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

Алюминиевый век Алюминиевый век

История учит нас, что человечество достигло настоящей цивилизации

Наука и жизнь
Личность, скрывающаяся за монстром. Эксклюзивное интервью создателя Ганнибала Лектера Личность, скрывающаяся за монстром. Эксклюзивное интервью создателя Ганнибала Лектера

Автор «Молчания ягнят» Томас Харрис не давал развернутых интервью с 1970-х

Forbes
Глобальный Рейх Глобальный Рейх

Что, если бы страны «оси» победили во Второй мировой войне

Naked Science
Бизнес, который работает в кризис. 30 самых выгодных франшиз в 2019 году Бизнес, который работает в кризис. 30 самых выгодных франшиз в 2019 году

Forbes составил топ-30 самых выгодных российских франшиз

Forbes
Четкий план на завтра: как помочь людям с ментальными нарушениями преодолеть тревогу Четкий план на завтра: как помочь людям с ментальными нарушениями преодолеть тревогу

Как помочь своим родным и подопечным пережить трудный период

Forbes
Как прожить на пенсию. История стартапа Kindur, который помогает поколению бэби-бумеров не разориться Как прожить на пенсию. История стартапа Kindur, который помогает поколению бэби-бумеров не разориться

Финтех-стартап Kindur развеивает главный страх пенсионеров

Forbes
Одомашнивание: новый цикл Одомашнивание: новый цикл

До конца нынешнего десятилетия произойдет очередная революция

Популярная механика
30 самых красивых девушек мира без макияжа (как же они прекрасны) 30 самых красивых девушек мира без макияжа (как же они прекрасны)

Естественность — это круто

Playboy
Обновлённый Mitsubishi L200. «Плачущие» фонари и бьющиеся сердца Обновлённый Mitsubishi L200. «Плачущие» фонари и бьющиеся сердца

Специалисты, занятые доводкой пикапов, никогда не потеряют работу

4x4 Club
Британский хитмейкер Эд Ширан с новым проектом покоряет Apple Music Британский хитмейкер Эд Ширан с новым проектом покоряет Apple Music

Эд Ширан представил музыкальный проект «No.6 Collaborations Project»

Cosmopolitan
Меркурий затягивает петлю Меркурий затягивает петлю

Ретроградный Меркурий: что же это за напасть?

Robb Report
3 главных этических вопроса, которые ставят перед человечеством новые технологии 3 главных этических вопроса, которые ставят перед человечеством новые технологии

Технический прогресс намного опережает прогресс социальный.

Esquire
Как российскому стартапу выйти на рынок США и не прогореть. Пошаговая инструкция Как российскому стартапу выйти на рынок США и не прогореть. Пошаговая инструкция

Что нужно знать стартапу, чтобы не повторить ошибок крупных компаний

Forbes
Модные покорительницы космоса в кино Модные покорительницы космоса в кино

Восемь героинь фильмов о космосе, которым отведена главная роль

Vogue
15 идей, как красиво собрать волосы в пучок, — учимся у звезд 15 идей, как красиво собрать волосы в пучок, — учимся у звезд

Согласись, в разгар лета пучок — самая актуальная прическа

Cosmopolitan
Кто управляет российским футболом? Кто управляет российским футболом?

Рассказываем о восьми людях, без которых нельзя представить футбол в России

GQ
Уволен руководитель спецотряда ФСБ «Альфа» Уволен руководитель спецотряда ФСБ «Альфа»

Валерий Канакин был уволен с должности «некоторое время назад»

Forbes
Не надо быть «вареной лягушкой», или как обрести второе дыхание в карьере Не надо быть «вареной лягушкой», или как обрести второе дыхание в карьере

Порой у управленца возникает дилемма: я и так на вершине, куда мне расти дальше

Forbes
Машины времени Машины времени

Так заботиться об автомобилях, как это делают жители Кубы, не умеют нигде в мире

Вокруг света
Леонид Гозман: Хроника объявленной революции. Почему последствия московского политического кризиса будут очень серьезными Леонид Гозман: Хроника объявленной революции. Почему последствия московского политического кризиса будут очень серьезными

Леонид Гозман считает, что власть поставила себя в безвыходное положение

СНОБ
Картбланш для «слуги народа»: как Зеленский реализовал в жизни сценарий из сериала и что это значит для Кремля Картбланш для «слуги народа»: как Зеленский реализовал в жизни сценарий из сериала и что это значит для Кремля

Такими возможностями не располагал еще ни один президент Украины

Forbes
Thomas Mraz: «Хочу быть первым артистом, который выступит на другой планете» Thomas Mraz: «Хочу быть первым артистом, который выступит на другой планете»

16-18 августа пройдет Alfa Future People, в котором примет участие Thomas Mraz

GQ
Зачем идти на биеннале современного искусства в музее Уитни в Нью-Йорке Зачем идти на биеннале современного искусства в музее Уитни в Нью-Йорке

До 22 сентября в музее Уитни проходит биеннале современного искусства

РБК
Тест Panasonic Lumix DC-G91: лучшая DSLM-камера для отпуска и не только Тест Panasonic Lumix DC-G91: лучшая DSLM-камера для отпуска и не только

Выпуская на рынок Panasonic Lumix DC-G91, производитель исполняет свое обещание

CHIP
Одна из богатейших предпринимательниц США обвинила Bank of America в гендерной дискриминации Одна из богатейших предпринимательниц США обвинила Bank of America в гендерной дискриминации

Производитель ювелирных изделий Alex and Ani предъявил банку иск на $1,1 млрд

Forbes
Дворцы и озера Дворцы и озера

Венгрия кажется маленькой на карте – и необъятной, когда по ней путешествуешь

Домашний Очаг
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
Тест смартфона Sharp Aquos D10: шикарный дисплей для среднего класса Тест смартфона Sharp Aquos D10: шикарный дисплей для среднего класса

У данного устройства мы обнаружили ряд недостатков

CHIP
20 лет группе «Тату»: почему мы до сих пор о них помним 20 лет группе «Тату»: почему мы до сих пор о них помним

Самой известной за пределами СНГ российской группе году исполняется 20 лет

РБК
Пачки штрафов: автомобилистам запрещают жаловаться друг на друга Пачки штрафов: автомобилистам запрещают жаловаться друг на друга

Мобильное приложение «Помощник Москвы» оказалось вне закона

РБК
Открыть в приложении