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

Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
20 лет «Клану Сопрано»: рассказываем, как этот великий сериал изменил современное телевидение 20 лет «Клану Сопрано»: рассказываем, как этот великий сериал изменил современное телевидение

Чему сериалы научились у «Клана Сопрано», а в чем так и не смогли превзойти

Esquire
Чудесная плесень Чудесная плесень

У открытия антибиотиков большая, долгая предыстория

Дилетант
5 способов снять ненужные запреты и ограничения 5 способов снять ненужные запреты и ограничения

На наше поведение влияют внутренние предписания и ожидания

Psychologies
Марсианское вторжение на Бадаевский завод Марсианское вторжение на Бадаевский завод

Проект «парящего небоскреба» стал предметом острого градостроительного конфликта

Эксперт
Как пережить разрыв с девушкой за 24 часа (или даже быстрее) Как пережить разрыв с девушкой за 24 часа (или даже быстрее)

После разрыва лучше глубоко вздохнуть, выдохнуть и... взять себя в руки

Playboy
Ищите трудности! 30-дневная программа тренировок для мозга Ищите трудности! 30-дневная программа тренировок для мозга

30 упражнений, которые поддержат мозг в форме

Psychologies
Почему мы цепляемся за вредные привычки и как это изменить Почему мы цепляемся за вредные привычки и как это изменить

Изменить привычное поведение непросто, но возможно

Psychologies
6 опасных ошибок при работе с болгаркой, которые лучше не совершать 6 опасных ошибок при работе с болгаркой, которые лучше не совершать

Те, кто только начинают работать с УШМ, порой совершают много ошибок

CHIP
Леонардо ДиКаприо и Брэд Питт: «Мы как будто выиграли в лотерею» Леонардо ДиКаприо и Брэд Питт: «Мы как будто выиграли в лотерею»

Тарантино назвал совместную работу ДиКаприо и Брэда Питта дуэтом десятилетия

GQ
Друг Бориса Джонсона: Reuters узнал о роли экс-соратника Ходорковского в попытке отстранить Мэй Друг Бориса Джонсона: Reuters узнал о роли экс-соратника Ходорковского в попытке отстранить Мэй

Бывший акционер ЮКОСа Александр Темерко влиятельная фигура в британской политике

Forbes
Алла Сараева: Нужно ли заменить «Архипелаг ГУЛАГ» Библией в школьной программе Алла Сараева: Нужно ли заменить «Архипелаг ГУЛАГ» Библией в школьной программе

Олег Смолин поддержал инициативу добавить в школьную программу тексты из Библии

СНОБ
Disney выбрал темнокожую актрису на роль Ариэль в киноверсии «Русалочки». Компанию обвинили в расизме Disney выбрал темнокожую актрису на роль Ариэль в киноверсии «Русалочки». Компанию обвинили в расизме

Часть поклонников считает, что нельзя менять оригинальный образ героини Ариэль

Esquire
Папа, ты же останешься? Папа, ты же останешься?

Что сказать ребенку, если отец редко приходит или и вовсе исчез с горизонта

Лиза
Мосгоризбирком объяснил вынос дивана с Соболь желанием «стряхнуть клопов» Мосгоризбирком объяснил вынос дивана с Соболь желанием «стряхнуть клопов»

Вечером в четверг 25 июля охрана Мосгоризбиркома вынесла Любовь Соболь из здания

Forbes
Полоса препятствий Полоса препятствий

«СтарХит» раскрывает секреты нового сезона шоу «Форт Боярд»

StarHit
«Часто денег не было вообще»: миллиардер Сергей Колесников о трудном пути к богатству «Часто денег не было вообще»: миллиардер Сергей Колесников о трудном пути к богатству

Интервью с президентом корпорации «Технониколь» Сергеем Колесниковым

Forbes
Санкции на $1 млрд: Россия подготовила ответ Грузии Санкции на $1 млрд: Россия подготовила ответ Грузии

Госдума попросит президента и правительство ввести новые санкции против Грузии

Forbes
«Гораздо легче делать карьеру, если понимаешь, что ты не один»: когда семья не мешает работе «Гораздо легче делать карьеру, если понимаешь, что ты не один»: когда семья не мешает работе

Топ-менеджеры о том, как строить отношения, если оба партнера увлечены карьерой

Forbes
Тайский бокс: альтернатива для тех, кто устал просто ходить в зал Тайский бокс: альтернатива для тех, кто устал просто ходить в зал

Рассказываем о тайском боксе и наиболее эффективных методах тренировок

GQ
«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
9 предсмертных реплик великих людей, от которых бегут мурашки 9 предсмертных реплик великих людей, от которых бегут мурашки

Девять предсмертных слов великих людей, от которых по коже бегут мурашки

Playboy
Суд приговорил к восьми годам колонии бизнесмена, отсудившего у IKEA 25 млрд рублей Суд приговорил к восьми годам колонии бизнесмена, отсудившего у IKEA 25 млрд рублей

Суд приговорил предпринимателя Константина Пономарева к восьми годам колонии

Forbes
Тест смартфона Gigaset GS280: средний класс с хорошим дисплеем Тест смартфона Gigaset GS280: средний класс с хорошим дисплеем

Новый мобильный телефон Gigaset GS280 ориентирован на повседневное использование

CHIP
Французский поцелуй Французский поцелуй

Марина Африкантова и Роман Капаклы не пригласили родителей на торжество

StarHit
Зож чемпиона: черная икра, пирожные, рэп в наушниках и другие лайфхаки профессиональных спортсменов Зож чемпиона: черная икра, пирожные, рэп в наушниках и другие лайфхаки профессиональных спортсменов

Как интегрировать спорт в нормальную жизнь, а жизнь — в профессиональный спорт

Forbes
Зачем слушать аудиосериал «Пост» Дмитрия Глуховского? Зачем слушать аудиосериал «Пост» Дмитрия Глуховского?

Дмитрий Глуховский рассуждает о грехах и учится быть диктором

GQ
Тест смартфона Sony Xperia 1: огромный 4K-дисплей в кино-формате и новое имя Тест смартфона Sony Xperia 1: огромный 4K-дисплей в кино-формате и новое имя

В чем недочеты смартфона Sony Xperia 1

CHIP
Конец крымского консенсуса: чем он грозит власти? Конец крымского консенсуса: чем он грозит власти?

Гражданские и политические свободы становятся важнее материальных потребностей

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
Открыть в приложении