Живем мы именно в пространстве и времени. Но что это значит на самом деле?

Наука и жизньНаука

То, чего нельзя вообразить

Павел Амнуэль

Не будем рассуждать о поэтическом пространстве, пространстве мечты или даже о пространствах Колаби-Яу или Гильберта. А также о времени как четвёртом измерении. Давайте попросту: я стою на Мясницкой улице у входа в редакцию «Науки и жизни», а вы неподалёку, у входа на станцию метро «Чистые пруды». И нас разделяет пространство.

Представили? И никаких проблем, верно? Пока мы не спросим, а что такое — пространство? Пустота, в которой находятся физические тела? Какая-то среда, обладающая собственными свойствами? Эфир? — как, например, считалось в XVIII веке.

С понятием времени ещё сложнее. Время — что-то материальное (время течёт, время бежит…) или лишь последовательность событий, порождающая причинно-следственные связи?

Хорошо сказал много лет назад в своей «Исповеди» Блаженный Августин: «Что же такое время? Если никто меня об этом не спрашивает, я знаю, что такое время; если бы я захотел объяснить спрашивающему — нет, не знаю».

Между тем живём мы именно в пространстве и времени. Пространство разделяет нас (и любые тела), пространство нас соединяет, время делает возможным настоящее, уносит из настоящего в воспоминания прошлого и заставляет думать о будущем. Если пространство — нечто, отделяющее тело А от тела Б, то, чтобы добраться от А к Б, нужно затратить не равное нулю время. Ведь если от А до Б можно было бы добраться мгновенно, то и пространства не существовало бы, не так ли? Если тело может одновременно находиться в А и Б, то расстояние между этими точками равно нулю и никакого пространственного интервала между ними нет. Но тогда как мы отличим тело А от тела Б? Как мы вообще смогли бы существовать в мире, где всё сущее находится буквально одно в другом, ничем друг от друга не разделённое, и если все мгновения времени слиты в одно мгновение, продолжающееся вечно, а правильнее сказать — никак не продолжающееся, поскольку само понятие продолжительности чего бы то ни было связано с понятием времени, а его-то, времени, нет…

Философы рассуждали о пространстве и времени с древних времён (этому посвящена статья «Близко — далеко» («Наука и жизнь» № 10, 2018 г.). Демокрит утверждал, что атомы, из которых состоит всё на свете, отделены друг от друга пустотой, которая и есть пространство. Ньютон тоже считал, что пространство — пустота, причём абсолютная в том смысле, что может существовать сама по себе, без каких бы то ни было физических тел. Относительно абсолютного пространства мы, по Ньютону, определяем положение всех без исключения материальных тел. Иммануил Кант предполагал, что пространство и время — понятия, присущие нашему уму, они существуют лишь в нашем сознании.

Тем не менее мы прекрасно умеем определять координаты в пространстве (абсолютном или относительном) и измерять с огромной точностью (до фемтосекунд!) промежутки времени.

Когда в двадцатых годах прошлого века появилась квантовая механика*, споры о пространстве-времени обрели новую грань (о ней тоже шла речь в статье «Близко — далеко». Напомню суть мысленного эксперимента, заставившего физиков вновь задуматься о сущности пространства и времени. Квантовая механика утверждает, что состояние любой частицы и любого комплекса частиц описывается волновой функцией. У частицы — своя, у комплекса частиц — тоже своя, общая для всего комплекса. Физики называют состояние, когда комплекс частиц обладает общей волновой функцией, запутанным).

* См. цикл очерков Евгения Берковича «Эпизоды “революции вундеркиндов”», №№ 9—12, 2018 г., №№ 1, 2, 2019 г.

Итак, у нас есть пара частиц А и Б (для мысленного эксперимента этого достаточно, хотя, в принципе, запутано может быть сколь угодно большое число частиц). Волновая функция у них общая. Мы оставляем одну частицу в лаборатории, а другую бережно, чтобы не разрушить запутанность (разрушение запутанности называется декогеренцией), переносим на расстояние… неважно какое. Годится и метр, и десять метров. По идее, можно отправить вторую частицу в галактику М31; результат мысленного эксперимента станет от этого лишь очевиднее и «страньше» (как говорила Алиса из сказки Льюиса Кэрролла).

