15. Время как мера движения и изменения локальных физических
объектов
Приведем некоторые, наиболее емкие высказывания философов о
времени в переводе П.С. Таранова [4]. <Время - это лицезреющая свои
осуществления вечность> (Платон). <Время - мера движения. Все
предметы во времени и измеряются временем> (Аристотель). <Времени
нет самого по себе, но предметы сами ведут к ощущению того, что в
веках совершалось> (Лукреций Кар).
Наиболее развитую концепцию времени разработал Августин Аврелий в
первом тысячелетии новой эры. <Что же представляет собой время? Как
понимать "длительность" или "краткость" времени, где оно существует?
В прошлом, но его уже нет. В будущем, но его еще нет. Значит, в
настоящем. Но если мы возъмем отрезок настоящего времени любой длины
- в сто лет, в год, в месяц, в день, в час и т.д., то мы увидим, что
он состоит как бы из трех интервалов. Один из них находится в
прошлом, другой еще в будущем и третий - кратчайший, неделимый уже
далее на мельчайшие части, миг и составляет собственно настоящее
время. Он так краток, что длительности в нем нет. Если бы он длился,
в нем можно было бы отделить прошлое от будущего; настоящее не
продолжается. Но как же тогда мы можем измерять время, сравнивать
временные отрезки и т.п.? Где же пребывает это неуловимое
время?>:<Там же, где нет никакой твари, через изменяющиеся движения
которой образуются времена, там совершенно не может быть времени>
(Цитируется в переводе П.С. Таранова [4]).
В классической физике утверждается, что можно составить описание
положения каждой материальной точки пространства, которая находится
в статическом состоянии, в покое, без привлечения координаты
времени. Однако такое описание возможно лишь для макрообьектов, то
есть таких, которые значительно превосходят обьемы элементарных
частиц, поскольку, согласно современным представлениям, элементарные
частицы (электроны и др.) постоянно находятся во взаимном движении.
Стабильное состояние макрообьектов, их фиксированное взаимное
положение, могут сохраняться чрезвычайно долго. Например,
установленный возраст некоторых земных пород и метеоритов составляет
(3.8-4.7)·109 лет [33]. Таким образом, взаимное положение
атомов и молекул в этих породах и метеоритах все это время
оставалось неизменным. Совместив начало координат и положение
пространственных осей с положением трех материальных точек, можно
убедиться, что положение этих и других материальных точек в таком
теле остается неизменным на протяжении миллиардов лет.
В то же время, построить некоторую отдельно существующую
временную область без пространственно расположенных объектов не
представляется возможным. Если мы зафиксируем положение какого-либо
материального объекта в момент времени t0 в точке
М0, то это можно сделать лишь при помощи некоторых
координат x0, y0,
z0, представляющих собой меру пространства
какого-либо объема (области). Если наблюдаемый нами объект в момент
времени t1 занял новое положение, например в точке
М1, фиксируемое координатами x1,
y1, z1, мы можем отнести меру
времени t = t0 − t1 с
расстоянием между точками М0 и
М1. Таким образом, расстояние между этими точками
дает нам информацию о количестве прошедшего времени, необходимого
для перемещения материального объекта между точками
М0 и М1. Если же материальный
объект остался в той же точке М0, мы не в
состоянии определить, сколько же времени прошло. Это может быть как
t= 0, так и t = ∞. Таким образом, для неподвижной
точки категория времени отсутствует и соответственно, не может
существовать временная область отдельно от пространственной
области.
Физические события, происходящие с каким либо объектом, например,
смена его положения, могут быть пронумерованы таким образом, что эти
номера образуют линейную последовательность. Они могут быть
выстроены в линию и им может быть присвоено, благодаря используемым
внешним устройствам - часам, - определенное место на этой
линии-времени. Таким образом, реальное время является одномерным.
Часы - это такие устройства, в которых последовательно отсчитываются
равные отрезки времени. Равенство этих отрезков чаще всего
обеспечивается каким-либо циклическим, повторяющимся бесчисленное
число раз, процессом. Это могут быть циклы движения планеты (Земли)
вокруг Солнца, механического маятника, колебаний тока в
электрическом контуре, движения электронов вокруг атома и др.
Сколько может быть часов? Например, это могут быть атомные
цезиевые часы [81], электронные, механические, суточные, когда время
отсчитывается циклом смены дня и ночи. Годовой цикл служит для
отсчета веков и тысячелетий. В астрономии применяют так называемый
световой год - расстояние, которое свет со скоростью С
проходит за год. Можно еще говорить о времени жизни какого-либо
организма как о цикле отсчета времени и т.д.
Поскольку циклические процессы определяют отрезки, на основе
которых исчисляется время, полезно выявить факторы, влияющие на
повторяемость этих циклов. Сравнение жизненных циклов организмов
показывает, что у одного он может закончиться, в то время у другого,
жизненный цикл которого начат одновременно с первым, этот цикл
активно продолжается. На продолжительность земного года, как
показывают точные измерения, существенное воздействие оказывает
активность Солнца. Эта активность влияет и на орбиты и других
планет. Цикл суточного вращения Земли находится под влиянием
магнитных возмущений в ионосфере. Цикличность хода механического
маятника находится под влиянием окружающей температуры,
барометрического давления, влажности и др. Цикличность колебаний
электрического контура в электронных часах могут измениться под
воздействием магнитного или электрического полей. Стабильнее других
цикличность процессов внутри электронных оболочек атомов и внутри их
ядер. Однако цикличность этих процессов может стать иной, например,
при процессах радиоактивного распада или синтеза.
