Завидное искусство проскальзывания в будущее



Наиболее известный случай литературного предвидения относится к повести Моргана Робертсона «Тщетность», написанной в 1898 году. Напомним суть дела. В повести детально рассказано о гибели в океане крупнейшего в мире «непотопляемого» пассажирского лайнера «Титан». В апреле он столкнулся с айсбергом и затонул. При этом из-за недостаточного количества спасательных шлюпок погибло множество людей. Надо ли говорить, что через 14 лет при аналогичных обстоятельствах затонул почти одноименный лайнер «Титаник», имевший, кстати, очень похожую с «Титаном» конструкцию! На нем, как известно, тоже погибло много людей из-за недостатка спасательных средств.

Эдгар По в рассказе \"Повествование Артура Гордона Пима из Нантакета\" описывает жуткую эпопею трех потерпевших кораблекрушение моряков и юнги, которые перед лицом голодной смерти бросили страшный жребий. Выпало юнге Ричарду Паркеру. Несчастный был убит и съеден его сотоварищами. Через 46 лет радиожурналист Поль Гарвей поведал слушателям леденящую душу историю, только что происшедшую в океане. Три матроса и юнга с потерпевшего крушение корабля бросили жребии, кому уйти из жизни ради спасения остальных, — говорили, что на четверых не хватало продуктов. Однако на суде был с несомненностью доказан факт каннибализма. Жертвой его и стал юнга по имени Ричард Паркер! Таким образом, горестную судьбу юноши именно с этим именем выдающийся писатель предвосхитил задолго до того, как участники реальной трагедии появились на свет!

Брэд Стайгер в своей книге \"Игра в реальность и как ее выиграть\" (подробнее см. нашу книгу \"Странники Вселенной\", вышедшую в серии \"Энциклопедия загадочного и неведомого\"), рассказал о Чарльзе Ингерсолле из Клокета (Миннесота), который появился в документальном фильме студии \"Кастл Филмс\" о знаменитом Гранд-каньоне, сделанном в 1948 году. В фильме видно, как Ингерсолл склонился над краем Гранд-каньона и начал снимать открывшуюся панораму 35-миллиметровой кинокамерой. Но Ингерсолл не был в каньоне в 1948 году! Правда, он собирался туда, однако изменил свои планы. Вернулся к этой идее только в 1955 году, когда приобрел новейшую по тем временам кинокамеру. Через неделю после поездки к Гранд-каньону Ингерсолл случайно увидел старый документальный фильм студии \"Кастл Филмс\" и купил его. Когда дома он внимательно просмотрел пленку, его изумлению не было предела: Ингерсолл увидел самого себя, снимающего Гранд-каньон камерой, которую он купил лишь в 1955 году! Тщательная проверка совершенно не прояснила ситуации. Фильм был снят в 1948 году, и в нем участвовал Ингерсолл за семь лет до того, как он в действительности оказался на месте съемки!

Можно ли списать все эти случаи своеобразного «проскальзывания» в будущее на простое совпадение? Пожалуй, нет. Слишком уж много было в истории человечества реальных путешественников во времени или же тех, кто способен заглядывать в будущее. Наука пока бессильна объяснить этот поразительный феномен. Возможно, настала пора обратиться к древней народной мудрости, которой, как известно, было понятно многое из того, что по сей день ставит нас в тупик.

С этой точки зрения большой интерес представляют воззрения австралийских аборигенов, чья история, как утверждают, насчитывает 50 тысяч лет. А за это время многое можно было понять.

Австралийцы научились вводить себя в особое состояние, называемое полудремой. Но это не сон, а скорее погружение в «поток», в котором человек фокусирует свое внимание на интересующем его предмете или вопросе. Для достижения этого состояния аборигены принимают наркотические вещества или чаще практикуют песнопения, ритмические движения под бой барабанов, религиозные ритуалы. Они как бы сливаются с почвой, скалами, животными, небом и таким образом поднимаются над временем и пространством, обозревая все и вся, включая прошлое и будущее!

По представлениям австралийцев \"пространство — время\" не единственная категория, как считают европейцы, а состоит из двух «потоков». Один, непрерывный, мы воспринимаем в бодрствующем состоянии, а второй, опережающий первый, открывается в состоянии полудремы. Человек, считают австралийцы, в этом состоянии включается во все времена и во все пространства. Поэтому аборигенам удается точно угадывать будущее, мгновенно перемещаться через огромные расстояния и видеть то, что происходит на большом удалении. А без этих способностей древнему человеку, лишенному современных благ цивилизации в виде транспортных средств, средств связи и т д., вряд ли удалось бы выжить…

Вероятно, творческие личности в моменты наивысшего вдохновения испытывают состояния, близкие к австралийской полудреме. Поэтому им и случается пережить, быть может совершенно безотчетно, вожделенное для всех нас «проскальзывание» в будущее…

А как быть с лицами отнюдь не творческими? Чем объяснить их таинственные странствия неизвестно где, о которых они потом в деталях рассказывают, причем подчас в состоянии гипноза?

Вот что приключилось однажды с жителем поселка Кратово (Московская область) Александром Селиковым (этот и другие похожие случаи описываются в книге).

\"Это произошло 20 января 1973 года. Мне тогда было неполных пятнадцать лет. В тог день было холодно — около 22 градусов мороза, солнечно и безветренно. Ничего особенного вокруг меня не происходило, по крайней мере, я ничего не помню. И все же что-то случилось, потому что вдруг стало темно и я понял, что лежу на снегу, а все лицо какое-то липкое, руки тоже… Встал, как в полузабытьи, и побрел домой. А там выяснилось, что ищут меня уже трое суток. Мать, когда увидела меня, грохнулась в обморок. Я был весь в крови — руки, лицо… Но когда меня вымыли, оказалось — ни царапины. Я даже не обморозился!\"

Юноше повезло, иногда после подобных исчезновений следы людей теряются вовсе Наверное, их заносит совсем уж в несусветные дали… В какие? И как?

На некоторые из подобных вопросов мы постараемся ответить в этой книге.

Автор выражает благодарность авторам, чьи материалы использованы при работе над книгой: А. Валентинову, Т. Волоховой, А. Глазунову, А. Горбовскому, О. Жеребцовой, Г. Леляновой, Л. Мельникову, С. Первушину, Ф. Перфилову, А. Потапову, В. Потапову, И. Растренину, В. Томину, И. Цареву, Г. Черненко, В. Черноброву, И. Шлионской.







Необыкновенные приключения мысли



ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ?



(По книге доктора биологических наук Н. Моисеевой \"Время в нас и время вне нас\")



Рассмотрение любого предмета требует для начала прояснить, а что же это за предмет, то есть дать определение понятия. Для времени такого определения не существует, хотя с седой древности лучшие умы бились над этим вопросом. Согласно индуистской логике Навья-ньяя время — единичная бесформенная и вечная субстанция. Все пребывает непосредственно во времени, через временное отношение. В этом смысле время сходно с пространством, которое также есть место всех объектов. Китайские мыслители изложили эту связь в изречении: \"Время высверлило в Хаосе семь отверстий, и произошла Вселенная\".

Обычно время связывают с движением или поясняют через движение, как. например, это сделал великий греческий мыслитель Аристотель (384–322 до н. э.). Он считал, что \"время не есть движение, но и не существует без движения\", \"время не есть движение (само по себе), но является им, поскольку движение заключает в себе число\".

Мыслитель христианской эпохи Блаженный Августин (354 — 430), рассуждавший весьма рационально (так, например, он полагал: чудо не противоречит законам природы, а только нашим представлениям о них), констатировал, что он понимает, что такое время, только до тех пор, пока его не спрашивают, что же это такое.

Великий математик Исаак Ньютон (1643–1727) выдвинул понятие \"абсолютного, истинного математического времени\", однако отметил: то время, которое мы можем реально измерить, — это только приближение к истинному времени, поскольку в измерениях мешают случайные обстоятельства, от которых окончательно никак не избавиться и которые можно только стремиться свести к минимуму.

Другой великие математик — Н. И. Лобачевский (1792–1856), создавший неевклидову геометрию, рассматривал время как движение, измеряющее другое движение.

И по сей день мы, по выражению Ф. Энгельса, \"знаем, что такое час, метр, но не знаем, что такое время и пространство!\".

Что такое время (а заодно и пространство), мы строго определить не можем. Неясно, что такое время вне нас и время в нас. Остается спросить: что такое время для нас, для нашего восприятия? Если рассмотреть современные, не очень современные и даже совсем не современные взгляды по этому вопросу, то окажется, что время и пространство являются обязательными компонентами всего содержимого нашего восприятия, которые теперь называют полем восприятия. При этом время и пространство так сходны между собой, что если пространство назвать шириной, то время можно назвать длиной этого поля. Как и пространство, время — особый способ различения предметов. Пространство указывает на сосуществование восприятии в известный момент времени в объеме или на плоскости, и мы как бы измеряем ширину нашего поля восприятия. Время указывает на поступательное движение восприятии в известном пункте пространства, и мы как бы измеряем его длину. Сочетание обеих этих категорий, то есть изменение в положении вместе с изменением во времени, есть движение — основной способ, каким представляются нам явления в понятии.

