То, чего нельзя вообразить

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

Чернобыльское досье КГБ Чернобыльское досье КГБ

Украинская власть за последние годы рассекретила огромный массив документов КГБ

Дилетант
Найти работу по душе: 5 шагов Найти работу по душе: 5 шагов

Как поставить знак равенства между любимым занятием и работой?

Psychologies
Одержимый царь Одержимый царь

Победа в Полтавской битве стала возможной только благодаря железной воле Петра I

Дилетант
Десерт из кошмаров Десерт из кошмаров

Джалло — итальянское ноу-хау, придуманное в 60-х годах прошлого века

Elle
Повелитель Мухин Повелитель Мухин

GQ поговорил с Владимиром Мухиным, шеф-поваром White Rabbit

GQ
Женщина-Тор и новый Блэйд: Marvel раскрыла планы на будущее Женщина-Тор и новый Блэйд: Marvel раскрыла планы на будущее

Просто сенсационные заявления от Кевина Файги

Playboy
Борьба за экологичность или бизнес-модель? Почему дизайнеры шьют вещи из старых тканей (а мы это покупаем) Борьба за экологичность или бизнес-модель? Почему дизайнеры шьют вещи из старых тканей (а мы это покупаем)

Модная индустрия стала все активнее использовать старые ткани

Esquire
Как выбрать свадебную фату Как выбрать свадебную фату

Самые модные варианты и советы экспертов

Vogue
Жертва борьбы элит. Почему Путин снова сменил губернатора Севастополя Жертва борьбы элит. Почему Путин снова сменил губернатора Севастополя

Новому главе Севастополя Владимир Путин обещал найти применение

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
Правила жизни Кейт Буш Правила жизни Кейт Буш

Певица, композитор, Лондон

Esquire
Министры приняли вызов Министры приняли вызов

Кто вошел в новое правительство премьера Великобритании Бориса Джонсона

РБК
7 умных помощников, с которыми дачная жизнь станет приятнее 7 умных помощников, с которыми дачная жизнь станет приятнее

Девайсы, которые облегчают работу на дачном участке

Лиза
Выжимаем соки из ПК: разгон памяти Выжимаем соки из ПК: разгон памяти

Увеличиваем производительность ПК за счет оверклокинга оперативной памяти

CHIP
Сэндвич по-русски: почему у Subway закрылся каждый десятый ресторан в России Сэндвич по-русски: почему у Subway закрылся каждый десятый ресторан в России

За последний год закрылся практически каждый десятый ресторан Subway в России

Forbes
Пять лет без права переписки: чего могут добиться через избиркомы и суды снятые кандидаты Пять лет без права переписки: чего могут добиться через избиркомы и суды снятые кандидаты

С прошлых выходных в Москве еще не было ни дня без акций протеста

Forbes
«Как кошка с собакой»: FT связала «развод» Сбербанка с «Яндексом» с неудавшейся покупкой доли в компании «Как кошка с собакой»: FT связала «развод» Сбербанка с «Яндексом» с неудавшейся покупкой доли в компании

Отношения Сбербанка и «Яндекса» испортились еще в прошлом году

Forbes
Как дизайн-мышление изменит привычный мир Как дизайн-мышление изменит привычный мир

В московском Центре дизайн-мышления прошел Design Thinking Camp

РБК
Как паковать чемодан, чтобы все уместить и не сойти с ума: 6 лайфхаков Как паковать чемодан, чтобы все уместить и не сойти с ума: 6 лайфхаков

С самого начала нужно следовать определенным правилам упаковки чемодана

Playboy
6 простых коктейлей, которые нужно приготовить этим летом (недорого и вкусно) 6 простых коктейлей, которые нужно приготовить этим летом (недорого и вкусно)

Как можно бюджетно приготовить вкусные и интересные летние коктейли

Playboy
Без страха и упрека Без страха и упрека

Как раз и навсегда победить внутренних демонов

Elle
Я наберу Я наберу

Шамиль Идиатуллин как никто другой умеет совмещать вымысел с правдой

Esquire
В островном ты права В островном ты права

Путешествие мечты на самые красивые острова земли

Cosmopolitan
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
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
Как юбка-карандаш стала главной вещью женского гардероба Как юбка-карандаш стала главной вещью женского гардероба

Рассказываем, с чего началась история юбки-карандаш

Vogue
15 главных московских ресторанов, кафе и баров этого лета по версии Forbes Life 15 главных московских ресторанов, кафе и баров этого лета по версии Forbes Life

Список всего, что нужно для счастья этим летом в Москве

Forbes
Шарлотта Генсбур: «Ларс – провокатор, и он чем-то напоминает мне папу» Шарлотта Генсбур: «Ларс – провокатор, и он чем-то напоминает мне папу»

Шарлотта Генсбур – о новом альбоме Rest и кастрации Уиллема Дефо

GQ
«Мой сын не понимает, как женщина может сидеть дома и вообще не работать»: 5 историй о том, как совместить МВА и семью «Мой сын не понимает, как женщина может сидеть дома и вообще не работать»: 5 историй о том, как совместить МВА и семью

Как женщины одновременно получают МВА, делают карьеру и воспитывают детей

Forbes
Как не оказаться в хвосте революции здравоохранения Как не оказаться в хвосте революции здравоохранения

Россия может стать мировым лидером в продлении и улучшении качества жизни

Эксперт
Открыть в приложении