Страница 18 из 42
С помощью этих законов теория Ньютона описывала все и всякие взаимодействия тел во Вселенной. Ее уравнения позволяли – в принципе – вычислить результаты этих взаимодействий на любое время вперед, а стало быть, и всю ее будущую историю Вселенной. Выходило, что эта история была предопределена, детерминирована, она уже содержалась в исходном состоянии, начальные условия и законы движения задавали ее наперед.
Эту особенность ньютоновой картины мира особенно подчеркивал Лаплас, и вслед за ним она стала называться «лапласовским» – иногда «ньютоновским» – детерминизмом. (Если вдуматься, такая предопределенность будущего как раз и отражала скрытое наличие Творца, как бы там ни хорохорился Лаплас.) Но, как оказалось, Ньютон и Лаплас ошибались, причем ошибались даже в пределах самой ньютоновой механики, не говоря уже о механике квантовой. Многие физические объекты (человеческое сердце, например, или земная атмосфера) даже без всяких квантовых штучек относятся к такого рода системам, поведение которых при малейшей неопределенности начальных условий становится непредсказуемым (физика называет такие системы «хаотическими»). Оставим, однако, все эти детали, ведь нас главным образом интересует, какое место занимало в ньютоновой картине мира время.
Если опять же вдуматься, оно было в ней, как ни странно, излишним. Время как последовательность событий, простирающаяся из уже состоявшегося прошлого в неизвестное будущее, излишне в ньютоновой Вселенной, потому что будущее здесь заранее известно. В такой ситуации за временем остается лишь одна-единственная функция – служить некой умозрительной осью, вдоль которой располагаются последовательные состояния Вселенной. «Ньютоново время», таким образом, не связано не только с какой-либо конкретной «душой» в понимании Августина, но и вообще ни с какими бы то ни было конкретными физическими телами и их изменениями. Оно не имеет к ним никакого отношения, оно лишь бесстрастно фиксирует наступающие друг за другом – одновременно во всей Вселенной – моменты.
В ньютоновой Вселенной время – это «Пустая и Равномерная Длительность», он сам так говорил. Как по радио на всю не очень большую страну, так у Ньютона на всю Вселенную сразу тикают невидимые часы, когда-то, в момент сотворения, запущенные Великим Часовщиком, и часы эти отсчитывают единое, одинаковое для всех уголков Вселенной, проще говоря – абсолютное время. Эта абсолютность ньютонового времени означает, что любой наблюдатель, где бы он ни находился, знает, в какой момент произошло то или иное событие, и этот момент для всех наблюдателей один и тот же.
В мире Ньютона наше «сейчас» – это «сейчас» не только доя жителей одной страны или одной планеты, но также для гуманоидов нашего Млечного Пути и ефремовской туманности Андромеды.
Коллаж Ю Сарафанова
Одинаковость, абсолютность и универсальность времени в ньютоновом мире делает его почти совершенным. Быть полностью совершенным ему мешает лишь одно-единственное обстоятельство – оно не существует в действительности. Истинное время природы – иное.
Вплоть до начала XX века человечество было убеждено, что оно живет во Вселенной, где время «одно на всех», абсолютно и универсально. Затем был обнаружен удивительный факт. Оказалось, что скорость света не зависит от движения его источника и наблюдателя.
Этот факт еще и потому был удивителен, что непосредственно затрагивал представления о свойствах пространства и времени. Ведь скорость как раз и связывает между собой пространство и время непосредственно. Вот почему, когда все другие попытки как-то объяснить инвариантность скорости света оказались бесплодны, пришлось принять весьма экстравагантное, на тогдашний взгляд, предположение молодого чиновника из Цюрихского бюро патентов по имени Альберт Эйнштейн. Предположение это состояло в том, что скорость света остается постоянной, потому что часы, измеряющие момент выхода и прихода света в системе отсчета, связанной с источником, и в системе отсчета, связанной с наблюдателем, идут по-разному, если эти источник и наблюдатель движутся друг относительно друга.