Теперь обратим внимание на механизмы, определяющие цикличность
процессов, в тех или иных часах. Циклы этих процессов определяются
внутренними причинами. Для атомных часов эта причина состоит в
соотношении массы, например, электрона и того поля внутриядерных
сил, в пределах которого находится орбита электрона. В электронных
часах внутренняя причина возникновения цикла колебаний состоит в
наличии и соотношении емкости и индуктивности электрического
контура. В маятниковых часах цикл возникает из-за наличия
механической массы маятника и силы ускорения свободного падения в
поле тяготения Земли. В другом типе механических часов используется
механическая масса и возвратная сила пружины. Вращение большой массы
Земли вокруг своей оси является причиной цикла земных суток. Оборот
Земли по орбите вокруг Солнца является годовым циклом.
Возникает вопрос, может ли существовать внешняя причина, которая
производит запуск всех этих циклов и которая может синхронизировать
все эти циклы. Существует ли общемировое время, подчиняющееся какому
бы то ни было механизму, общему для всего универсума? Выше было
показано, что время в каждом процессе задается разного рода
внутренними причинами, определяемыми атомными, электронными,
механическими, космическими (в том числе и галактическими),
биологическими и др. механизмами циклообразования. Запуск и
остановка каждого временного процесса определяется внешними либо
внутренними причинами, часто имеющими статистическую природу. Запуск
всех циклических или иных процессов из одного общемирового центра, с
одной стороны, потребовал бы всепроникающей среды, позволяющей
передавать импульсы запуска во все области вселенной. Такую среду, в
принципе, можно было бы представить. С другой стороны, с учетом
бесконечности вселенной (на настоящий момент нет никаких
доказательств ее конечности) и трехмерности пространства, источник
таких тактовых импульсов должен был бы иметь бесконечную энергию и
распространять эти импульсы с бесконечно большой скоростью.
Принцип сохранения количества материи и энергии не позволяет
существование процессов с бесконечно большой энергией и бесконечно
большой скоростью распространения возмущений. Таким образом, следует
признать, что мирового хода времени не существует. Этот вывод
подтверждается, как показано выше, изменчивостью цикличности
процессов под воздействием тех или иных условий среды. В силу этого
не существует общемировой, космической основы для синхронизации всех
существующих природных циклов.
Мы можем использовать наиболее стабильные циклы, происходящие в
физических телах, употребляя их для шкал времени и распространять
эти шкалы на другие события, имеющие другую цикличность. Однако, как
показано, общемирового, общекосмического времени не существует.
Время определяется внутренними циклами физически изолированных в
общем случае, друг от друга, процессов.
Время - это одномерная физическая величина. Оно отличается
однонаправленностью, - от прошлого к будущему. Если тело,
материальную точку можно механически вернуть в то же положение,
которая она занимала в системе координат tr
времени назад, то для этого нужно затратить дополнительное время
tlи сумма этих отрезков времени
tr + tl >
tr, то есть всегда больше tr -
времени. Итак, материальное тело может находиться в одном и том же
месте в различное время. Однако это же тело не может находиться в
одно и то же время в различных местах.
В материальном мире имеются миллиарды и миллиарды материальных
тел (от атомов до галактических образований), движущихся
относительно миллиардов и миллиардов других материальных тел, каждое
из которых можно принять за начало системы отсчета времени или
пространственных координат [82].
Таким образом, время локально, то есть относится только к тому
объекту, который движется (каким либо образом изменяет свое
положение, качество, свойство и др.). Оно необратимо, в том числе и
для циклических процессов, так как для поддержания этих процессов
или для отсчета циклов, требуется подвод энергии. Время одномерно и
однонаправленно. Это очень важное свойство времени, так как
одномерность и однонаправленность времени (в пределах одного
процесса) обеспечивает соблюдение принципа причинности. Поскольку
время идет от прошлого через настоящее к будущему, представление
обратного хода времени нарушит направление причинно-следственных
связей в мире. Но именно время определяет причинную связь
событий.
Одномерность макровремени - надежный физический факт [79].
Краткое событие может быть помещено на оси времени с очень большой
точностью. В настоящее время наиболее точные физические приборы
позволяют измерить время с точностью, выше чем 1·10−12
[83]. Например, мы можем сказать, что данное событие произошло в
момент времени t. Причем это время может быть определено по
скорости протекания самого процесса (внутренним часам). В этом
случае время t можно определить, взяв за начало отсчета
некоторое внутреннее событие. Время t может быть определено
независимо от процесса, по <внешним> часам.
Итак, наше понимание пространства и времени близко пониманию этих
категорий, сформулированных Г. Лейбницем. Согласно его концепции,
пространство - это порядок взаимного положения отдельных тел, а
время, это порядок сменяющих друг друга явлений или состояний тел.
[84].
Многомерные пространство (n > 3) и время (n >
2), возможность обратимости времени, широко используются в
абстрактных математических построениях, описываются в
научно-популярной и другой литературе. Естественно, это привлекает
математиков и физиков, так как существенно увеличивает простор для
воображения и сложность математических и физических абстракций. С
учетом хорошей изученности уже давно известных физических явлений,
многомерные миры привлекают современных ученых как поле
исследовательской деятельности, где можно получить новые результаты.
Однако по нашему мнению, все результаты следует соотносить с
реальной трехмерностью пространства и независимого от него
одномерным и однонаправленным временем каждого конкретного
процесса.
Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?
Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.
Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается: - Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.
В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.
Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
