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

Нечеловеческий секс Нечеловеческий секс

Почему мы все еще занимаемся сексом по старинке – с живыми людьми?

Популярная механика
Почем винтаж для народа? Почем винтаж для народа?

Сколько мифов вокруг винтажа и с чем его едят?

OK!
Секретарь Республики Секретарь Республики

Нормальная жизнь Никколо ди Бернардо деи Макиавелли оборвалась 16 декабря 1512 г

Наука и жизнь
Даты выхода всех фильмов и сериалов Marvel на ближайшие два года Даты выхода всех фильмов и сериалов Marvel на ближайшие два года

А также полный список супергероев нашего времени!

Maxim
Город In Folio Город In Folio

Петербург из тех мест, что лишний раз опиши – от него не убудет

Вокруг света
7 вопросов Алексею Паршину, адвокату Ангелины Хачатурян 7 вопросов Алексею Паршину, адвокату Ангелины Хачатурян

7 вопросов адвокату Алексею Паршину о деле сестер Хачатурян

Русский репортер
В ожидании евангелистов В ожидании евангелистов

История четырех иконок евангелистов

Дилетант
Эксперты рассказали о новом способе мошенничества с бесконтактными платежами с карт Visa Эксперты рассказали о новом способе мошенничества с бесконтактными платежами с карт Visa

Теперь мошенникам даже не нужно красть вашу карту

Forbes
Как завоевать сердце мужчины? Советы итальянца Марко Праццоли Как завоевать сердце мужчины? Советы итальянца Марко Праццоли

Истина стара, как мир: «Путь к сердцу мужчины лежит через его желудок!»

Cosmopolitan
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
Черный лебедь не прилетит: повлияют ли субботние протесты на рынок и инвесторов Черный лебедь не прилетит: повлияют ли субботние протесты на рынок и инвесторов

Пока что уличные акции и котировки ценных бумаг — параллельные вселенные

Forbes
5 способов скрыть первую седину — можно ли обойтись без краски? 5 способов скрыть первую седину — можно ли обойтись без краски?

Несколько лайфхаков от эксперта, которые помогут скрыть «серебряные нити»

Cosmopolitan
5 самых жутких костехранилищ в Европе (люстра из костей и скелет в рясе монаха) 5 самых жутких костехранилищ в Европе (люстра из костей и скелет в рясе монаха)

Где в Европе есть жуткие достопримечательности

Playboy
Хеппи-эндов не будет. Кто станет русским Netflix и возродит ли великий русский роман Хеппи-эндов не будет. Кто станет русским Netflix и возродит ли великий русский роман

Приход Netflix убивает кино в виде, котором его придумали братья Люмьер

Forbes
Будущее российского пива. Чем закончится диалог пивоваров с государством Будущее российского пива. Чем закончится диалог пивоваров с государством

Пивоваренная отрасль следит за финалом дискуссии вокруг реестра производителей

Forbes
Почему Midsummer Night's Dream обернулся ночным кошмаром Почему Midsummer Night's Dream обернулся ночным кошмаром

Вечеринка Midsummer Nightʼs Dream: Terra Incognita, разочаровала гостей

РБК
Интим не предлагать? Интим не предлагать?

Как продолжать оставаться желанной и справиться со своими страхами и комплексами

Лиза
Со всеми удобствами Со всеми удобствами

«Татлер» беспокоится по поводу нового наркотика — тотальной комфортозависимости

Tatler
«Читателю нужно, чтобы Пелевин писал каждый день». Генеральный директор «ЛитРес» о рынке электронных книг «Читателю нужно, чтобы Пелевин писал каждый день». Генеральный директор «ЛитРес» о рынке электронных книг

Интервью с генеральным директором «ЛитРес» Сергеем Анурьевым

Forbes
Восточная сказка Восточная сказка

Выбирая отдых на побережье Турецкой Ривьеры, нужно получить от него максимум

OK!
Путешествия Путешествия

Хорошая гостиница превращает поездку в запоминающееся приключение

Robb Report
Правда или действие: пошлые вопросы девушке (очень много идей) Правда или действие: пошлые вопросы девушке (очень много идей)

«Правда или действие» — очень классная игра для двоих и более человек

Playboy
Молода и прекрасна Молода и прекрасна

Зендая – исполнительница главной женской роли в серии фильмов о Человеке-пауке

Grazia
Состарили: как будут выглядеть на пенсии Бузова, Барских, Лобода и другие звезды Состарили: как будут выглядеть на пенсии Бузова, Барских, Лобода и другие звезды

Звезды представили, как будут выглядеть в старости

Cosmopolitan
Актриса «Брестской крепости» перед гибелью в реке пошутила о последней сигарете Актриса «Брестской крепости» перед гибелью в реке пошутила о последней сигарете

Муж погибшей на Аляске Вероники Никоновой рассказал, почему не смог спасти ее

Cosmopolitan
Ольга Бузова стала самой успешной молодой звездой российского шоу-бизнеса Ольга Бузова стала самой успешной молодой звездой российского шоу-бизнеса

Ольга Бузова обошла коллег по доходу в рейтинге самых успешных российских звезд

Cosmopolitan
Григорий Служитель — о том, почему невозможно не влюбиться в Крит Григорий Служитель — о том, почему невозможно не влюбиться в Крит

Григорий Служитель объясняет, почему не устает возвращаться на Крит

РБК
Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии

Как избежать проблем с волосами и какие факторы влияют на их здоровье

РБК
Триумфальное возвращение. Ковер на стене снова в моде Триумфальное возвращение. Ковер на стене снова в моде

Стена для ковра, как ни крути, самое подходящее место

Forbes
Тест Panasonic Lumix DC-G91: лучшая DSLM-камера для отпуска и не только Тест Panasonic Lumix DC-G91: лучшая DSLM-камера для отпуска и не только

Выпуская на рынок Panasonic Lumix DC-G91, производитель исполняет свое обещание

CHIP
Открыть в приложении