникает лишь в силу особенностей нашего восприятия. В философии данный подход называется этернализм.

С точки зрения этернализма материальные объекты, в том числе люди и животные, вовсе не движутся во времени, так как никакое движение во времени невозможно в принципе. Этернализм рассматривает прошлое и будущее как объективно существующие состояния реальности, такие же как настоящий момент.



Данный подход не объясняет, почему же мы воспринимаем события именно в той последовательности, в которой мы их воспринимаем, но справедливости ради стоит отметить, что традиционный подход к пространству-времени тоже не дает убедительного и исчерпывающего ответа на данный вопрос, именно поэтому вопрос о сущности времени принято относить к разряду «вечных».

4. Невысокие люди воспринимают «сейчас» раньше высоких

Это звучит странно, но в этом есть смысл. Эту теорию выдвинул нейробиолог Дэвид Иглмен, и назвал он её «привязкой по времени».

Всё это основано на идее о том, что мы воспринимаем мир, получая некие информационные пакеты, которые собираются нашими органами чувств, а затем обрабатываются мозгом. Информация от различных частей тела добирается до мозга за разное время. Допустим, вы идёте, на ходу пишете кому-то SMS, и внезапно ударяетесь головой о телеграфный столб. В то же самое время вы травмируете об этот же столб ещё и большой палец на ноге. Теоретически, информация о травме головы должна поступить в ваш мозг быстрее, чем информация о травме большого пальца ноги. Однако вы будете думать, что всё это вы почувствовали одновременно.

А всё потому, что мозг — это своего рода сенсорная структура с чёткой организацией. И эта структура выстраивает для нас вещи в порядке возрастания их смысла.

Указанная выше задержка в обработке информации играет на руку невысоким людям. Потому что невысокий человек ощущает более точную версию времени, поскольку в его случае информации требуется меньше времени, чтобы попасть в мозг.

Квантовая механика

В большинстве своем концепция времени в рамках квантовой механики схожа с интерпретацией классической физики, то есть время течет равномерно. Однако, основным отличием данного определения является необратимость времени. Это связано с тем, что процесс измерения несимметричен во времени. Измерение в данный момент даст информацию о состоянии объекта в прошлом, но в будущем даст новое состояние.

5. Время замедляется, и мы можем это видеть

Одна из давних проблем физики связана с существованием тёмной энергии. Мы можем видеть эффекты от этой энергии, но понятия не имеем, что она такое.

Команда профессоров из Испании считает, что все усилия по поиску тёмной энергии оказались напрасны просто потому, что её не существует. Они полагают, что все эффекты тёмной энергии можно объяснить альтернативной идеей, что на самом деле мы видим замедление времени перед его возможной остановкой.

Возьмём астрономическое явление, известное как «красное смещение». Когда мы видим звёзды, светящиеся красным светом, мы знаем, что они ускоряются. Группа испанских профессоров объясняет феномен ускорения Вселенной не как результат присутствия в ней тёмной энергии, а как иллюзию, созданную замедлением времени.

У света времени достаточно для того, чтобы дойти до нас. И когда это наконец происходит, время замедляется, создавая иллюзию того, что всё вокруг ускоряется. Время останавливается чрезвычайно, невообразимо медленно, но если учесть обширность космического пространства и его умопомрачительные расстояния, то получится, что мы можем видеть, как замедляется время, просто глядя на звёзды.

Релятивистская физика (теория относительности Эйнштейна)

Наиболее популярной концепцией времени сегодня является определение времени в рамках теории относительности Эйнштейна.

Альберт Эйнштейн на пляже (1939 г.), вероятно думает о физике

Прежде всего следует отметить основные постулаты данной концепции:

• Скорость света в вакууме одинакова во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно.
• Физические законы одинаковы во всех системах координат, которые движутся относительно друг друга равномерно и прямолинейно.
• Любое событие может влиять лишь на события, которые происходят позже него и не влияет на события, которые происходят раньше него.

6. Времени не существует

Также есть мнение, что времени не существует вовсе. Именно это утверждал в начале прошлого века философ Мактаггарт (J.M. E. McTaggart). По мнению Мактаггарта, при рассмотрении времени допустимо два подхода.

Первый подход называется А-Теория.

Она гласит, что время имеет определённый порядок и непрерывно течёт, что вещи в нём организованы так, как мы их видим. И что события перемещаются из прошлого в настоящее, а затем в будущее.