Способность воспринимать вещи раздельно, последовательно, одну за другой является очень важной чертой сознательной жизни, если даже не самого существования. Без времени как категории восприятия возможно было бы изучение лишь тех явлений, которые имеют дело с порядком или взаимоотношениями существующих вещей — с числом, положением и измерением, иными словами, из наук были бы возможны лишь относящиеся к сфере математики, но не смогли бы существовать физические, биологические и исторические науки, имеющие своим главным предметом изменение или чередование в восприятии.

Без категории времени просто нельзя себе представить материала для этих наук, поскольку время есть впечатление, которое оставляет в нашей памяти последовательность явлений. Любое понятие покоится в конечном счете на опыте, а само слово «опыт» уже предполагает наличие времени как категории восприятия вещей. Таким образом, пространство — это как бы внешняя категория восприятия, восприятие сосуществующих чувственных впечатлений. Время же — восприятие чередования накопленных чувственных впечатлений, взаимоотношение между прошлыми восприятиями и восприятиями непосредственными.

Очень ярко накопление чувственных впечатлений, создающих ощущение потока времени, показано в известном стихотворении А. С. Пушкина \"Телега жизни\":



Хоть тяжело подчас в ней бремя,

Телега на ходу легка;

Ямщик лихой, седое время,

Везет, не слезет с облучка.

С утра садимся мы в телегу;

Мы рады голову сломать

И, презирая лень и негу,

Кричим: пошел! <…>

Но в полдень нет уж той отваги:

Порастрясло нас: нам страшней

И косогоры и овраги;

Кричим: полегче, дуралей!

Катит по-прежнему телега;

Под вечер мы привыкли к ней

И дремля едем до ночлега,

А время гонит лошадей.



Яркий образ седого времени легко возникает в воображении, то есть как бы внутри сознания человека. Этот факт дает основание рассматривать время как внутреннюю категорию восприятия.

Правилен ли такой взгляд, можно решить, учитывая результаты опытов, с помощью которых ученые исследовали длительность так называемого настоящего времени, или попросту настоящего. Под ним понимается тот отрезок времени, за который воспринимается окружающий мир без привлечения механизмов памяти, воспринимается как целостный образ.

Опыт сводится к следующему. Испытуемому на экран проецировалась сначала одна половина предмета (яблока, дома, шляпы и т. д.), а через 1, или 2, 5, или 10 секунд — его вторая половина. Пока промежутки между появлением первой и второй половины предмета были короткими (меньше 12–13 секунд), предмет воспринимался как единое целое, а когда промежутки удлинялись до 13–15 секунд, человек видел две разные половины предмета. Таким образом, наша собственная, внутренняя, мера настоящего определяется в среднем как 12,5 секунды. И соответственно, поскольку наше ощущение не вмещает в себя слишком малый промежуток времени, то, что мы осознаем, — уже прошедшее, как долетающий до нас свет звезд. Недаром великий математик, физик и астроном Лаплас (1749–1827) считал, что время есть впечатления, оставляемые в нашей памяти последовательностью явлений.

Как и пространство, время представляется нам в виде одного из тех способов, с помощью которых располагает свой материал великая сортирующая машина, называемая человеческой способностью восприятия. Через восприятие, через органы чувств, в состоянии бодрствования проходят впечатления внешнего мира одни за другими: слуховые и обонятельные, зрительные и осязательные, температурные и ощущения напряжения мышц — все то, что составляет для нас действительность. Воспринимающая способность мозга, обостренная долгими веками естественного отбора, сортирует всю эту массу чувственных впечатлений, дает каждому его место и время. При этом бесконечность пространства и вечность времени не имеют никакого смысла в области восприятия, которое не требует для себя этих колоссальных рамок.

Какого же рода ориентацию в окружающем мире человек получает за счет использования категории времени? Он ориентируется в последовательности совершающихся событий (то есть категория времени выступает как причинно-следственная связь), в длительности событий и расстоянии между событиями. При этом для понятия \"до\" и \"после\" достаточно сопоставить два зависимых или независимых события (сверкнула молния — прогремел гром), но для понятий \"сколько\", \"как долго\" длительность событий должна быть сравнена с какой-то эталонной длительностью. Измерить — значит проверить, с каким известным размером совпадает то, что мы измеряем. При этом ученые считают, что измерение не просто механическое действие, а научное исследование, которое приводит к углублению в свойства явления, подлежащего измерению. И в зависимости от того, какое событие интересует исследователя, принимается та или иная шкала, тот или иной масштаб. Соответственно говорится о космическом, геологическом, эволюционном, биологическом, историческом, физическом времени и т. п.

Все эти типы, или виды, времени различаются между собой не только по масштабам, но и по методам измерения — от широко известных астрономических, астрофизических, геофизических, геологических, геохимических до магнитометрических и культурно-исторических.

Для каждого случая нужна своя азбука интервалов времени, нужны разные часы и календари как для течения жизни растений и животных, так и для эволюции видов; как для образования и развития самой Земли, так и для ее вращения и эволюции галактик. Привычные для человека интервалы времени велики для процессов в электроне и малы для процессов горообразования. Но какими бы методами ни проводились измерения, исходная точка — всегда Земля с ее движением по звездному небу, с ее природными особенностями. А время определяет состав природы, сочетание элементов и течение земной и космической истории.





Как стали время изучать всерьез





Если подойти с должным уважением к попыткам доисторического человека познать окружающий мир, пружины его развития и изменения, то надо признаться, что время изучали всерьез всегда: в доплеменных пещерах; в первых общинах, где началось разделение труда; в ранних аграрных государственных формациях; в развитых системах торговых городов; в индустриально развитых странах с высоким потенциалом науки; в наш век атомной энергии, ЭВМ и выхода в космос.



К истории вопроса



В древних Месопотамии, Шумере, Индии, Египте знали о цикличности течения процессов. Грек Платон (428–348 до н. э.) видел во времени \"движущийся образ вечности\"; Аристотель — свойство движения; римлянин Лукреций (1 век до н. э.) в своей знаменитой поэме \"О природе вещей\", являющейся энциклопедией знания своего века, писал:

\"Также и времени нет самого по себе, но предметы сами ведут к ощущенью того, что в веках совершилось, (Что происходит теперь и что воспоследует позже. И неизбежно признать, / Что никем ощущаться не может) Время само по себе, вне движения тел и покоя\".

Великий энциклопедист эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452–1519), знавший и умевший все, что знали в ту эпоху, и еще многое сверх того, провел анализ представлений свойств времени и нашел, что \"хотя время и причисляют к непрерывным величинам, однако оно, будучи невидимым и бестелесным, не целиком подпадает власти геометрии, которая делит видимые и телесные вещи на фигуры и тела бесконечного разнообразия. Время совпадает только с первыми началами геометрии, то есть с точкой и линией: точка во времени должна быть приравнена к мгновению, а линия имеет сходство с длительностью известного количества времени. И подобно тому как точки — начало и конец линии, так мгновения — граница и начало каждого данного промежутка времени. И если линия делима до бесконечности, то и промежуток времени не чужд такого деления. И если части, на которые разделена линия, соизмеримы друг с другом, то и части времени будут друг с другом соизмеримы\".

Рассуждая о природе жизни и смерти, Леонардо да Винчи пишет: \"О время, истребитель вещей, и старость завистливая, ты разрушаешь все вещи и все вещи пожираешь твердыми зубами годов мало-помалу, медленной смертью. Елена, когда смотрелась в зеркало, видя досадные морщины своего лица, содеянные старостью, жалуется и думает наедине, зачем два раза была похищена\". (Елена Прекрасная, дочь Зевса и Леды, супруга греческого царя Менелая, была похищена сыном троянского царя Приама Парисом, что явилось причиной десятилетней Троянской войны).

В этих и других высказываниях делались попытки понять свойства времени на интуитивном уровне, словесно описать их. Возможностями исследовать свойства самого времени мыслители не располагали. Время в лучшем случае оказывалось всего-навсего служанкой, выполняющей работу в уравнениях точных наук.

Только к концу XIX — началу XX века появились наконец технические возможности изучать время, да и человек психологически созрел до того, чтобы приступить к этому изучению.

Начало научному подходу к исследованию времени было положено немецким философом И. Кантом (1724–1804) еще в XVIII веке.

Иммануил Кант говорил о времени как о сложном предмете рассмотрения, состоящем из трех «модусов» — последовательности, сосуществования и устойчивости. Таким образом, Кант рассматривал время и как последовательность ряда значений, и как совокупность всего существующего, и как величину. В таком рассмотрении время оказывается уже не одномерным, а как бы двух- или трехмерным явлением.

Французский философ-интуитивист Анри Бергсон (1859–1941) задолго до того, как Пуанкаре и Эйнштейн выдвинули теорию относительности, выступил в 1889 году против понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Им было предложено представление о времени как о потоке событий. Для Бергсона внешняя реальность подвижна. Никаких «готовых» вещей нет, все существует в процессе развития и неустойчивого, изменяющегося состояния. Имеется реальное пространство без длительности, в котором все явления появляются и исчезают одновременно с изменением состояния сознания человека. Имеется реальная длительность, разнородные моменты которой взаимно проникают друг в друга, но так, что каждый момент ее может быть сопоставлен с одновременным с ним состоянием внешнего мира и тем самым уже отделен от внешнего мира. Из сравнения этих двух реальностей возникает заимствованное у пространства символическое представление длительности, которая принимает таким образом мнимую форму однородной среды. Соединительной чертой между пространством и длительностью служит одновременность, которую Бергсон определяет как пересечение времени с пространством.

