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

Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика
Дедский сад, или чего хочет бабушка Дедский сад, или чего хочет бабушка

Почему в Красновишерске не стыдно сдать близкого человека в дом престарелых

Русский репортер
Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
Какие часы носить в августе? Какие часы носить в августе?

История часового дела началась, разумеется, с механизмов

GQ
Нужны ли вам очки для работы за компьютером? Нужны ли вам очки для работы за компьютером?

Что особенного в компьютерных очках и в каких случаях их стоит купить

CHIP
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
«Я могу потерять все»: основатель Healthy Food о проверках сети после волны отравлений «Я могу потерять все»: основатель Healthy Food о проверках сети после волны отравлений

Основатель Healthy Food рассказал, что происходит с бизнесом во время инспекции

Forbes
Что изменилось в жизни россиян с 1 июля Что изменилось в жизни россиян с 1 июля

Ряд законов, которые внесут изменения в жизнь россиян

Forbes
Сечин попросил у Путина 2,6 трлн рублей льгот на развитие Арктики Сечин попросил у Путина 2,6 трлн рублей льгот на развитие Арктики

Нефтяным компаниям для освоения Арктики нужны беспрецедентные налоговые льготы

Forbes
$40 за баррель. Что делать с лишними нефтяными доходами $40 за баррель. Что делать с лишними нефтяными доходами

Возобновились дискуссии об изменении параметров бюджетного правила

Forbes
Как проверить блок питания компьютера на работоспособность? Как проверить блок питания компьютера на работоспособность?

Рассказываем о самых простых способах диагностики компьютерного блока питания

CHIP
Рейтинг мультипекарей: какой лучше купить Рейтинг мультипекарей: какой лучше купить

Разобраться, какой мультипекарь выбрать, бывает непросто

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

Звезды, которым для поддержания популярности больше не нужен телевизор

Forbes
Дорога смерти: почему на Кутузовском не ставят отбойники Дорога смерти: почему на Кутузовском не ставят отбойники

Отбойники на Кутузовском, который прозвали дорогой смерти, все еще не появились

РБК
Мужская мода: молодая и классная марка Nicomede Мужская мода: молодая и классная марка Nicomede

Почему за Nicomede стало еще интереснее следить

Esquire
Шойгу назвал основную причину аварии в Баренцевом море Шойгу назвал основную причину аварии в Баренцевом море

Основной причиной аварии в Баренцевом море стал пожар в аккумуляторном отсеке

Forbes
Новый Audi Q8 стал самым мощным и дорогим кроссовером марки Новый Audi Q8 стал самым мощным и дорогим кроссовером марки

Сколько стоит новый Audi Q8 и почему это того стоит

Cosmopolitan
Производительность труда: можно ли выйти из тупика? Производительность труда: можно ли выйти из тупика?

«Майские указы»-2012 требовали увеличить производительность труда в 1,5 раза

Forbes
Лучшие кроссовки будущей недели (с 22 по 28 июля) Лучшие кроссовки будущей недели (с 22 по 28 июля)

Переосмысленные теннисные кроссовки от Йоджи Ямамото

Esquire
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
Как бы выглядели в старости Цой, Кобейн, Пушкин и другие звезды, умершие рано Как бы выглядели в старости Цой, Кобейн, Пушкин и другие звезды, умершие рано

Благодаря FaceApp можно попытаться представить знаменитостей в старости

Cosmopolitan
Каким получилось продолжение «Тьмы» (спойлер: очень страшным) Каким получилось продолжение «Тьмы» (спойлер: очень страшным)

Netflix представили один из самых гениальных сериалов в мире

GQ
8 секретов крепкой пары 8 секретов крепкой пары

Рекомендации, которые помогут сберечь и отладить механизм взаимоотношений

Psychologies
Осужден раскрывший коррупцию в ФСБ бывший чиновник администрации президента Осужден раскрывший коррупцию в ФСБ бывший чиновник администрации президента

Военный суд осудил за мошенничество бывшего чиновника администрации президента

Forbes
Американские конгрессмены призвали ввести новые санкции против России Американские конгрессмены призвали ввести новые санкции против России

Санкции предлагается ввести против энергетики, банков, оборонного сектора

Forbes
Лучшие фото 2019 года, снятые на айфон Лучшие фото 2019 года, снятые на айфон

Завидуй — среди победителей есть и россиянка!

Maxim
«Марку было важно, чтобы мы нашли свой идеал и боролись за него». Внучки Шагала о наследии художника «Марку было важно, чтобы мы нашли свой идеал и боролись за него». Внучки Шагала о наследии художника

Внучки великого художника о том, как интернет влияет на рынок подделок

Forbes
В здравом уме и трезвой памяти: 10 советов, как противостоять возрастным изменениям мозга В здравом уме и трезвой памяти: 10 советов, как противостоять возрастным изменениям мозга

Сохранить острый ум и крепкую память возможно, но действовать пора уже сейчас

Psychologies
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
Кирилл Иванов (СБПЧ) — о Боге, политике и музыке, деле Голунова и о том, почему он никогда не переслушивает свои песни Кирилл Иванов (СБПЧ) — о Боге, политике и музыке, деле Голунова и о том, почему он никогда не переслушивает свои песни

В интервью Esquire лидер СБПЧ Кирилл Иванов рассуждает о семейных ценностях

Esquire
Открыть в приложении