В-Теория, напротив, утверждает, что принятие временных рамок и самого времени — это иллюзия, и нет никакого способа, позволяющего сделать так, чтобы все события в мире происходили в строго определённом порядке.

Эта версия «времени» поддерживается лишь нашими воспоминаниями, а в нашей памяти, как правило, фиксируются отдельные события, и вспоминаем мы их как отдельные «временные карманы», а не как некий сплошной поток.

С учётом этой теории можно доказать, что времени не существует, поскольку для того, чтобы время существовало, требуется непрерывное изменение событий, мира и обстоятельств. В-теория по определению не ссылается на течение времени, и об изменениях там тоже речи не идёт. Таким образом, времени не существует.

Однако если А-Теория верна, то утверждение о том, что времени нет, выглядит слишком поспешным. К примеру, возьмём день, когда вам исполнился 21 год. С одной стороны, этот день когда-то был в будущем. С другой стороны, этот же день когда-то окажется и в прошлом. Но один и тот же момент не может быть одновременно и в прошлом, и в настоящем и в будущем. Именно поэтому Мактаггарт говорит, что А-Теория — противоречива, а следовательно невозможна, как и само время.

Материалы по теме

Исходя из вышеупомянутых постулатов, можно утверждать, что события, которые происходят одновременно в одной системе отсчета, могут быть не одновременны в другой системе отсчета, движущейся относительно первой системы отсчета. Таким образом, в рамках данной концепции ход времени зависит от движения выбранной системы отсчета. Проще говоря, скорость хода часов зависит от того, кто их носит.

Интереснейшим аспектом данной теории является влияние гравитации на течение времени. В рамках данной концепции пространство и время являются несамостоятельными частями одного пространственно-временного континуума. Тогда вблизи массивных объектов искажается не только пространство, но и изменяется скорость течения времени.

Искривление пространства-времени как результат гравитационного возмущения

В релятивистской физике время определяется как четвертая координатная ось системы координат, три другие оси которой представляют три пространственные координаты «нашего трехмерного мира». Таким образом каждое тело имеет так называемую мировую линию. Если рассматривать данное тело в упомянутой четырехмерной системе координат, то оно будет представляться протяженным множеством этих тел. То есть в каждый момент времени своего существования тело будет наноситься на четырехмерную систему координат, в зависимости от его пространственного, а также временного положения.

Мировая линия человека (упрощенно), где X и Y — две пространственные координаты, а T — временная координата.

7. Теория четырёх измерений и блока Вселенной

Теория четырёх измерений и блока Вселенной связана с представлением о времени как о реальном измерении. Есть версия, что все объекты существуют в четырёх измерениях, а не в трёх. Четвёртое измерение — это время.

А в нём объекты тоже можно рассматривать с точки зрения их трёх размеров, то есть трёх измерений. Теория блока Вселенной представляет всю Вселенную в виде блока измерений, разделённых «прослойками» времени.

Этот блок имеет длину, ширину и высоту, и для всего в этом блоке, для каждого события, есть определённые слои времени. Каждый человек — это четырёхмерный объект, который существует в разных слоях времени. Есть слой времени для младенчества, есть слой для детства, для отрочества и так далее.

Таким образом, у временного слоя нет прошлого, настоящего или будущего. Однако каждая точка внутри блока Вселенной может оказаться либо прошлым, либо настоящим, либо будущим по отношению к другим точкам времени в этом блоке.

Что же такое время?

Исходя из сказанного выше, становится ясно, что человечеству совершенно неясно, что такое время. Перечисленные здесь теории лишь пытаются математически (и геометрически) определить время, как нечто, что может использоваться в дальнейших расчетах для объяснения наблюдаемых явлений.

Опираясь на постулаты, выплывающие из основных концепций времени, можно попытаться сформулировать следующее субъективное определение:

«Время – априорный геометрический параметр, который характеризирует движение, определяет длительность существования всех процессов, есть условие существования изменения. Является неотъемлемой частью пространственно-временного континуума, есть его четвертая координата наряду с тремя пространственными. Время способно искривляться в результате гравитационного возмущения, при этом является необратимым. Данное явление относительное и зависит от выбора системы отсчета и ее скорости. Подчиняется постулату причинности, согласно которому любое событие может влиять лишь на события, которые происходят позже него и не влияет на события, которые происходят раньше него».

Картина Сальвадора Дали «Постоянство памяти» 1931 г.