Вот это \"бергсоновское время\" — время процесса, а не покоя — и положено в основу современных физических представлений, а также представлений в биологии.

Сегодня в физике и философии рассматриваются две взаимодополняющие концепции времени (в смысле принципа дополнительности Бора). Первая пара является дополняющей для понятия природы времени. Время по одной концепции есть такая же субстанция, как пространство или вещество (субстанциальная концепция). Время по другой концепции есть отношение (система отношений) между физическими событиями (реляционная концепция).

Вторая пара является дополняющей для понятия отношении категории времени и категории бытия. События прошлого, настоящего и будущего, согласно одной концепции, существуют реально и даже в некотором смысле одновременно, важен момент осознания явлений и материальных объектов, возникновение и исчезновение которых иллюзорно (статическая концепция); по другой концепции, реально существует только настоящий момент, событии прошлого уже нет, события будущего еще не наступили (динамическая концепция).

Далее выделяется несколько классов (типов) времени: абстрактное (представляемое); физическое (измеряемое с помощью тех или иных механизмов или за счет наблюдения периодических явлений природы); метрическое (отвлеченное) математическое время, матрица для пересчетов между физическим и релятивистским временем; релятивистское время (время теории относительности); биологическое время (время живых организмов).

Детальное изучение времени началось тогда, когда были сконструированы приборы точного измерения его отрезков. Их создали на основе развития астрономических знаний о Земле как небесном теле, о Солнечной системе. Галактике и на основе успехов физики.

Человечество научилось очень точно мерить время течения процессов как в самом человеке, так и вне его, во всей Вселенной, поскольку часы, употребляемые астрономами, суть не что иное, как совокупность всей Солнечной системы.

В нашу задачу не входит изложение техники этих измерений, достаточно только напомнить, что новым эталоном времени стали атомные часы, что созданы различного типа электронные секундомеры, разрешающие измерять малые промежутки времени. Это позволило изучать атомные и ядерные процессы, протекающие за миллионные, миллиардные и биллионные доли секунды. Наконец, люди научились в некоторых случаях как бы изменять временные масштабы. Сверхскоростная киносъемка с последующим медленным воспроизведением всего происшедшего разрешает рассмотреть ход сверхбыстрых процессов (включая взрывы), а съемка замедленная с последующим ускоренным воспроизведением процессов медленных (включая рост и развитие).

Эти технические возможности обеспечили измерение скорости самых различных процессов и сравнение этих скоростей между собой.

Что касается астрономии, то ее успехи в изучении двойных звезд позволили многое узнать о природе гравитационных волн, то есть излучений, которые на земном шаре проявляются в виде силы тяжести. Согласно общей теории относительности, гравитационные волны представляют собой поперечные волны кривизны пространства — времени, которые могут существовать вдали от гравитирующих масс и распространяться со скоростью света. Под их воздействием тела испытывают деформации так называемого приливного типа — растяжение и сжатие Силы гравитационного воздействия Луны и Солнца на Землю вызывают как вынужденные колебания оси вращения Земли, так и приливные деформации земного шара. Луна находится ближе к Земле, чем Солнце, и приливы от нее вдвое больше. Не говоря о морских приливах, которые хорошо известны, Луна вызывает явления приливов и суши. На широте Москвы изменения радиуса Земли в результате этого достигают 40 сантиметров. Сила тяжести изменяется на Земле от экватора к полюсам с увеличением высоты над поверхностью Земли и со временем. Последнее происходит периодически в связи с изменением положения Земли относительно Луны и Солнца и не периодически — в связи с процессами, происходящими в недрах Земли.

Знания о природе гравитационных волн позволили развить релятивистскую теорию гравитации и, в частности, показать зависимость хода собственного времени системы от характера поля гравитации. Наконец, значительные успехи, достигнутые в развитии целого ряда областей науки (биологии, биогеохимии, гистологии, эмбриологии, физиологии и т. д.), когда была использована точная аппаратура, разрешающая измерять время биологических процессов, позволили совершить большой скачок в познании особенностей времени живых организмов биологического времени, выделенного академиком В. И. Вернадским (1863–1945) в 30-х годах нашего века.



Время с точки зрения физика



До 1905 года, когда А. Эйнштейн (1879–1955) опубликовал свою специальную (частную) теорию относительности, общепринятой являлась ньютоновская концепция времени как некая абсолютная длительность, не зависящая от материи. (Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения рассматривает общая теория относительности (теория тяготения Эйнштейна); специальная (частная) теория относительности исследует свойства пространства-времени в приближении, когда эффектом тяготения можно пренебречь, то есть это частный случаи общей теории относительности. Пространство и время рассматривались как некий ящик, в который вложена материя и свойства которого не зависят от наличия вещества. Кроме того, время считалось однородным, одинаковым во всех точках пространства и от пространства не зависящим.

Специальная теория относительности показала тесную связь пространства и времени, образующих единый четырехмерный мир (мир Эйнштейна-Минковского), а также времени с движением. В частности, оказалось относительным понятие одновременности. Момент времени наступления какого-либо локализованного события не является свойством этого события самого по себе, но характеризует отношение его к некоторой системе отсчета. Поэтому и одновременность двух событий относительна. Она справедлива только для событии в одной и той же точке отсчета. Такой же относительный смысл имеют и промежутки времени: длительность процесса, наблюдаемого в одной системе отсчета, может не совпадать с длительностью того же процесса, наблюдаемого в другой системе. Доказательством относительности временных промежутков в разных системах отсчета может служить распад элементарных частиц. Покоящийся пи-мезон живет 10-8 секунд. При движении даже с максимально возможной в природе скоростью — 300 000 километров в секунду — он успел бы до своего распада пройти путь порядка нескольких десятков метров. Тем не менее мезоны, рожденные в верхних слоях атмосферы космическими лучами, проходят путь до поверхности Земли, исчисляемый десятками километров. Этот факт объясняется именно увеличением времени жизни мезона вследствие скорости движения, близкой к скорости света.

Представления о связи времени с пространством и движущейся материей были развиты в общей теории относительности, согласно которой в заполненном материей пространстве-времени невозможно ввести глобальную систему координат, то есть в принципе нельзя синхронизировать часы во всем пространстве. Из этого следует, что одновременность событий зависит не только от системы отсчета, но также, например, и от гравитационного потенциала материи.

Промежуток времени между двумя событиями в точке пространства с одним гравитационным потенциалом не равен промежутку времени между двумя эквивалентными событиями в точке с другим потенциалом. С увеличением гравитационного потенциала течение времени замедляется, что было подтверждено экспериментально.

Положения общей теории относительности сделали более понятной материальную обусловленность пространства-времени. Попытки применить уравнения Эйнштейна для описания всей видимой Вселенной привели к открытию новых неожиданных свойств пространства-времени. В общей теории относительности сформулировано десять уравнений для некой величины, определяющей свойства пространства-времени в зависимости от распределения вещества. В настоящее время нет математического аппарата, позволяющего получить решение в общем виде для любого распределения материи. Поэтому все существующие решения основаны на некоторых упрощающих соображениях о распределении материи, например: материя предполагается распределенной равномерно (изотропно) или же предполагается точечное распределение масс. Первые решения, полученные Эйнштейном и де Ситером исходя из предположения о стационарности Вселенной (то есть в среднем Вселенная неизменна во времени), приводили к замкнутости пространства.

Эйнштейн получил цилиндрическую Вселенную, то есть мир, в котором пространство обладает положительной кривизной и замкнуто, а время незамкнуто. У де Ситера получился сферический мир, в котором и время замкнуто.

Современные космологические представления основываются на решениях, найденных советским исследователем А. А. Фридманом в 1924 году. Он описывает полностью однородный и изотропный мир Основным свойством этих решений является их нестационарность. Возникающие отсюда представления о расширяющейся Вселенной полностью подтверждаются астрономическими данными. Первым подтверждением этого факта было открытие Э. Хабблом в 1929 году красного смешения в спектрах удаленных галактик. Если считать, что это следствие так называемого эффекта Доплера, то красное смещение доказывает удаление галактик. Таким образом, в настоящее время можно считать, что изотропная модель дает, в общем, правильное описание Вселенной.

Другим важным свойством изотропной модели является наличие в ней особой точки пространственно-временной метрики (формулы) по oтношению ко времени. Присутствие такой точки означает, другими словами, конечность времени. Вопрос о конечности времени продолжает дискутироваться и пока остается открытым. Общая теория относительности допускает в принципе не только бесконечные, но и конечные решения. Существуют модели, допускающие замкнутость линии времени, но если замкнутое пространство еще можно трактовать как конечное, то переход от замкнутости времени к заключению о его конечности наталкивается на значительные трудности. Дело в том, что замкнутое время означает повторение циклов событии. При этом для описания последовательности циклов событий возникает необходимость ввести некое промежуточное мета-время. Попытки же его введения наталкиваются на неизбежность пересмотра самого понятия времени, характерного для общей теории относительности. Поэтому представляется наиболее вероятным, что в рамках этой теории логическая конструкция замкнутого времени как раз и есть форма замкнутого времени.

