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

Для одних Кастильская, а для других — Католичка Для одних Кастильская, а для других — Католичка

Изабелла почитается как величайшая правительница в истории Испании

Дилетант
«Я переехала в Нью-Йорк, и вот как изменились мои модные привычки» «Я переехала в Нью-Йорк, и вот как изменились мои модные привычки»

Cosmo продолжает собирать истории девушек, которые переехали в другой город

Cosmopolitan
Биомешок или искуственная матка: заменят ли технологии женское тело Биомешок или искуственная матка: заменят ли технологии женское тело

Какими будут секс, еда, деторождение и смерть в ближайшем будущем

Forbes
5 способов скрыть первую седину — можно ли обойтись без краски? 5 способов скрыть первую седину — можно ли обойтись без краски?

Несколько лайфхаков от эксперта, которые помогут скрыть «серебряные нити»

Cosmopolitan
Тайлер Дерден Тайлер Дерден

Правила жизни Тайлера Дердена

Esquire
Машины времени Машины времени

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

Вокруг света
Каково это — быть художником Каково это — быть художником

Esquire побывал на финале конкурса Absolut Creative Competition в Стокгольме

Esquire
7 неожиданных вещей, вызывающих неприятный запах изо рта (не только еда) 7 неожиданных вещей, вызывающих неприятный запах изо рта (не только еда)

От этих вещей ты не ждал такого подвоха

Playboy
Их выбор: почему все еще одиноки Крид, Билан, Лобода и другие артисты Их выбор: почему все еще одиноки Крид, Билан, Лобода и другие артисты

Звезды из нашей подборки не торопятся заводить серьезные отношения

Cosmopolitan
Сделано на «Союзмультфильме» Сделано на «Союзмультфильме»

Как возродилась главная мультипликационная киностудия страны

Русский репортер
«Такой стресс!»: в чем он выражается и как с ним бороться «Такой стресс!»: в чем он выражается и как с ним бороться

Мы часто воспринимаем стресс как нечто привычное

Psychologies
Три шага, чтобы предотвратить измену Три шага, чтобы предотвратить измену

Какова биологическая подоплека измены и как этому противостоять

Psychologies
Штурм «Зоны 51»: более 800 тысяч человек собираются проникнуть на военную базу в Неваде и увидеть пришельцев Штурм «Зоны 51»: более 800 тысяч человек собираются проникнуть на военную базу в Неваде и увидеть пришельцев

В соцсетях появилось много мемов на эту тему

Esquire
13 небанальных эмодзи, с помощью которых можно намекнуть девушке на интим 13 небанальных эмодзи, с помощью которых можно намекнуть девушке на интим

Небанальные смайлики, с помощью которых твой намек на интим будет оригинальным

Playboy
Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии Трихолог — о выпадении волос, правильном уходе и плазмотерапии

Как избежать проблем с волосами и какие факторы влияют на их здоровье

РБК
«Самый верный друг»: NYT узнала о связи обвиняемого в секс-торговле людьми с владельцем Victoria’s Secret «Самый верный друг»: NYT узнала о связи обвиняемого в секс-торговле людьми с владельцем Victoria’s Secret

Финансист Джеффри Эпштейн обвиняется в продаже людей в сексуальное рабство

Forbes
«Сделать классное приложение круче для репутации, чем купить Ferrari». Правила потребления основателя Skyeng Георгия Соловьева «Сделать классное приложение круче для репутации, чем купить Ferrari». Правила потребления основателя Skyeng Георгия Соловьева

Основатель самой большой онлайн-школы английского языка Skyeng Георгий Соловьев

Forbes
Как Rolex Submariner стали легендарными часами для дайвинга? Как Rolex Submariner стали легендарными часами для дайвинга?

И почему их носят даже те, кто обходят море стороной

GQ
7 приложений, которые помогут путешествовать гораздо дешевле и комфортнее 7 приложений, которые помогут путешествовать гораздо дешевле и комфортнее

Билеты со скидкой, классные карты, борьба с валютой — все здесь

Playboy
Одна вокруг света. Серия, в которой мы узнаем, как выглядит африканская зима Одна вокруг света. Серия, в которой мы узнаем, как выглядит африканская зима

Путешествие москвички Ирины Сидоренко и ее собаки Греты по Танзании

Forbes
Руководство от бездействия: что нужно делать, если вы стали жертвой домашнего насилия Руководство от бездействия: что нужно делать, если вы стали жертвой домашнего насилия

ЕСПЧ впервые присудил компесацию россиянке, ставшей жертвой домашнего насилия

Forbes
Учимся правильно спать Учимся правильно спать

«Добрать» положенное количество часов сна еще не значит выспаться

Psychologies
Хеппи-эндов не будет. Кто станет русским Netflix и возродит ли великий русский роман Хеппи-эндов не будет. Кто станет русским Netflix и возродит ли великий русский роман

Приход Netflix убивает кино в виде, котором его придумали братья Люмьер

Forbes
Будущее российского пива. Чем закончится диалог пивоваров с государством Будущее российского пива. Чем закончится диалог пивоваров с государством

Пивоваренная отрасль следит за финалом дискуссии вокруг реестра производителей

Forbes
Напитки покрепче. BMW 330i против Mercedes-Benz C300 Напитки покрепче. BMW 330i против Mercedes-Benz C300

Фанаты жалуются, что новая «тройка» BMW далека от традиций

РБК
Как делать Апероль Шприц: все о самом популярном напитке последних лет Как делать Апероль Шприц: все о самом популярном напитке последних лет

У напитка Апероль Шприц очень интересная история

Playboy
Тест смартфона Huawei Y7 2019: недорогой аппарат с приятной внешностью Тест смартфона Huawei Y7 2019: недорогой аппарат с приятной внешностью

Huawei Y7 2019 продемонстрировал солидное качество исполнения

CHIP
Что делать, если штрафы приходят после продажи машины Что делать, если штрафы приходят после продажи машины

Почему приходят штрафы на проданный автомобиль и можно ли их игнорировать

РБК
Как снять защиту с флешки: пошаговая инструкция Как снять защиту с флешки: пошаговая инструкция

Флешка — лучший помощник при переносе файлов с одного ПК на другой

CHIP
«Русский Amazon уже заработал»: как изменится маркетплейс «Беру» и довольны ли им Сбербанк и «Яндекс» «Русский Amazon уже заработал»: как изменится маркетплейс «Беру» и довольны ли им Сбербанк и «Яндекс»

Маркетплейс «Беру» уже стал «русским Amazon»

Forbes
Открыть в приложении