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

Люди на пределе Люди на пределе

Возможности нашего собственного, среднестатистического тела

Вокруг света
Как уничтожить и как создать автомобильную промышленность Как уничтожить и как создать автомобильную промышленность

Интервью с Александром Ковригиным — признанным экспертом в автомобильной отрасли

Эксперт
Индустрия в авангарде Индустрия в авангарде

Как «белая металлургия» на Урале побеждала черную

N+1
Ну и тела! Звезды, не скрывающие, что прошли липомоделирование Ну и тела! Звезды, не скрывающие, что прошли липомоделирование

Липопластика – это комплексный подход к коррекции тела и лица человека

Cosmopolitan
Ассорти для героя Ассорти для героя

Большой шоколадный квест по Бельгии

Вокруг света
Alex&Rus: «С 14 лет мы начали пробовать себя абсолютно во всем» Alex&Rus: «С 14 лет мы начали пробовать себя абсолютно во всем»

Cosmopolitan поговорил с молодым перспективным дуэтом Alex&Rus

Cosmopolitan
Тест-драйв Haval F7: самого яркого героя китайского автопрома, пустившего корни в нашу землю Тест-драйв Haval F7: самого яркого героя китайского автопрома, пустившего корни в нашу землю

Тест-драйв Haval F7: размер средний, амбиции — куда выше

Playboy
Наследник ювелирной династии Buccellati: «Русских клиентов нужно удивлять» Наследник ювелирной династии Buccellati: «Русских клиентов нужно удивлять»

Ювелирному дому Buccellati исполнилось сто лет

Forbes
5 привычных мест для купания, где тебя поджидает опасность (это не шутки) 5 привычных мест для купания, где тебя поджидает опасность (это не шутки)

Не позволь веселью закончиться трагедией!

Playboy
7 приложений, которые помогут путешествовать гораздо дешевле и комфортнее 7 приложений, которые помогут путешествовать гораздо дешевле и комфортнее

Билеты со скидкой, классные карты, борьба с валютой — все здесь

Playboy
Типичная российская катастрофа Типичная российская катастрофа

Крупнейшая железнодорожная авария царской России — Тилигульская катастрофа

Дилетант
Как начать управлять своей жизнью: 5 правил Как начать управлять своей жизнью: 5 правил

Что, если попробовать взять управление в свои руки и поменять что-то в себе

Psychologies
Россия — Белоруссия: кризис Союзного государства Россия — Белоруссия: кризис Союзного государства

Москва пытается вернуть Минск на прагматичные интеграционные рельсы

Эксперт
Аристократы на подиуме: 3 модели голубых кровей Аристократы на подиуме: 3 модели голубых кровей

Троих главных персонажей перечисляет автор блога Let's Fly to Seoul

Cosmopolitan
«Тур де Франс»: велосипеды, машины и 250 чизбургеров «Тур де Франс»: велосипеды, машины и 250 чизбургеров

В Париже завершился «Тур де Франс»

РБК
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
Зал ожидания. Почему аэропорты устроены так, что из них хочется скорее улететь Зал ожидания. Почему аэропорты устроены так, что из них хочется скорее улететь

Задача хорошего аэропорта — своей архитектурой и инфраструктурой снизить стресс

Forbes
Каково это — заработать миллиард благодаря увлечению шахматами Каково это — заработать миллиард благодаря увлечению шахматами

Математик, шахматист и спортсмен, 29-летний Андрей Котов — владелец «Кредит 911»

Esquire
MAXIM рецензирует фантасмагорический хоррор «Маленькое красное платье» MAXIM рецензирует фантасмагорический хоррор «Маленькое красное платье»

Каждый, кто увидит этот фильм хотя бы одним глазом, будет проклят и попадет в Ад

Maxim
Сколько получают российские хоккеисты в НХЛ? Сколько получают российские хоккеисты в НХЛ?

Рассказываем о контрактах семи самых высокооплачиваемых россиян в лиге

GQ
Открыть Египет: что нового ждет туристов в давно знакомой стране Открыть Египет: что нового ждет туристов в давно знакомой стране

К концу года российские туристы на официальных основаниях смогут летать в Египет

РБК
9 арт-фестивалей, которые пройдут в Москве 9 арт-фестивалей, которые пройдут в Москве

Арт-фестивали июля

GQ
Топ-10 фильмов 2019 года, которые чаще всего качают на пиратских сайтах (но не мы) Топ-10 фильмов 2019 года, которые чаще всего качают на пиратских сайтах (но не мы)

Интересный список самых популярных фильмов на пиратских сайтах

Playboy
Ребенок и роботы: волноваться или нет? Ребенок и роботы: волноваться или нет?

Как роботостроение поможет ребенку найти друзей и освоить профессии будущего

СНОБ
8 функций Яндекс.Почты, о которых ты скорее всего не знаешь 8 функций Яндекс.Почты, о которых ты скорее всего не знаешь

Изобретатели порой делают удобные и привычные вещи еще удобнее. Например почту

Maxim
С чем носить велосипедки – 5 простых решений С чем носить велосипедки – 5 простых решений

Велосипедки – must-have лета-2019

Cosmopolitan
Ошибка товарища Волина Ошибка товарища Волина

Как квартирный вопрос повлиял на борьбу с последствиями культа личности

Огонёк
Без суда и следствия Без суда и следствия

Племянник Аллы Пугачевой хочет вернуть права на сына

StarHit
Косое ушко Мельпомены Косое ушко Мельпомены

Человек, совершивший революцию в текстильной промышленности, хотел стать актером

Эксперт
6 темных черт женщины-социопата, о которых вы узнаете после знакомства 6 темных черт женщины-социопата, о которых вы узнаете после знакомства

Как понять, что перед вами социопат? Вот несколько подсказок

Psychologies
Открыть в приложении