Бесконечность времени имеет два аспекта, количественный и качественный. Количественный аспект бесконечности времени соответствует бесконечности моментов времени. Но момент времени не является некой самостоятельной субстанцией, а представляет собой форму бытия совокупности событий, состояний движущейся материи, причем специфика каждого из временных моментов есть выражение качественно различного характера этих совокупностей.

Бесконечность времени обусловливается постоянным развитием материи, переходом возможностей в действительность. Время есть форма существования материи, выражающая процесс становления, процесс появления нового.

Таким образом, согласно современным представлениям в физике, бесконечность времени состоит в постоянном движении, изменении, развитии материи. Что касается единственности времени или множественности времен, общая теория относительности позволяет для описания некоторых систем ввести несколько существенно различных, но одинаково объективных времен. Это так называемый гравитационный коллапс. Коллапсирующая система характеризуется обычным мировым временем, определяемым в интервале от минус до плюс бесконечности. Однако полное описание всего процесса коллапса невозможно с использованием только этого времени. Для частиц, падающих в гравитационном поле, существует свое собственное время, причем настолько замедленное, что его конечный отрезок описывает бесконечным, с точки зрения стороннего наблюдателя, процесс падения частицы на звезду. Для описания же всего процесса эволюции вводится третье, глобальное время (время Крускала), где есть возможность для пространства и времени как бы меняться местами.

Было бы, однако, неправильно полагать, что только в теории относительности прослеживается глубокая связь между материей и временем. Один из основных законов движения материи, закон сохранения энергии, можно вывести из свойства однородности времени. В теории взаимодействия элементарных частиц существует так называемая СРТ-теорема, которая гласит, что законы движения частиц, выведенные наукой, не меняются, если воздействовать комбинацией трех операций, называемых также тремя симметриями. Операция С — это замена частицы на античастицу. Операция Р, когда левое и правое меняются местами, как это происходит при возникновении отражения в зеркале. Операция Т — изменение направления движения всех частиц на обратное.

Сначала предполагалось, что все три преобразования оставляют физическую систему неизменной, но затем убедились, что законы, управляющие поведением материи, не меняются после действия только двух операций — С и Р.

Как полагает крупнейший современный математик, внесший большой вклад в разработку проблем гравитации и космологии, автор книги \"Краткая история времени\" Стивен Хокинг, в случае С-Р-симметрии жизнь будет одинакова и для нас, и для обитателей другой планеты, которые являлись бы нашим зеркальным отражением и состояли бы из антиматерии. Но вот попытка осуществить Т-симметрию наталкивается на непреодолимое различие между движением во времени вперед и назад. Проделать Т-операцию, согласно Хокингу, то же самое, как если бы заснять на кинопленку падение стакана на пол, а затем прокручивать ее задом наперед, тогда зрители увидят, как осколки собираются в виде целого стакана, а стакан запрыгивает обратно на стол. Но такое запрыгивание равносильно созданию порядка (стакана) из беспорядка (осколков), что противоречит второму закону термодинамики, который вытекает из того, что состоянии беспорядка всегда гораздо больше, чем состоянии порядка. Рост беспорядка (энтропия) прослеживается всюду. Даже чтобы выжить, люди употребляют пищу, которая выступает как носитель упорядоченной формы энергии, и превращают ее в тепло, то есть в неупорядоченную форму энергии.

Стивен Хокинг полагает, что именно рост энтропии со временем является иллюстрацией стрелы времени, которая разрешает различать прошлое и будущее, придавая времени направление. Но при этом он считает, что существуют по крайней мере три стрелы времени, совпадающие по направлению: термодинамическая, указывающая направление времени, в котором растет беспорядок, психологическая — ощущение направления хода времени, память о прошлом, космологическая — направление, в котором Вселенная расширяется.

Совпадение направления термодинамической и космологической стрел Хокинг видит в том, что разумные существа, способные спросить, что такое время, могут жить только в фазе расширения Вселенной.

Что же касается совпадения направления психологической и термодинамической стрел времени, Хокинг полагает, что субъективное ощущение времени задается в мозгу человека термодинамической стрелой времени, поскольку мозг фиксирует события в их естественном порядке, то есть в порядке возрастания энтропии. Заканчивая книгу \"Краткая история времени\", он пишет, что читатель, запомнивший каждое слово из его книги, получит около двух миллионов единиц информации и ровно настолько же возрастет порядок в его голове. Но пока книга читается, по крайней мере тысяча калорий упорядоченной энергии, полученной в виде пищи, превратится в неупорядоченную энергию, переданную во внешнюю среду в виде тепла. Беспорядок во Вселенной при этом должен достичь гигантских размеров.

Наконец, одним из основных аргументов в защиту необратимости времени является необратимость причинно-следственных отношений. При обратном ходе времени причинно-следственная связь оказывается нарушенной и невозможно никакое взаимодействие. Следовательно, отсутствует движение, а значит, и время.

Что касается времени в микромире, в современной физике при исследовании взаимодействия элементарных частиц используется процедура квантования пространства-времени. При этом обычно вводится минимальная длина 10–13 сантиметров и минимальная длительность 10–24 секунд. Направление времени не рассматривается.

В заключение этого раздела хотелось бы коснуться вопроса, который фантасты очень часто решают легко и просто. Это вопрос возврата во времени. Поскольку в мире Эйнштейна — Минковского время и пространство равноценные координаты, возвращаемся мы в покинутую нами точку пространства легко и постоянно. Но не даром. За возврат в пространстве (так же, как и за движение вперед) мы заплатим временем. Мы вернулись туда же, но не тогда же, а позже, в другое время. Тем самым вернулись уже в иную мировую точку. Если теоретически мы могли бы двинуться по временной координате назад, в прошлое, то должны были бы за это тоже заплатить. Заплатить пространством, то есть попали бы в другую точку Вселенной, где-то вне земной поверхности, и к тому же, весьма вероятно, кем-то уже занятую, что привело бы к немедленной гибели.





ВРЕМЯ ПОКОЯ И ВРЕМЯ БОРЬБЫ





Для восприятия времени не меньшее значение, чем функциональное состояние, имеет состояние эмоциональное, заинтересованность в деятельности, мотивация, наконец, вид и условия работы.

Значительно меняются отношение ко времени и его восприятие в зависимости от того, насколько человек может им сам распоряжаться. Люди меньше устают и более продуктивно работают на конвейере, если могут что-то изменять в ритме работы.

Неодинаково ощущение времени у спортсменов, занимающихся различными видами спорта. У тех из них, которые сравнительно мало зависят от внешних условии и сами планируют свои действия (стрелки, легкоатлеты и т. д.), чувство времени не отличается от такового у лиц, спортом не занимающихся. У единоборцев длительность минуты по мере занятии спортом уменьшается. У тех спортсменов, которые зависят от противников и товарищем (спортивные игры), длительность \"индивидуальной минуты\" в процессе спортивной деятельности обычно возрастает. Кроме того, у них повышен интерес к анализу структуры времени. Для шахматистов, которые должны строго следить за временем (не только своим, но и противника), затрачиваемым на ходы, характерно хорошее ощущение времени, длительность \"индивидуальной минуты\" у них в процессе тренировки увеличивается.

Следует отметить, что величина оцениваемого человеком отрезка времени зависит не от числа реально имевших место событий, а только от числа тех событий, которые известны, замечены им. Чем больше испытуемый уделяет внимания времени, тем длиннее оно кажется. Но если решается трудная и интересная задача, о времени забывают и оно кажется короче.

У практически здоровых людей в состоянии эмоционального напряжения могут изменяться восприятие времени, скорость двигательных реакций и опознавание образа. К числу стрессовых факторов относится, например, дефицит времени при работе за пультом управления ЭВМ или за рулем любого вида транспорта. В этих условиях время, за которое человек успевает понять, что за объект внезапно появился перед ним (время опознания образа), увеличивается более чем на 1/3 (с 0,76 метра в секунду при опознавании в свободном режиме до 1,12 при опознавании в условиях дефицита времени).

Космонавты оценивают временные интервалы в условиях невесомости в зависимости от самочувствия и эмоционального состояния. В условиях плохого самочувствия отрезок в 24–26 секунд воспринимается как одна минута, в состоянии легкой эйфории отрезок в 35–40 секунд — как 15–20 секунд. Хорошо тренированные космонавты отмеривают отрезки времени точно. Юрий Гагарин отрезок в 24 секунды воспринимал как 22, 23 и 21 секунду. Указанные закономерности так постоянны, что исследователи рекомендуют использовать результаты оценки времени для определения эмоционального состояния в стрессовой ситуации.

Обнаружены изменения оценок временных отрезков в сторону преувеличения при работе летчиков в спокойных условиях и в сторону преуменьшения по мере нарастания эмоционального стресса, при усложнении полетной обстановки.

