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

Судьба разведчика Судьба разведчика

Под покровом секретности на Урале в 1962 году случился международный скандал

Популярная механика
«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
Казнь мятежников Казнь мятежников

Мятежники были приговорены к смертной казни через повешенье

Дилетант
Ученый раскритиковал Disney за то, что снежинка на постере к мультику «не по законам физики» Ученый раскритиковал Disney за то, что снежинка на постере к мультику «не по законам физики»

В последнее время создателей кино и мультфильмов все чаще критикуют

Maxim
Солдат в обмен на фельдмаршала? Солдат в обмен на фельдмаршала?

Яков Джугашвили и Фридрих Паулюс — двое самых известных пленных Второй мировой

Дилетант
Как подключить Смарт ТВ на телевизоре Samsung: пошаговая инструкция Как подключить Смарт ТВ на телевизоре Samsung: пошаговая инструкция

Большинство моделей Samsung имеют функцию Smart TV

CHIP
Заоблачные гонорары вселенной Marvel: как шесть актеров из «Мстителей» заработали $340 млн Заоблачные гонорары вселенной Marvel: как шесть актеров из «Мстителей» заработали $340 млн

Финал кинофраншизы «Мстители» стал одним из самых кассовых фильмов в истории

Forbes
«Бойцовский клуб» снова в прокате — 20 лет спустя после премьеры «Бойцовский клуб» снова в прокате — 20 лет спустя после премьеры

С 25 июля в российском прокате — «Бойцовский клуб» Дэвида Финчера

Esquire
Камера, мотор: 10 ярких автомобилей из советских комедий Камера, мотор: 10 ярких автомобилей из советских комедий

Машины, которые советские люди впервые увидели в популярных комедиях прошлого

РБК
Проблемы на триллионы. S&P оценила объем плохих долгов российских банков Проблемы на триллионы. S&P оценила объем плохих долгов российских банков

Высокая доля проблемных кредитов носит постоянный характер

Forbes
Герои «РБК Стиль» — о любимых местах отдыха в России Герои «РБК Стиль» — о любимых местах отдыха в России

Сбежать из Москвы и Санкт-Петербурга на уик-энд без загранпаспорта и визы

РБК
Самые успешные блогеры России — 2019. Рейтинг Forbes Самые успешные блогеры России — 2019. Рейтинг Forbes

Звезды, которым для поддержания популярности больше не нужен телевизор

Forbes
Идите лошадью: во что играют в школе управления «Сколково» Идите лошадью: во что играют в школе управления «Сколково»

Фонд V-A-C проведет на территории школы «Сколково» ролевую игру живого действия

Forbes
Почему важно делиться с партнером чувствами и когда этого делать не стоит Почему важно делиться с партнером чувствами и когда этого делать не стоит

Люди, которые привыкли все замалчивать, получают лишь иллюзию спокойной жизни

Psychologies
Очень страшное кино: за какие фильмы Цукерберг готов платить $25 млн Очень страшное кино: за какие фильмы Цукерберг готов платить $25 млн

Новое поколение по-прежнему любит страшные фильмы

Forbes
Все мерить бирюзой Все мерить бирюзой

Олег Нестеров рассказал нам об опыте путешествия на паруснике «Крузенштерн»

Seasons of life
Эвелина Бледанс: «Если Киркоров позовет, выйду за него замуж» Эвелина Бледанс: «Если Киркоров позовет, выйду за него замуж»

Телеведущая рассказала, почему отшила богатого жениха

StarHit
Стэн Смит: история человека, который стал ботинком Стэн Смит: история человека, который стал ботинком

История Стэна Смита, ставшего самым известным брендом в мире спортивной обуви

Esquire
Я у мамы Пуаро: в чем секрет популярности сериалов в жанре true crime Я у мамы Пуаро: в чем секрет популярности сериалов в жанре true crime

Документальные сериалы о реальных преступлениях завоевывают аудиторию

РБК
Директор по стратегии World Class — о фитнесе и большом спорте Директор по стратегии World Class — о фитнесе и большом спорте

Как выбрать для себя правильное направление и добиться в нем высоких результатов

РБК
Последняя деревня Москвы. Как Терехово выжило внутри мегаполиса и что будет дальше Последняя деревня Москвы. Как Терехово выжило внутри мегаполиса и что будет дальше

Внутри периметра старой Москвы все еще есть настоящая деревня, Терехово

Русский репортер
Толчок к дружбе: как новый кризис в отношениях России и Грузии может решить давние проблемы Толчок к дружбе: как новый кризис в отношениях России и Грузии может решить давние проблемы

Российско-грузинские отношения проходят очередной тест на прочность

Forbes
Каким должен быть идеальный экран смартфона Каким должен быть идеальный экран смартфона

Какой должны быть яркость, контрастность и тип дисплея

CHIP
Кольцо всевластия Кольцо всевластия

Мало кому приходило в голову менять дизайн обручального кольца после помолвки

StarHit
Ваша мотивация: как не отступать от ЗОЖ Ваша мотивация: как не отступать от ЗОЖ

О том, как найти свою мотивацию, рассказывает популярный ЗОЖ-блогер

Домашний Очаг
Сказка о геологе Джеке Шмитте, который стал астронавтом и побывал на Луне Сказка о геологе Джеке Шмитте, который стал астронавтом и побывал на Луне

Рассказы о науке

Наука и жизнь
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
От кого забеременеет твоя девушка? От кого забеременеет твоя девушка?

Все твои сексуальные желания вызваны непрерывной борьбой за оплодотворение

Maxim
Драгоценности Драгоценности

Драгоценности из коллекций высокого ювелирного искусства как арт-объекты

Robb Report
От Украины до ОАЭ: гид по зарубежной недвижимости богатейших госслужащих и депутатов России От Украины до ОАЭ: гид по зарубежной недвижимости богатейших госслужащих и депутатов России

Богатейшие «слуги народа», которые имеют недвижимость за рубежом

Forbes
Открыть в приложении