Отнесли и оставили. А в лаборатории поменяли спин (от англ. spin — вращение) у первой частицы (это делают и в реальном эксперименте, что уж говорить о мысленном). Что должно произойти с частицей, находящейся в галактике М31? Она ведь обладает общей волновой функцией с частицей А. Как только изменится состояние частицы А в лаборатории, В ТОТ ЖЕ МОМЕНТ должно измениться состояние частицы Б, чтобы их общая волновая функция не изменилась!

Но разве такое возможно? Информация не может распространяться быстрее света, а до галактики М31 два с половиной миллиона световых лет. Даже если вторая частица находится не далеко в космосе, а рядом, на расстоянии метра, всё равно информация распространяется не мгновенно, и частица Б может лишь через долю секунды (небольшую, но всё же не равную нулю!) «узнать», что ей нужно поменять свой спин, как это уже произошло с частицей А.

Напрашивается вывод: или неверна теория относительности и информация может распространяться мгновенно в любую точку пространства, или неверна квантовая механика — во всяком случае, в том виде, в каком она была сформулирована Нильсом Бором, Вернером Гейзенбергом, Эрвином Шрёдингером и другими физиками.

Но обе теории настолько хорошо оправдывают себя на практике, что немыслимо говорить, будто какая-то из них неправильна!

Если обе теории верны, то неверно что-то в нашем понимании пространства и времени. Возникает и более «кощунственный» вопрос: может ли существовать что-нибудь вне пространства-времени? А само пространство — оно из чего состоит? Состоит ли оно вообще из чего-нибудь? И если да, то ГДЕ находится это что-нибудь? Оно не может находиться в пространстве, поскольку оно создаёт само пространство. К этому «чему-то» неприменимы никакие определения и свойства, связанные с понятием пространства. Оно не может быть большим, маленьким, длинным, коротким. Оно не может быть больше или меньше чего-то. Оно должно быть везде, и его нигде не должно быть!

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Николай I: Дон Кихот самодержавия» «Николай I: Дон Кихот самодержавия»

Несмотря на все старания, Николай I привёл Россию к поражению в Крымской войне

Дилетант
Обвал после бума: как рынок жилья отреагирует на новые правила строительства Обвал после бума: как рынок жилья отреагирует на новые правила строительства

Новые правила жилищного строительства существенно повлияют на рынок

Forbes
Новая «Арктика» Новая «Арктика»

Атомоходы ЛК-60Я заменят ледоколы прошлых поколений

Популярная механика
В ожидании виртуальных богов. Какое будущее предсказывает «самый точный прогнозист искусственного интеллекта» В ожидании виртуальных богов. Какое будущее предсказывает «самый точный прогнозист искусственного интеллекта»

Отрывок из последней главы бестселлера Кори Пайна «Живи. Вкалывай. Сдохни»

Forbes
Как стать харизматичным парнем? 9 советов на заметку Как стать харизматичным парнем? 9 советов на заметку

Простые секреты как быть обаятельным и запоминающимся

Playboy
«Роснефть» против Минфина: почему нефтяники остались без налоговых льгот «Роснефть» против Минфина: почему нефтяники остались без налоговых льгот

Нефтяники не получат пока государственной поддержки в виде налоговых льгот

Forbes
30 самых красивых девушек мира без макияжа (как же они прекрасны) 30 самых красивых девушек мира без макияжа (как же они прекрасны)

Естественность — это круто

Playboy
Те же грабли: чем рискуют демократы на выборах-2020 Те же грабли: чем рискуют демократы на выборах-2020

В США официально стартовали президентские праймериз

Forbes
Почему возвращение стиля преппи — отличная новость для мужской моды Почему возвращение стиля преппи — отличная новость для мужской моды

Комфортный и невычурный преппи может сместить уличный стиль с его пьедестала

РБК
Британский хитмейкер Эд Ширан с новым проектом покоряет Apple Music Британский хитмейкер Эд Ширан с новым проектом покоряет Apple Music

Эд Ширан представил музыкальный проект «No.6 Collaborations Project»

Cosmopolitan
Борис Эйфман: «Западные деятели балета более рациональны, а у нас все идет от эмоций» Борис Эйфман: «Западные деятели балета более рациональны, а у нас все идет от эмоций»