Такое укорочение длительности протекающего времени в состоянии стресса отражает человеческие стремления сократить срок пребывания в ожидании, что нашло яркое отражение в словах Фауста, обращенных к Мефистофелю: \"Пусть будет то, что суждено судьбой, бес, помоги, промчи мне время страха!\" (Перевод Н. А. Холодковского.)

Очень ярко укорочение длительности \"индивидуальной минуты\" обнаруживается у спортсменов, занимающихся всеми видами спорта, на старте, но только именно на самом старте, а не перед выступлением вообще.

Наиболее отчетливо такое укорочение отмечается у мотоциклистов, борцов, боксеров и дельтапланеристов. При этом успешность выполнения спортивного задания оказывается тем более высокой, чем более длительной была \"индивидуальная минута\" на старте.

В тех случаях, когда человек попадает в крайне опасную ситуацию, связанную с непосредственной угрозой жизни, как это бывает в профессиональной деятельности пилотов и водителей наземного транспорта или во время соревнований и тренировок по техническим видам спорта (мотокросс, автомобильные гонки, полеты на дельтаплане и т. д.), речь идет уже не только об изменении в малых пределах длительности \"индивидуальной минуты\", но и об изменении самого масштаба времени.

Феномен изменения масштаба времени сводится либо к его «растягиванию» — тогда человек успевает в невероятно короткий срок не только принять решение, но и реализовать его, — либо к «сжатию» тогда человек не успевает сделать то, что вполне можно выполнить без спешки. Ситуации со «сжатием» времени описаны, например, в книге А. А. Леонова и В. П. Лебедева \"Восприятие пространства и времени в космосе\" (М., 1968). Два члена экипажа загоревшегося самолета погибли потому, что командир переоценил длительность промежутка времени между подачей им команды катапультироваться экипажу и собственным катапультированием, прежде чем он получил подтверждение, что команда принята. В состоянии страха время для него сжалось.

У спортсменов такое сжатие времени вызывает фальстарт, они преждевременно срываются с места. Некоторые парашютисты вообще не могут сделать затяжного прыжка, поскольку открывают парашют, допустим, через 8 секунд, будучи уверены, что прошло уже 15–20 секунд. Ю. А. Гагарин спокойно открывал парашют через 50,2 секунды при задании открыть его через 50 секунд.

Субъективное убыстрение времени бывает и при высоком напряжении. Так, А. А. Леонов при выходе в безопорное космическое пространство отметил, что время, отведенное для работы вне корабля, пролетело очень быстро, как 1–2 минуты.

Что касается субъективного замедления течения времени, то исследование этого феномена проводилось на летчиках, которые не подозревали, что ведут самолет с двойным управлением. Неожиданно для пилота выключалась приборная доска, а самолет бросали в пике, то есть через 40 секунд он должен был бы врезаться в землю. Многочисленные скрытые телекамеры фиксировали каждое движение испытуемого летчика.

Было выявлено три типа реакций:

— паника и паралич деятельности (пилот бросал управление);

— поиск выхода \"методом тыка\" (пилот беспорядочно дергал ручки управления, этим методом можно было вывести самолет в нужное положение примерно в течение двух минут);

— мгновенное верное решение (пилот сам выводил самолет в нужное положение за несколько секунд).

На вопросы \"Почему и как пилот принял верное решение?\" и \"Сколько времени прошло, прежде чем был окончен маневр?\" все удачно выполнившие задание летчики ответили однозначно: \"Перебрал в уме варианты, прошло около двух минут\". Значит, для них прошло две минуты, а телекамеры запечатлели время в несколько секунд.

Аналогичные данные были получены при исследовании дельтапланеристов. Удачно выполненные полеты, во время которых нередко возникали сложности, им казались более продолжительными, чем это было на самом деле. Сопоставление длительности полета и длительности \"индивидуальной минуты\" показало, что имеются два разных механизма удлинения времени — небольшое увеличение длительности минуты и резкое, кратковременное изменение масштаба времени.

Вспомним об изменении масштаба времени в сновидениях. Это позволяет предположить, что в момент смертельной опасности мозговые образования не просматривают поочередно разные версии, а создают эти версии поведения разом, параллельно. В сознание \"к исполнению\" поступает та единственная, которая ведет к спасению. Такое состояние не бывает длительным, скорее всего — во избежание дурных последствий для мозга.

Что это действительно так, показывает анализ особенное гей принятия решении в условиях реальной опасности. Для данной ситуации характерно следующее.

1. Решение принималось при осознании наличия опасности, необходимости действовать, в состоянии тревоги, но не страха. Глубина опасности и все последствия не рассматривались, все внимание фокусировалось исключительно на том, что следует предпринять. При этом четко представлялась конечная цель. Это состояние точно описано космонавтом Г. Береговым и В. Пономаренко в статье \"Профессия одержимых\", где приводится высказывание летчика-испытателя со стажем более сорока лет, считающего главным \"умение в минуту опасности хладнокровно рассуждать, думая о том, что необходимо сделать, а не о том, что со мной может быть\".

2. Время принятия решения очень короткое (внезапное озарение), человек может даже начать действовать прежде, чем сам поймет, что решение принято.

3. Решение воспринимается как безусловно правильное и единственно возможное. Убежденность принявшего решение заставляет окружающих бездоказательно ему следовать (даже если решение принял неофициальный лидер группы).

4. Принятое решение в первое мгновение необъяснимо. В дальнейшем возможно: додумывание доказательств, отказ от попытки объяснить, почему решение было именно таким; если человек был один, то, кроме двух первых вариантов, возможна амнезия — человек вообще не понимает и не помнит, как вышел из создавшегося положения.

5. Для принятия решения в условиях реальной опасности, по-видимому, необходима определенная психологическая структура, в частности, задержанная реакция страха. Вообще эмоциональные реакции и сопутствующие им (или определяющие их) изменения биопотенциалов мозга требуют энергетических затрат и развиваются несколько отставленно во времени, однако в данном случае имеет место крайняя степень выраженности этого явления. Принявший и осуществивший решение человек нередко только через много, часов начинает осознавать, что могло бы случиться, и тогда переживает уже непонятное для окружающих потрясение.

6. Человек, раз осуществивший принятое решение в опасной ситуации (но не в состоянии парализующего ужаса), стремится повторно попасть в соответствующую ситуацию, даже если, что случается нередко, его заслуги не были признаны и его поведение в предыдущий раз не заслужило общественного одобрения и поощрения Принятие решения уже является своего рода наградой.

Следовательно, в условиях, когда имеется высокая мотивация принятия решения и конечная цель его ясна, включается механизм, обеспечивающий мгновенность решения. Решение принимается за счет одновременного параллельного (а не последовательного, как обычно) рассмотрения вариантов. При этом в сознании фокусируется только тот единственный вариант (если он достигнут!), который совпал с моделью идеального результата. Все остальные результаты, а заодно и все доказательства просто стираются, как шум. Этот результат может быть и не достигнут, кроме того, не на все случаи жизни принципиально есть решения. Но такие случаи здесь не имеются в виду. Если же решение принято, оно возникает не столько как «перебор» уже готовых реакций (хотя такой «перебор», несомненно, тоже происходит), но в первую очередь как замыкание случайных связей и выбор из огромного числа возникающих решений наиболее удачного.

Таким образом, хотя скорость процессов переработки информации может не меняться, за счет процесса \"параллельного анализа\" человек имеет дело как бы с другим масштабом растянувшегося для него времени. Вступает в силу \"бергсоновское время\", время как поток взаимно перекрещивающихся событий, в котором для создателя кибернетики Н. Винера существует не только живой организм, но и современный автомат.







МАШИНА ВРЕМЕНИ





По статье доктора физико-математических наук А. Ансельма в журнале \"Звезда\"





Возможно ли путешествие во времени — в будущее или прошлое? При этом сразу заметим, что речь здесь фактически пойдет о возможности путешествия на космическом корабле со скоростью, близкой к скорости света. Вернувшись из такого путешествия, можно «выиграть» во времени: проведя в корабле, скажем, 10 лет, можно возвратиться на Землю, где прошло 100 лет. Это, конечно, можно интерпретировать как \"путешествие во времени\". Однако десятилетнее путешествие будет восприниматься путешественником совершенно так же, как если бы он оставался на Земле, все биологические процессы, определяющие его существование и, в частности, его самосознание, не замедляются и не ускоряются по его собственному времени. Вернувшись на Землю, он скорее будет склонен констатировать, что на Земле прошло удивительно много времени, заметно больше десяти лет, ведь он не чувствовал, чтобы с ним происходило что-то необыкновенное! В этом, и только в этом, смысле современная наука допускает путешествия в будущее.

Что касается путешествия в прошлое, то оно в принципе невозможно, так как приводит к логическому противоречию. Популярная формулировка этого противоречия состоит в том, что, совершив путешествие в прошлое, к моменту до своего рождения, можно убить своего отца и тем самым никогда не родиться.

Мы рассмотрим сейчас вопрос об относительной «реальности» путешествия в будущее на космическом корабле.

Для того чтобы получить заметный выигрыш во времени, необходимо путешествовать со скоростью, близкой к скорости света. Для этого необходимо ускорение, обеспеченное работой двигателя ракеты, длящееся достаточно долгое время. Насколько долгое? Может быть, нужны миллионы лет, чтобы достигнуть скорости, близкой к скорости света?

