Александр Древаль - Познание мира. Механизмы и пределы

Абсолютный временной интервал. Что представляет собой абсолютный временной интервал? Выше было указано, что течение времени эквивалентно изменению объектов в среде «пространство-время». Следовательно, для прямого наблюдения за шагом времени необходимо взять для рассмотрения минимально возможный по размеру пространственный объект нашего пространства и зафиксировать его свойства. Изменение зафиксированного свойства такого объекта и есть шаг времени. Критерием того, что мы наблюдаем такой минимальный объект будет точность хода часов, построенных на учете изменений этого мельчайшего объекта. Как известно, самой высокой точностью обладают атомные часы. С 1967 года международная система единиц СИ определяет одну секунду как 9 192 631 770 (девять миллиардов сто девяносто два миллиона шестьсот тридцать одна тысяча семьсот семьдесят) периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя уровнями основного состояния атома изотопа Цезий-133. То есть в этих часах наблюдают за изменением состояния атома. Поскольку атом не самый мелкий объект нашего мира, то часы на его основе тоже «врут» – на 1 сек в три миллиона лет.

Если в атоме есть такой мелкий объект (который понятно меньше атома), что его изменение можно наблюдать, то точность часов можно повысить. И на этом пути были изобретены более точные часы, чем цезиевы. Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий под руководством Джима Бергквиста (Jim Bergquist) разработали часы, основанных на изучении изменений в одном атоме ртути . При переходах между энергетическими уровнями иона ртути генерируются фотоны видимого диапазона, что даёт точность в 5 раз выше, чем микроволновое излучение цезия-133. Но точность и этих часов не абсолютна, то есть человечество приближается к определению шага времени, но пока этот шаг не установлен. И это потому, что мы не в состоянии наблюдать за изменениями предельно малого объекта нашего пространства!

Почему чем мельче, тем точнее? Известно, что чем масса тела больше, тем оно движется медленнее. Следовательно, только самый мелкий объект нашего мира может быть универсальной мерой шага времени. Но и в этом случае оценка не будет идеальной, так как и минимальная масса обладает инерцией. В результате предел точности времени в нашем мире определяется принципиально неделимым материальным объектом. Итак, для точного измерения шага времени необходимо наблюдать за изменением объекта, лишенного массы, что нам недоступно.

Также нам следует сделать допущения, что ни один из окружающих нас объектов не может не меняться с каждым шагом времени, в том числе и самый мелкий объект, иначе различные объекты наблюдения давали бы различный шаг времени и создание высокоточных часов было бы немыслимо. То, что на макроуровне мы отмечаем как «неизменный объект» (например, скала) всего лишь означает, что его изменения не видны на глаз за некоторый интервал наблюдения, сопоставимый с продолжительностью жизни человека.

Любопытно, выходит, что наращивание массы объекта является механизмом сопротивления влиянию времени, так как в этом случае скорость движения (изменения) объекта уменьшается. Следовательно, чем выше масса объекта, тем он устойчивее во времени и объект с огромной массой имеет и максимальную продолжительность жизни (наша Вселенная, в целом). Отсюда также понятно, почему прочность объекта с увеличением удельной массы увеличивается – он менее подвержен изменению во времени из-за роста массы (сравним изменяемость газа и металла), в том числе и под влиянием механических воздействий.

Относительность шага времени. Под шагом времени следует понимать интервал через который происходит очередное изменение нашего пространства, которое мы воспринимаем как его изменение или перемещение окружающих нас объектов. Находясь внутри этого пространства мы, высшие живые существа, в состоянии наблюдать его изменение, в частности, с помощью механизма памяти. Но при этом мы не в состоянии оценить его регулярность (периодичность). В частности, допустим, что мы создали абсолютно точные часы (назовем их «идеальные часы»), которые построены на объекте, изменяющийся строго с шагом времени – ни раньше и ни позже, а как только время совершает очередной шаг (предполагается, что время течет дискретно!). По понятным причинам (см. выше) это будут самые точные часы в мире и по идеальным часам определятся точность хода всех других часов, «стрелка» (или эквивалентный ей объект, например, мелькание точки света) которых идет медленнее «стрелки» идеальных. Если каждое перемещение стрелки «медленных часов» состоит, допустим, из трех перемещений стрелки идеальных, то мы говорим, что медленные часы идут ритмично с ритмом 3:1 (три перемещения «стрелок» идеальных точных часов в одном перемещении «точных часов»). И если через какой-то продолжительный период времени, скажем через год, оказывается, что в самом деле ритм смещается на 0,01, то есть становится вначале 3,01, а затем 3,02, тогда мы утверждаем, что часы идут не точно (не строго ритмично), а замедляются на 0,01 часть движения стрелки идеальных часов в год.

Из этих рассуждение возникает естественный вопрос, а как определить точность хода идеальных часов? И на него можно дать очевидный ответ – никак. Рассмотрим это подробнее.

Допустим, что за изменением нашего мира наблюдает внешний по отношению к нашему миру наблюдатель и у этого наблюдателя есть супер-идеальные часы, стрелка которых перемещается с супер-идеальным шагом, то есть с большей скоростью, чем в идеальных часах. Следовательно, по супер-идеальным часам можно определять точность хода идеальных часов, принадлежащих наблюдаемому миру.

Для высокоразвитых живых существ, которые населяют пространство-время и имеют представление о времени, шаг времени определяется по изменению объекта наблюдения, в частности, часов, допустим, близких к идеальным (атомные, например). Ритмичность работы этих часов определить невозможно, так как их ход не с чем сравнивать – они сами являются стандартом движения времени. В этом случае, если по суперидеальным часам шаг времени оказывается неритмичным, то внутри системы пространство-время этого в принципе заметить невозможно. Более того, изнутри пространства-времени невозможно даже определить быстро или медленно течет время, так интервалы между шагами времени могут быть огромными по суперидеальным часам, но это никак не скажется на изменении объектов пространства, поскольку их возраст определяется не промежутками между шагами времени, а самим шагом времени. Итак, по большому счету мы не знаем в «быстром» и «медленном» пространстве-времени мы живем, а также живем ли мы «ритмично» или «аритмично». И все это связано с тем, что система отсчета времени является в нашем мире относительной, то есть сопоставимой с некоторым меняющимся объектом, о ритмическом характере деятельности которого сказать ничего невозможно в принципе.