Загадочная русская душа – лэндмарк не слабее русского балета

GQ
Услышь его рев: ремейк «Короля Льва» вышел очень вовремя. Объясняем почему Услышь его рев: ремейк «Короля Льва» вышел очень вовремя. Объясняем почему

В прокат выходит новый “Король Лев”

Esquire
Что о тебе говорит твое интимное прошлое? Спойлер: много правдивого Что о тебе говорит твое интимное прошлое? Спойлер: много правдивого

«Милый, а кто у тебя был до меня?» — теперь вы будете бояться этого вопроса

Playboy
Григорий Бальцер: «Россия — самая выгодная страна для наследования» Григорий Бальцер: «Россия — самая выгодная страна для наследования»

Forbes представляет новый видеопроект «Forbes Capital с Андреем Мовчаном»

Forbes
Жители Орла, Казани и других городов — о любимых местах Жители Орла, Казани и других городов — о любимых местах

Местные жители рассказывают о местах, куда они первым делом ведут гостей города

РБК
Хочешь вернуть свою бывшую? 5 ошибок, которые могут разрушить твои планы Хочешь вернуть свою бывшую? 5 ошибок, которые могут разрушить твои планы

Постарайся избежать их, если хочешь, чтобы она действительно вернулась

Playboy
Диванные эксперты Диванные эксперты

Почему люди по-прежнему верят в магию чудо‑швабр

GQ
Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины Не лучшие ожидания: россияне стали хуже покупать новые машины

Российский автомобильный рынок продолжает падение второй месяц

РБК
Деньги в бронежилетах, внук генерала. Что известно о подозреваемых в разбое сотрудниках ФСБ Деньги в бронежилетах, внук генерала. Что известно о подозреваемых в разбое сотрудниках ФСБ

В числе подозреваемых в разбое офицеров ФСБ оказался внук генерала

Forbes
Хрупкий институт. Нужны ли брак и семья «поколению снежинок» Хрупкий институт. Нужны ли брак и семья «поколению снежинок»

О нелегкой судьбе института брака в ХХI веке

Forbes
«Талантливых женщин держат в стороне, а двигают послушных парней»: первое интервью Ольги Наумовой после ухода из «Магнита» «Талантливых женщин держат в стороне, а двигают послушных парней»: первое интервью Ольги Наумовой после ухода из «Магнита»

Ольга Наумова объявила о своем уходе с поста гендиректора сети «Магнит»

Forbes
Будущее на пороге: отложенная старость, гаджеты-невидимки и человек VS робот Будущее на пороге: отложенная старость, гаджеты-невидимки и человек VS робот

Что ждет нас в недалеком будущем?

Psychologies
Красота по-азиатски: как корейский бизнесмен зарабатывает миллиарды на тканевых масках для лица Красота по-азиатски: как корейский бизнесмен зарабатывает миллиарды на тканевых масках для лица

Миллиардер Ким Чон Ун одним из первых заметил моду на корейскую косметику

Forbes
«Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира «Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира

24 часа из жизни шеф-поваров братьев Березуцких

Forbes
Авиация Авиация

Что раньше было научной фантастикой, перешло в разряд коммерческой реальности

Robb Report
Еще одна столица за 140 млрд рублей. Что не так с проектом по созданию православного Ватикана Еще одна столица за 140 млрд рублей. Что не так с проектом по созданию православного Ватикана

РПЦ планирует превратить Сергиев Посад в столицу православия

Forbes
Звезда Instagram Дарья Коновалова раскрыла секрет своей яркой внешности Звезда Instagram Дарья Коновалова раскрыла секрет своей яркой внешности

Модель Дарья Коновалова откровенно рассказала о своей личной жизни

Cosmopolitan
Герои мирного времени Герои мирного времени

Петь оду трусости отважится не каждый, но мы сумели найти этого смельчака

Добрые советы
Налоговики заблокировали счета бизнес-школы и университета «Синергия» Налоговики заблокировали счета бизнес-школы и университета «Синергия»

Налоговая заблокировала счета компаний, связанных с бизнес-школой «Синергия»

Forbes
Годжи мой! Годжи мой!

Почему миндальное молоко, ягоды годжи и безглютеновые хлебцы нас не спасут?

Собака.ru
Открыть в приложении