Конечно, все зависит от ускорения. Мы условимся, что для того, чтобы путешественники чувствовали себя комфортабельно, их ускорение не должно существенно превосходить ускорение земного тяготения, то есть величины, когда скорость прирастает на 9,8 м/с за одну секунду. Если ускорение точно равно ускорению земного тяготения, путешественники как бы будут находиться в состоянии искусственной гравитации, такой же, как на Земле. Если ускорение в ракете превосходит это ускорение, они будут чувствовать перегрузки. Сегодня космонавты, выводимые на орбиту искусственного спутника, могут испытывать, скажем, десятикратные перегрузки, но не существенно больше. Так как мы обсуждаем длительное космическое путешествие, ограничимся (для удобства путешествующих) ускорением, равным ускорению земного тяготения.

За какое время можно тогда достичь скорости, близкой к скорости света? Скорость света равна 3х108 метров в секунду (Обозначение 108 представляет собой единицу с восемью нулями, то есть сто миллионов. Такого рода обозначения очень удобны, когда приходится иметь дело с большими числами. Мы будем использовать их и дальше).

При постоянном ускорении скорость равна произведению ускорения на время, так что время равно скорости, деленной на ускорение. Чтобы достичь скорости, равной, скажем, одной трети скорости света, требуется время, равное 108 м/с: = 9,8х х10 м/с2 = 107 секунд = 4 месяца. Не столь уж большое время!

К сожалению, при скорости, равной всего лишь одной трети скорости света, разница в ходе времени для путешественников по сравнению с земным временем будет всего лишь 5 процентов.

Чтобы получить заметно больший выигрыш во времени, надо двигаться со скоростью, действительно близкой к скорости света. При этом уже время ускорения нельзя рассчитать как отношение скорости к ускорению, работают другие законы, законы специальной теории относительности.

Пользуясь теорией относительности, можно показать, что если ускоряться в ракете с ускорением земного тяготения 3,5 года, то по часам, прошедшим на Земле, пройдет 15 лет. При скоростях, еще более близких к скорости света, разница становится гораздо более впечатляющей. Так, например, если время ускорения для пассажиров ракеты равно 10 годам, то на Земле пройдет 11 500 лет!

Итак, с точки зрения нормальной продолжительности человеческой жизни путешествие со скоростью, близкой к скорости света, представляется хотя и длительным, но возможным. Хватит ли, однако, энергозапаса ракеты, чтобы поддерживать постоянным ускорение в течение нескольких лет?

Любое, самое эффективное, топливо при сжигании массы М не может дать больший выход энергии, чем величина Е = Мс2, где с — скорость света Этот теоретический предел вытекает из принципа эквивалентности массы и энергии, следующего из теории относительности. Для обычных видов топлива эффективность (\"калорийность\") топлива гораздо ниже — при сжигании массы М выделяется энергия, гораздо меньшая Мс2. Легко убедиться, что для того, чтобы ускориться до скорости, близкой к скорости света, никакие виды «обычного» топлива (включая ядерное или термоядерное) не годятся. Единственный вид топлива, имеющий, так сказать, \"коэффициент полезного действия\", близкий к единице, — это антивещество. При аннигиляции вещества и антивещества происходит, в некотором смысле, полное превращение массы в энергию, точнее, превращение массивных частиц в электромагнитное излучение. При сжигании массы М топлива из антивещества выделенная энергия будет равна Мс2.

Оказывается, что для длительного ускорения ракеты необходимо запастись горючим из антивещества, во много раз превышающим по массе «полезную» массу ракеты. Можно показать, что при ускорении, равном ускорению земного тяготения, для путешествия, длящегося по часам в ракете 3,5 года, когда на Земле проходит 15 лет, отношение массы топлива к массе ракеты должно быть примерно 15. Если же путешествие длится по часам ракеты 10 лет, а по земным часам 11 500 лет, масса топлива должна превосходить полезную массу более чем в 10 000 раз!

Наверное, из всех чудовищных трудностей создания подобного устройства получение многих тонн антивещества является самой сложной задачей. В настоящее время удается получить лишь считанные атомы антивещества. Поэтому практически можно гарантировать, что «релятивистские» путешествия со скоростью, близкой к скорости света, если и будут когда-нибудь осуществлены, то весьма не скоро. Надо признать, однако, что принципиальных возражении против такого рода путешествий современная наука не имеет.







ПАРАДОКС БЛИЗНЕЦОВ





Продолжение рассказа А. Ансельма





В этом очерке мы попытаемся объяснить (к сожалению, крайне схематично), каким образом физики приходят к удивительному заключению, что время в неподвижной и движущейся системах отсчета, например на Земле и в ракете, улетающей от Земли, течет неодинаково. Пока же без объяснений примем этот фундаментальный вывод специальной теории относительности и покажем, что, хотя \"здравый смысл\" решительно восстает против этого утверждения, оно все же не содержит логических противоречий.

Итак, основное заключение теории относительности, относящееся к различному ходу времени в движущихся друг относительно друга системах отсчета: время в движущейся системе отсчета течет медленнее, чем время в неподвижной системе отсчета. Пример: радиоактивное ядро, летящее с большой скоростью относительно неподвижных приборов, установленных в лаборатории, живет дольше другого такого же ядра, неподвижного в лабораторной системе отсчета. Этот факт подтверждается ежедневно в сотнях экспериментов, проводимых во всем мире.

Повторим еще раз: \"здравый смысл\" очень хочет предположить, что что-то случилось не с самим временем, а с часами, в данном случае с радиоактивным ядром. В предыдущем очерке мы уже объяснили, что если замедляются любые часы: любое время распада различных частиц, любые колебания световой волны, связанной с испусканием света различными атомами и т. д., - то остается сказать, что замедляется само время. Заметим между прочим, что замедляются и биологические процессы, ведь в конечном счете они связаны с различными химическими реакциями, которые замедляются точно так же, как радиоактивные распады или частота колебаний световой волны (Период колебания световой волны, связанной с испусканием света различными атомами).

Действительно замедляется не что иное, как само время.

Представим себе улетающую от Земли ракету с пассажирами, лабораторными приборами и т. д. Поскольку абсолютно все процессы в ракете замедляются одинаково, пассажиры космического корабля не почувствуют никаких аномалий, связанных с необычным ходом времени. Они будут вставать, например, в 7 часов утра, ложиться в 12 ночи, в середине дня тратить час на обед и т. д. И стареть они будут совершенно нормально: за 10 лет тридцатилетний человек станет сорокалетним. И только если отслеживать происходящее в корабле по часам на Земле, мы обнаружим, что за 10 лет путешествия на ракете на Земле прошло, скажем, 20 лет. При всей парадоксальности этого вывода трудно немедленно указать на какое-нибудь логическое противоречие.

Кажущееся противоречие можно, однако, нащупать, если поместить в ракету одного из двух братьев-близнецов, а второго оставить на Земле. Из сказанного выше следует, что пока брат-путешественник проживет 10 лет, его брат на Земле состарится больше, скажем, на 20 лет. Если каждому из них отпущено строго определенное время жизни (конечно, эта гипотеза не вполне реалистична, но не так уж и дика — по отношению к близнецам), то к моменту смерти брата на Земле брат на ракете будет еще жив и даже относительно молод.

Парадокс состоит в том, что любые равномерно движущиеся друг относительно друга системы отсчета совершенно равноправны. Если мы до сих пор говорили о брате на Земле как о связанном с неподвижной системой отсчета, а о брате-путешественнике — с движущейся, мы с равным успехом можем считать «неподвижным» брата, находящегося в ракете, а брата на Земле — движущимся, удаляющимся от ракеты. Но тогда вывод об их относительном старении будет противоположным: брат на Земле будет стареть медленнее, чем на ракете, и к моменту смерти брата на ракете брат на Земле будет еще жив!

Какой же из братьев умрет раньше? Самое удивительное, что однозначно ответить на этот вопрос невозможно: по часам, связанным с Землей, раньше умрет брат на Земле, по часам, связанным с ракетой, — брат на ракете. Оба утверждения абсолютно правильны!

Несомненно, у человека, никогда ранее не слыхавшего о \"парадоксе близнецов\", возникает впечатление полного абсурда. Попробуем, однако, разобраться детальнее, в чем могло бы возникнуть действительное логическое противоречие. Суть дела состоит в том, что для обмена информацией о смерти каждого из братьев должно быть послано известие, скажем радиограмма, с Земли на ракету или наоборот. Между посылкой и получением этой радиограммы пройдет некоторое время, так как она движется с конечной скоростью — со скоростью света. Можно показать, что на Землю радиограмма придет лишь тогда, когда брат на Земле уже умрет, и аналогично — радиограмма, полученная на ракете. Ситуация в этом смысле остается симметричной, и противоречия не возникает.