Понятно, что такое предположение противоречит ньютоновому представлению о единых и одинаково идущих часах для всей Вселенной. Научное бесстрашие Эйнштейна состояло в том, что он решился на пересмотр этой фундаментальнейшей из основ всей прежней картины физического мира и довел этот пересмотр до конца, до самых радикальных выводов.
А выводы были таковы: если принять, что понятия «раньше» и «позже» не абсолютны, а зависят от того, в какой из систем отсчета находится наблюдатель, то и промежутки времени между одними и теми же событиями различны с точки зрения наблюдателей в разных системах отсчета. И то, что одновременно для одного наблюдателя, разновременно для другого. В результате некоторые события могут даже поменяться местами во времени. Событие А, которое, с точки зрения одной системы, наступает раньше, чем событие Б, с точки зрения другой системы может наступить позже.
Кроме бесстрашия и гения, Эйнштейн проявил также немалый здравый смысл, поскольку в его теории относительности такое переворачивание порядка событий во времени никогда не происходит для причин и следствий. Нив одной системе отсчета, кроме движущихся со сверхсветовой скоростью, пуля не попадает в цель раньше, чем вылетит из ружья. А движение со сверхсветовой скоростью невозможно. Скорость света, по теории относительности, – максимальная скорость движения материальных тел в природе.
Эти поразительные утверждения чуть не до наших дней вызывают недоверие у многих людей, но следует понимать, что если отказаться от выводов Эйнштейна, то придется отказаться от многого в физике, например от теории электромагнетизма, уравнения которой как раз и описывают распространение света (то есть электромагнитных волн) и тем самым лежат в основе всей «электрификации» нашей жизни – освещения, радио, телевизора, компьютера.
На первый взгляд, представляется, что «относительность времени» ведет к парадоксам. Но парадоксы эти – кажущиеся, поскольку они исчезают, как только принимается во внимание, что, согласно теории Эйнштейна, время неразрывно связано с пространством в том смысле, что относительность промежутков времени влечет за собой такую же относительность длин и расстояний. Именно эта взаимность устраняет мнимые парадоксы и делает Вселенную Эйнштейна непротиворечивой.
Отсутствие универсальных, тикающих сразу на всю Вселенную часов, а стало быть, и единой для всей Вселенной одновременности, а также единого «раньше – позже» – все это означает, в сущности, что в природе не существует никакого абсолютного, единого «сейчас».
Ньютоново четкое деление времени на прошлое и будущее, одинаковое для всей Вселенной, теперь как бы расплывается. Можно понять слова самого Эйнштейна: «Различие между прошлым, настоящим и будущим – это всего лишь иллюзия, хотя и очень упрямая иллюзия».
К счастью, все трудности эйнштейновской теории отсутствуют в нашей будничной, медленной, «ньютоновой» жизни – именно потому мы их и не замечаем. Важно, однако, помнить, что Вселенная, в которой мы живем, устроена не так, как наша будничная жизнь. Она куда сложнее. Время в ней – не равнодушно катящееся сквозь мир вселенское колесо, к которому на мгновение прилипает песчинка нашей жизни, а многоликая сущность, которая в каждом месте обретает иные свойства в зависимости от движения вещества в этом месте.
Возникает интересный вопрос: что же, и возраст Вселенной тоже различен с точки зрения разных галактик? Это было бы противоречием в определении, ведь это возраст всей Вселенной. Теория относительности отвечает на это так. Возраст Вселенной – это отрезок времени между Биг Бэнгом – Большим Взрывом – и «сейчас». Чтобы измерить этот отрезок времени, нужно в каждой галактике установить часы, неподвижные «относительно Биг Бэнга», они-то и будут в каждый данный момент показывать возраст Вселенной в этой галактике. Сам Биг Бэнг – это событие, а не что-то материальное, поэтому «неподвижно относительно него» ничего установить нельзя. Но от Биг Бэнга осталось нечто вполне вещественное – так называемое «остаточное, или реликтовое свечение». И если бы в каждой галактике, как бы она ни двигалась, были установлены часы, которые всегда были бы неподвижны относительно фона этого свечения, то все такие часы – во всей Вселенной – показывали бы один и тот же ее возраст.