Данное явление невозможно представить в уме, а потому ученые со всего мира пытаются объяснить его математически, что пока остается непосильной задачей и вызывает множество разногласий в научном сообществе. Если же ученому задать вопрос «Что такое время?», то скорее всего в ответ Вы услышите – «Это то, что измеряется часами».

comments powered by HyperComments

8. Эффект замедления времени

Иногда мы слышим рассказы людей, попавших в опасную для жизни или страшную ситуацию. И эти люди клянутся, что время в таких ситуациях замедляется. Подобное замедление часто ощущается во время событий, не поддающихся объяснению, или событий, случившихся внезапно. Это распространённое явление, и оно уже стало предметом множества дискуссий о том, что же мы испытываем на самом деле.

Исследователи решили узнать, что будет, если время и в самом деле замедлится. Например, мы смогли бы лучше рассмотреть многие вещи, потому что у нашего мозга есть нехорошая привычка смешивать похожие стимулы в одно общее событие, если интервал между стимулами менее 80 миллисекунд.

Был проведён один эксперимент.

Испытуемым предложили смотреть на цифры, которые мигали, и постоянно менялись. Так учёные хотели определить точку, в которой мозг перестаёт обращать внимание на время и человек начинает различать различные серии номеров.

Вначале эксперимент провели в нормальных условиях, а затем решили повторить в условиях экстремальных: участникам предлагалось смотреть на серии мигающих цифр, падая с башни высотой 46 м.

Затем их попросили посмотреть, как другие люди падают с той же башни и оценить, какими долгими эти падения были по сравнению с их падением.

Собственное падение испытуемым казалось на 36% дольше. Кроме того, в экстремальной ситуации люди лучше идентифицировали мигающие цифры. И всё это наводит на мысль, что это не какой-то момент времени замедляется для нас, а замедляется наша память об этом моменте.

И хотя практическая польза от эффекта замедления времени может быть удивительна, не следует забывать о том, что тот же эффект вполне может заставить ужасные события в нашей памяти длиться вечно.

9. Хронос, Кронос и Время

Ещё до попыток греческих философов объяснить время, у времени было мифологическое объяснение.

До начала времён были только изначальные боги — Хронос и Ананке. Хронос был богом времени, и был частично человеком, частично львом и частично быком.

Ананке был змеем, обвившимся вокруг яйца мира, и символом вечности. Ещё Хроноса в греко-римской мифологии часто изображают стоящим в зодиакальном круге, там его изображают человеком, причём человек этот может быть как молодым, так и старым.

Хронос был отцом титанов, и его часто путают с Кроносом, который тоже был связан со временем. Именно Кронос сверг с трона, а затем кастрировал собственного отца, а позднее был убит собственным сыном, Зевсом.

Хронос был тем, кто отвечал за смену времён года и за течение времени в целом. Но за вещи, происходящие с мужчинами и женщинами в течение этого времени, отвечал не Хронос, а кое-кто другой.

Жизненный цикл человека, его рождение, взросление, старение и смерть, был областью ответственности тех, кого называли богинями судьбы — Мойрами. Клото пряла нить жизни, Лахезис определяла человеческую судьбу, и наконец, Атропос перерезала нить, и жизнь человека на этом заканчивалась.

10. Мы плохо измеряем время

Когда речь заходит о физике пространства, о времени, о размерах и обо всём, что идёт в с ними комплекте, то время, пожалуй, объяснить сложнее всего.

Мы, вообще-то, не слишком хорошо измеряем время.

С одной стороны, есть время сидерическое, то есть время, измеряемое с помощью положения звёзд и вращения Земли. Очевидно, что это время хотя и варьируется, но очень незначительно.

Однако в 20-м веке астрономы установили, что вращение планеты замедляется, потому была создана ещё одна шкала — эфемеридное время.

Ещё позднее появилось так называемое топоцентрическое время (TDT) которое считалось наиболее точным, поскольку в его основе было международное атомное время (IAT). В 1991-м году атомное время было переименовано в Земное время (ТТ). И если отслеживание часовых поясов сегодня кому-то может показаться сложным, то не следует забывать, что даже в наши дни положение звёзд и иных небесных тел используется в сочетании с Земным временем, поскольку именно так достигается его максимальная точность.

Всё это говорит лишь об одном: мы до сих пор понятия не имеем, что нам делать со временем, несмотря на то, что живём по нему каждый день.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...