Обратим внимание, что вся логика приведенного выше объяснения основана на конечности скорости распространения света и гипотезе, что никакой другой, более быстрой, возможности для передачи сигнала не существует. Это один из краеугольных постулатов (подтвержденный прямым образом и косвенно в сотнях экспериментов) специальной теории относительности. Скорость света — это больше, чем просто скорость распространения электромагнитной волны, которая и представляет собой свет, это вообще предельная скорость распространения любого сигнала. Некоторые поля (электромагнитное, гравитационное, возможно, поле, связанное с нейтрино) распространяются с этой предельной скоростью, все другие частицы или материальные тела всегда имеют меньшую скорость. Таким образом, скорость света — это вообще предельно большая скорость, возможная в природе, она называется скоростью «света» лишь по традиции.

На этом, однако, \"парадокс близнецов\" не кончается. Он может быть продолжен следующим образом. Представим себе, что после длительного путешествия ракета возвращается на Землю. Какой из братьев окажется старше: тот, который оставался на Земле, или брат-путешественник? Здесь, конечно, опять ответ должен быть однозначным, и таковым он и является — брат, оставшийся на Земле, будет старше.

Но как это примирить с декларированной выше эквивалентностью систем, равномерно движущихся друг относительно друга7 Ответ состоит в том, что во время какой-то части путешествия братья не движутся друг относительно друга равномерно. Путешествие неизбежно должно включать участки ускорения и замедления ракеты. На этих участках положение братьев-близнецов не будет эквивалентным. В то время как первый брат, на Земле, не почувствует ничего особенного (он может просто не знать, что улетевшая ракета где-то ускоряется), брат в ракете будет находиться в совершенно другой ситуации. Связанная с ним система отсчета — ракета окажется \"ускоренной системой отсчета\".

Среди различных возможных систем отсчета в природе выделены так называемые \"инерциальные системы отсчета\". Определение \"ииерциальной системы\" состоит в том, что в ней предоставленное самому себе тело, то есть тело, на которое не действуют никакие внешние силы, сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

\"Ускоренные системы\" движутся с ускорением относительно инерциальных систем. Предоставленные самим себе тела в этих системах не сохраняют состояние покоя или равномерного движения. Все знают, что в ускоряющемся или тормозящем поезде чемоданы имеют тенденцию прыгать с полок!

Земля с очень хорошей точностью является инерциальной системой. Тормозящая и ускоряющаяся ракета — нет.

В этом и состоит несимметрия между братьями: брат-путешественник на некоторых участках траектории находится в ускоренном состоянии отсчета.

Специальная теория относительности имеет дело только с инерциальными системами и равномерным движением. Общая теория относительности описывает ускоренное движение.

Для нашего случая заключение общей теории относительности состоит в следующем.

В течение интервалов ускорения и торможения ракеты время в ракете течет медленнее, чем на Земле. При подведении окончательного баланса времени — определении полного времени путешествия этими промежутками пренебречь нельзя. На первый взгляд это может показаться странным, так как кажется, что эти промежутки времени могут быть сделаны сколь угодно малыми по сравнению с длительным временем путешествия с равномерной скоростью. Это, однако, не так, потому что, согласно обшей теории относительности, эффект замедления времени в ускоренной системе координат зависит от расстояния между часами, показания которых сравниваются друг с другом. Чем дальше ускоряемые часы от часов, находящихся в инерциальной системе, тем больше будет эффект.

В результате торможение и ускорение ракеты оказывается абсолютно критическим в удаленной от Земли части траектории, когда ракета поворачивает и начинает возвращаться на Землю. Замедление времени в ракете приводит к тому, что брат-путешественник стареет медленнее брата, оставшегося на Земле. Эта асимметрия приводит в конечном счете к однозначному заключению, что вернувшийся брат-путешественник всегда окажется моложе своего «земного» брата.







ВЕЧНЫЙ МАЯТНИК ВСЕЛЕННОЙ







Профессор Пулковской обсерватории Н. А. Козырев занимался этой проблемой свыше четверти века. И все эти годы стойко выдерживал и прямое отрицание, и замаскированный скептицизм, и намеки на «авантюризм», и… Впрочем, не стоит перечислять всего, что говорили о нем коллеги из близких и не очень близких областей науки. Даже сегодня, спустя почти два десятилетия после его смерти, прямых сторонников среди специалистов, насколько нам известно, у Козырева не густо.

Конечно, это его огорчало. Тем не менее он твердо верил, что истина в науке всегда восторжествует. И для такого оптимизма у него есть основания: достаточно вспомнить Луну…





Вулканы на Селене





Незыблемо считалось: Луна относится к планетам, потерявшим внутреннюю энергию. Мертвое тело, закончившее свою жизненную эволюцию, — вот что это такое. И вдруг Козырев заявляет: на Луне возможна вулканическая деятельность. Ох и доставалось же ему! А он ночь за ночью смотрел в телескоп. И высмотрел-таки: в 1958 году обнаружил вулканическое извержение в кратере Альфонс и получил его спектрограмму. Но только в декабре 1969 года Госкомитет по делам изобретений и открытий выдал ему диплом об. открытии лунного вулканизма. А в 1970 году Международная астронавтическая академия наградила его именной Золотой медалью с бриллиантовым изображением созвездия Большой Медведицы.

Но главное его дело, цель всей жизни — раскрыть самое, пожалуй, загадочное явление природы. Сам Козырев в одной из своих статей писал об этом явлении так: \"Есть в природе тайны, на пороге которых останавливается в недоумении не первое поколение ученых\". Тайна, которую попытался раскрыть доктор физико-математических наук, профессор Николай Александрович Козырев, волнует человечество уже многие тысячи лет. Тайна эта время.



Волчок в реке времени



Тем, ктo не верил в реальность его рассуждений, Козырев демонстрировал простои, но весьма убедительный опыт. Вот как его описывал в свое время известный журналист и писатель Альберт Валентинов: \"Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать\", — сказал Николай Александрович и продемонстрировал мне поразительный по простоте и остроумию эксперимент. Он взял обычные рычажные весы и подвесил к одному концу коромысла вращающийся по часовой стрелке гироскоп. На другом конце — чашка с гирьками. Дождавшись, когда стрелка весов замерла на нуле, ученый включил электровибратор, прикрепленный к их основанию. Все было рассчитано так, чтобы вибрация полностью поглощалась массивным ротором волчка.

Как должна отреагировать на это уравновешенная система? Весы могли не шелохнуться, и физики дали бы этому вполне рациональное объяснение. Весы могли выйти из равновесия, и тогда физики нашли бы этому явлению другое объяснение, ничуть не менее рациональное. А что же произошло?

Стрелка не дрогнула, и я с разочарованием взглянул на ученого. Слегка улыбнувшись, он снял гироскоп, раскрутил его в обратную сторону против часовой стрелки, снова подвесил к коромыслу. и стрелка пошла вправо: гироскоп стал легче.

— Ни одним из известных физических явлений объяснить этот феномен невозможно, — сказал Николай Александрович.

— А как вы объясняете?

— Гироскоп на весах с электровибратором — это система с причинно-следственной связью. Во втором случае направление вращения волчка противоречит ходу времени. Время оказало на него давление, возникли дополнительные силы. Их можно измерить…\"

А раз можно измерить — значит, эти силы реально существуют. Но если так, то время — это не просто длительность от одного события до другого, измеряемая часами. Это физический фактор, обладающий свойствами, которые позволяют ему активно участвовать во всех природных процессах, обеспечивая причинно-следственную связь явлений. Козырев экспериментально установил, что ход времени определяется линейной скоростью поворота причины относительно следствия, которая равна 700 километров в секунду со знаком плюс в левой системе координат.

Все это очень сложно для восприятия. И не голько потому, что здесь невозможно подобрать аналогии из обыденной действительности, которые хоть и приближенно, но прояснили бы суть явления. Главное «препятствие» на пути к познанию — инерция нашего мышления. Вот почему все умозрительные попытки от древности до наших дней понять сущность времени оказались безрезультатными. Надо напрочь отрешиться от представления о времени, как о чем-то если и существующем, то независимо oт нас или, во всяком случае, рядом с нами.

Козырев утверждает: время является необходимой составной частью всех процессов во Вселенной, а следовательно, и на нашей планете. Причем активной составной частью. Главной \"движущей силой\" всего происходящего, так как все процессы в природе идут либо с выделением, либо с поглощением времени.



Эксперимент для скептиков



Тем, для кого вышеприведенного опыта оказывалось недостаточно, Козырев предлагал еще один. Брал самый обыкновенный термос с горячей водой. Только в пробке было проделано отверстие, куда Козырев вставлял тонкую хлорвиниловую трубку. А затем ставил термос около весов с гироскопом. Стрелка весов показывала, что волчок, вращающийся против хода времени, при весе в 90 граммов стал легче на 4 миллиграмма — крохотная, но вполне осязаемая величина.

Потом Козырев по трубке начинал добавлять в термос воду, имеющую комнатную температуру. Казалось бы, как может влиять термос на расстоянии, тем более что какой-либо теплообмен с окружающим пространством практически исключается? Но стрелка весов на глазах изумленного скептика продвигалась еще на одно-два деления: значит, какоето влияние все-таки имело место…

После этого хитроумный Козырев будничным голосом предлагал попить чайку. Наливал в стакан кипятку, бросал сахар, размешивал его… А потом убирал термос и на его место ставил стакан с чаем. Стрелка весов, качнувшаяся было к середине, снова показывала уменьшение веса.

