Карло Ровелли - Срок времени

Время потеряло еще один из своих ключевых элементов: внутреннее различие прошлого и будущего. Больцман понял, что в сути вещей нет ничего, что определяло бы поток времени. Есть только какое-то смутное отражение таинственной невероятности Вселенной в некий момент в прошлом.

Только оно дает источник “вечному потоку” в элегиях Рильке.

Ставший полным профессором уже в 25 лет, принятый при императорском дворе в момент своего наивысшего успеха, безжалостно раскритикованный большей частью академического мира, в котором не понимали его идей, вечно балансирующий между воодушевлением и подавленностью, “милый добрый толстяк” Людвиг Больцман закончит свою жизнь, повесившись.

В Дуино, недалеко от Триеста. Пока его жена и дочь будут купаться в Адриатическом море.

Это то самое Дуино, где примерно через год напишет свои элегии Рильке.

За десять лет до того, как он понял, что время замедляется массой [30] Об общей теории относительности см.: Einstein A. Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie (см. выше). , Эйнштейн понял, что время замедляется скоростью [31] О специальной теории относительности см.: Einstein A. Zur Elektrodynamik bewegter Körper // Annalen der Physik. 17, 1905, pp. 891–921. (См. рус. пер.: К электродинамике движущихся сред // Сочинения (см. выше). Т. 1. С. 7–36. – Прим. перев. ) . Следствие этого открытия оказалось наиболее разрушительным для наших интуитивных представлений о времени.

Факт сам по себе прост: вместо того чтобы отправлять одного из двух друзей в горы, а другого в долину, попросим одного стоять на месте, а другого ходить туда-сюда. У того, который ходит, время будет идти медленнее.

Как и прежде, длительности, проживаемые друзьями, различны: тот, что ходит, стареет медленнее, его часы показывают меньшее время, у него меньше времени на раздумья, цветок, который он носит с собой, позже распустится и так далее. Для всего того, что движется, время проходит медленнее.

Чтобы этот небольшой эффект сделать заметным, надо двигаться быстро. Впервые его смогли измерить в 1970-е годы с помощью часов, установленных на реактивном самолете [32] См.: Hafele J. C., Keating R. E. Around-the-World Atomic Clocks: Observed Relativistic Time Gains // Science. 177, 1972, pp. 168–70. . Часы во время полета отставали от таких же часов на земле. Сегодня замедление времени в зависимости от скорости непосредственно наблюдается во многих физических экспериментах.

И опять Эйнштейн сделал вывод о том, что время должно замедляться, до того, как само это явление стало возможно наблюдать. Ему тогда было 25 лет, и он изучал электромагнетизм. Но в его выводе все же не было ничего очень сложного: электричество и магнетизм хорошо описываются уравнениями Максвелла. В эти уравнения входит обычная переменная времени t , но есть одна любопытная особенность: если ты двигаешься с определенной скоростью, для тебя уравнения Максвелла перестают быть справедливыми (то есть они описывают не то, что ты можешь измерить), если только ты не назовешь временем какую-то другую переменную t ´ [33] Эта переменная зависит от t , а также от положения и скорости наблюдателя. . Об этой странности уравнений Максвелла математики знали [34] Речь о Пуанкаре. Лоренц пытался дать физическое объяснение новой величине t ´, но оно получилось чрезмерно запутанным. , но никто не понимал, что она может значить. Эйнштейн это понял: t – время, которое проходит для меня, стоящего неподвижно, ритм, в котором разворачиваются события в неподвижности около меня; а t ´ – “твое время”, ритм, в котором разворачиваются события, движущиеся вместе с тобой. t – это время, которое измеряют мои неподвижные часы, t ´ – время, которое измеряют твои часы, находящиеся в движении. Никто не мог помыслить, что время может оказаться разным для неподвижных часов и для часов, находящихся в движении. Эйнштейн прочитал это между строк в уравнениях Максвелла – он принял их всерьез [35] Эйнштейн часто подчеркивал, что эксперименты Майкельсона и Морли не имели большого значения для него при создании специальной теории относительности. Я думаю, что это действительно так, и в этом отражается одно важное для философии науки обстоятельство. Не всегда для того, чтобы сделать какие-то шаги к лучшему пониманию мира, необходимы новые экспериментальные данные. У Коперника было не больше наблюдательных данных, чем у Птолемея, но он смог прочитать гелиоцентризм в данных Птолемея, так же и Эйнштейн поступил с данными Максвелла. .

Для движущегося предмета проходит меньше времени, чем для неподвижного: часы отсчитывают меньше секунд, растение меньше увеличивается в размерах, малыш видит меньше снов. Для движущегося предмета [36] Движущегося относительно чего? Как определить, какой из двух предметов движется, если движение всегда лишь относительно? Этот вопрос многих сбивает с толку. Правильный ответ (даваемый редко) таков: речь о движении в той единственной системе отсчета, в которой пространственные координаты точки, где часы разлучаются, и точки, где они встречаются вновь, совпадают. Есть только одна прямая линия, проходящая через две мировые точки пространства-времени, соответствующие событиям А и В : именно измеренное вдоль нее время будет максимальным, и именно скорость по отношению к ней будет замедлять время в некотором смысле. Это означает следующее: если двое часов разлучатся и больше никогда не встретятся, нет смысла спрашивать, какие из них спешат, а какие отстают. Если же они встретятся, их показания можно сравнить, и скорость каких-то одних станет вполне определенной величиной. время сокращается. Не только нет общего времени для разных мест, но нет единого времени даже в одном и том же месте. Определенную продолжительность можно связать только с определенным движением чего-либо, с определенной траекторией. “Собственное время” зависит не только от места, не только от того, велика ли расположенная поблизости масса, но и от скорости, с которой мы движемся.

Факт и сам по себе странный. Но следствие из него вообще экстраординарно. Держитесь крепче, сейчас начнется!

Что сейчас происходит где-то там, далеко от нас? Представим, например, что моя сестра отправилась на Проксиму b , недавно открытую экзопланету, которая обращается вокруг ближайшей к нам звезды на расстоянии четырех световых лет. Вопрос: что сейчас делает моя сестра на Проксиме b ?