И чтобы окончательно добить маловеров, Козырев ставил на другую чашку весов точно такой же стакан с чаем, но сахар в котором еще не был размешан. И этот стакан почему-то оказывался тяжелее. Немного, чуть-чуть, но равновесие весов все же нарушалось…

Почему?

Сам Козырев объяснял подобный феномен так. Во втором стакане, где сахар еще не размешивали, не происходит никаких особых процессов, кроме естественного тепловыделения в окружающее пространство.

И в термосе ничего не происходило. Но стоило подлить в термос холодную воду, а в стакан с чаем опустить сахар, как равновесие системы нарушилось И покуда система снова не придет в равновесие, скажем, пока в термосе не установится одинаковая по всему объему температура или пока полностью не растворится сахар в чае, система выделяет или, лучше сказать, уплотняет время, которое и оказывает «дополнительное» воздействие на гироскоп.

Такое объяснение, понятное дело, многим казалось (да и сегодня кажется) парадоксальным, но ничего другого никто пока не придумал. А вот факты, подгверждающие правоту Козырева, продолжают накапливаться

Факты эти таковы. Если время воздействует на систему с причинно-следственной связью, то должны меняться и другие физические свойства вещества, а не только вес. Так оно и оказалось. Тончайшие эксперименты подтвердили: вблизи термоса, где смешивается холодная и горячая вода, или колбы, где идет растворение, изменяется частота колебании кварцевых пластинок, уменьшается электропроводность и объем ряда веществ.

И ученый сделал вывод: выделение времени происходит только при «необратимых» процессах, то есть там, где есть причинно-следственные переходы. Иными словами, где система не пришла еще в равновесие. Но как это подтвердить?



Обратимся к звездам



Самые бурные и могучие процессы происходят в звездах, рассуждал Козырев. А раз так, то звезды должны выделять колоссальное количество времени. И, может быть, удастся его выявить по изменению физических свойств вещества, на которое через телескоп направлен поток времени от звезды. Ведь время, как физический фактор, должно подчиняться и основным физическим законам — отражения и поглощения. И вот телескоп направляют на ближайшую яркую звезду. Объектив его плотно закрыт черной бумагой либо тонкой жестью, чтобы исключить влияние световых лучей. А электропроводность вещества, находящегося в его фокусе, меняется. Тонкая жесть заменяется более толстой, затем очень толстой металлической крышкой. И чем толще преграда, тем меньше отклоняется стрелка гальванометра. Это легко объяснимо: если время — физический фактор, то его можно экранировать, менять его интенсивность.

Это было проверено на пяти солнечных затмениях. Телескоп с закрытым объективом наводили на Солнце, и по мере того, как Луна наползала на его диск, стрелка гальванометра постепенно приходила в первоначальное положение.

Но нужен был решающий эксперимент — специально для скептиков. Известно, что мы видим звезды не там, где они находятся в настоящее время, а где они были десятки или сотни лет назад, — именно столько времени требуется свету, чтобы дойти до нас от ближайших звезд. А вот с самим временем происходит иначе. Поскольку оно не распространяется по Вселенной, как свет, а появляется в ней сразу, то его действие на процессы и материальные тела происходит мгновенно.

Проще говоря, используя свойства времени, можно получать мгновенную информацию из любой точки Вселенной или передавать ее в любую точку. Только при этом условии нет противоречия со специальным принципом относительности. И если вычислить, где в данный момент находится звезда, и навести на этот «чистый» для глаза участок неба телескоп, то с изменением веса гироскопа гипотеза будет доказана. И что же? Именно так было определено истинное местонахождение звезды Проциона в созвездии Малого Пса. Впрочем, скептиков это не убедило.

Не будем упрекать маловеров. Они правы в своем скептицизме. Более того, он, этот скептицизм, просто необходим. Познание такого глобального явления, как время, открывает перед человечеством настолько безграничные горизонты, что ошибки здесь просто недопустимы. К тому же эксперименты Козырева…

Несмотря на то что они были проверены в Москве и результаты совпали, что называется, один к одному, некоторые ученые резонно возражают, что если сейчас эти эксперименты нельзя объяснить известными нам законами классической механики, то это вовсе не значит, что в них действительно «работает» время. Просто наших знаний пока еще недостаточно, чтобы дать иное, более рациональное толкование наблюдаемым явлениям.

И Козырев не сердился на скептицизм коллег. Он полагал, что недоверие объективно помогает искать все новые факты в подтверждение своей гипотезы.



Вселенную ждет тепловая смерть?



Все эксперименты Козырева на Земле преследуют цель подтвердить выводы, к которым он пришел, размышляя над звездами. В земной лаборатории удается выявить только отдельные свойства времени — свойства, которые мы можем предположить, исходя из наших знаний. Козырев был уверен, что время полностью проявляет себя только в масштабах Вселенной, где оно играет особую, а главное необходимейшую роль.

В 1850 году немецкий физик Р. Клаузиус (1822–1888) сформулировал постулат, получивший название второго закона термодинамики. \"Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому\". Формулировка вроде бы самоочевидна, но посмотрите, какую страшную картину получил Клаузиус, распространив свой закон на всю Вселенную: постепенно звезды должны отдать, рассеять свое тепло в пространстве и погаснуть. Вселенную ожидает тепловая смерть.

Против этого вывода возражали Тимирязев, Столетов, Вернадский и многие другие ученые. А Циолковский вообще считал теорию \"тепловой смерти\" антинаучной. Но сторонники конца Вселенной считают себя правыми: закон Клаузиуса еще не опровергнут.

Быть или не быть Вселенной — это станет ясно, когда мы узнаем, за счет чего светятся звезды.

Сто с лишним лет назад физики немец Гельмгольц и англичанин Кельвин, казалось, решили загадку: звезды — это огромные сгустки газа. Сжимаясь под действием гравитации, они нагреваются до миллионов градусов. Но… расчеты показали, что в этом случае Солнце должно было бы израсходовать всю свою энергию и погаснуть задолго до того, как на Земле появились первые комочки протоплазмы. Затем наступил черед радиоактивности, за ней атомной энергии. Каждый раз казалось: вот она найдена наконец, причина горения звезд. И каждый раз беспощадная математика выносила решение нет, не то. Сейчас серьезные сомнения вызывает последняя теория: что звезды — это термоядерные реакторы. Эксперименты и расчеты показали, что температура внутри Солнца гораздо меньше той, что требуется для термоядерной реакции.

А главное, все эти теории объективно льют воду на мельницу гипотезы тепловой смерти Вселенной. Ведь если запасы энергии находятся внутри звезд, то рано или поздно они должны истощиться. Но никаких других видов энергии земная наука не знала…



Так почему они светятся?



Козырев стал подбирать ключи к мировым законам не на Земле, а во Вселенной. И в 1953 году пришел к выводу: в звездах вообще нет никакого источника энергии. Звезды просто живут, излучая тепло и свет не за счет своих запасов, а за счет прихода энергии извне. Но откуда же она берется?

Ясно, что она приходит из окружающего звезды пространства. Однако пространство не может быть источником энергии: оно пассивно. Но пространство неотделимо от времени… Так Козырев впервые задумался: а что же такое время?

Первый ответ на вопрос дали двойные звезды. Они состоят из звезд разных классов, связанных законом всемирного тяготения. Но вот что удивительно: если поодиночке звезды разных классов отличаются друг от друга, то связанные в пары они приобретают удивительно схожие черты (яркость, спектральный тип и т. д.). Возникает впечатление, что главная звезда воздействует на спутник и постепенно изменяет ею облик. Однако расстояния между «близнецами» столь велики, что воздействия обычным образом, через силовые поля, исключаются. \"А не таится ли разгадка во времени7\" — предположил Козырев.

Ответ он решил искать поближе — на родной планете. Вернее, на ее спутнике. Ведь система Земля — Луна по сути двойная планета. Сама по себе Луна едва ли могла сохранить внутреннюю энергию: математические расчеты не допускали этого. Но если Земля действует на свой спутник через время…

Так возникла гипотеза лунного вулканизма, о которой говорилось в начале. Она блестяще подтвердилась, но Козыреву этого оказалось мало. Он продолжал и дальше искать во Вселенной подтверждение своей догадки. Его внимание привлекли \"черные дыры\". Так ученые называют коллапсары — сверхплотные звезды с огромным полем тяготения. Все, что приближается к коллапсару, исчезает без следа. Даже свет не может преодолеть притяжение огромной массы, «проваливающейся» сама в себя. Тем не менее можно обнаружить присутствие \"черной дыры\" в том или ином районе пространства по мощному рентгеновскому излучению.

Некоторые ученые считают, что «дыры» являются своеобразными «мусоропроводами» Вселенной, куда сбрасывается отработавшая материя. А раз так, то в конце концов все вещество будет поглощено \"черными дырами\" и мир перестанет существовать. Чем это лучше тепловой смерти?

Другие, оптимисты, дают обнадеживающие прогнозы. рано или поздно поглощение вещества \"черными дырами\" прекратится и начнется обратный процесс — вещество хлынет наружу. И наконец, скептики противопоставляют свой «железный» аргумент: а есть ли они вообще, \"черные дыры\", может, их вовсе и нет?..