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

Нечеловеческий секс Нечеловеческий секс

Почему мы все еще занимаемся сексом по старинке – с живыми людьми?

Популярная механика
Медленно, по-европейски Медленно, по-европейски

Настоящий прогресс — добиться того, чтобы новое естественно вырастало из старого

Seasons of life
Зимовье людей Зимовье людей

Как живут российские деревни и поселки, отрезанные от большой земли

Популярная механика
Как говорить комплименты. Исчерпывающее руководство Как говорить комплименты. Исчерпывающее руководство

Сначала женщина полюбит тебя ушами. А затем и еще чем-нибудь

Maxim
Как появились выражения «ежу понятно», «дойти до ручки» и еще три привычных оборота речи Как появились выражения «ежу понятно», «дойти до ручки» и еще три привычных оборота речи

Теперь-то тебе будет, чем удивить друзей на вечеринке

Maxim
Пропавшие грамоты. Как столичные власти загнали себя в ловушку Пропавшие грамоты. Как столичные власти загнали себя в ловушку

Выборы в Мосгордуму планировались как скучные

СНОБ
В поисках бессмертия. Почему мы хотим увидеть себя «состарившимися» В поисках бессмертия. Почему мы хотим увидеть себя «состарившимися»

Приложение FaceApp получило новое дыхание после обновления старящего фильтра

Forbes
Чем заняться в городе Коньяк Чем заняться в городе Коньяк

Идеальный и нетривиальный маршрут для коротких каникул

Vogue
Обзор смартфона Nokia 9 PureView: быстрый шот из камеры-револьвера Обзор смартфона Nokia 9 PureView: быстрый шот из камеры-револьвера

Мобильный телефон с пятью камерами? Это круто!

CHIP
Еще одна столица за 140 млрд рублей. Что не так с проектом по созданию православного Ватикана Еще одна столица за 140 млрд рублей. Что не так с проектом по созданию православного Ватикана

РПЦ планирует превратить Сергиев Посад в столицу православия

Forbes
Выжимаем соки из ПК: разгон видеокарты Выжимаем соки из ПК: разгон видеокарты

Как повысить производительность компьютерного железа

CHIP
Евгений Герчаков: «Смотрю в будущее с надеждой» Евгений Герчаков: «Смотрю в будущее с надеждой»

Евгений Герчаков о результатах исследования Фрейда и отношениях в семье

StarHit
«Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира «Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира

24 часа из жизни шеф-поваров братьев Березуцких

Forbes
Скрытая экономика Уимблдона: сколько зарабатывают теннисисты и их тренеры? Скрытая экономика Уимблдона: сколько зарабатывают теннисисты и их тренеры?

Обращаем внимание на цифры главного теннисного турнира на траве

GQ
Спорт настоящих пацанов: дуэли Спорт настоящих пацанов: дуэли

Все виды олимпийских спортивных единоборств вышли из дуэлей

Популярная механика
Выйти из зоны отпуска. 8 летних приключений, которые перевернут ваше сознание Выйти из зоны отпуска. 8 летних приключений, которые перевернут ваше сознание

Предлагаем этим летом стряхнуть пыль не с книги, а с самих себя

Forbes
Станет ли инстаграм без лайков более «здоровым» Станет ли инстаграм без лайков более «здоровым»

Руководство инстаграма намеревается спрятать количество лайков от пользователей

Vogue
Что носит Малума — 25-летний колумбийский певец, выпустивший хит с Мадонной Что носит Малума — 25-летний колумбийский певец, выпустивший хит с Мадонной

Музыкант Малума — завсегдатай модных показов

Esquire
Анастасия Волочкова: «Для меня не важны зарплата и доход мужчины» Анастасия Волочкова: «Для меня не важны зарплата и доход мужчины»

Анастасия Волочкова раскрыла секрет, у кого есть шансы добиться ее сердца

StarHit
Лето после войны Лето после войны

Рассказ Кадзуо Исигуро – одного из самых титулованных писателей в мире

Esquire
Ребятам и зверятам Ребятам и зверятам

Новый дом для большой семьи по проекту бюро BIGO

AD
Ребенок и роботы: волноваться или нет? Ребенок и роботы: волноваться или нет?

Как роботостроение поможет ребенку найти друзей и освоить профессии будущего

СНОБ
Алкогений: Раймонд Чандлер Алкогений: Раймонд Чандлер

«Когда я пьян, от меня пахнет дохлыми жабами»

Maxim
Правда и вымысел о сбитом «Боинге». Что стало понятно через 5 лет после катастрофы Правда и вымысел о сбитом «Боинге». Что стало понятно через 5 лет после катастрофы

Подробный разбор версий крушения самолета от Вадима Лукашевича

Forbes
Созданы клеточные пластыри из стволовых клеток для лечения ишемии Созданы клеточные пластыри из стволовых клеток для лечения ишемии

Коллаборация ученых МГУ разработала метод восстановления тканей после ишемии

Популярная механика
Бейонсе, Канье Уэст и Тейлор Свифт — о любви к деньгам Бейонсе, Канье Уэст и Тейлор Свифт — о любви к деньгам

Что высокооплачиваемые звезды думают о своем финансовом благополучии

РБК
Музыка нас связала. Audi S5 против Mercedes AMG E53 Музыка нас связала. Audi S5 против Mercedes AMG E53

Что решает в битве суперкаров?

РБК
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
Группа поддержки Группа поддержки

Интервью с Александром и Вероникой Ерохиными

OK!
«Траст» через лондонский суд заблокировал имущество Минцев на $572 млн «Траст» через лондонский суд заблокировал имущество Минцев на $572 млн

Суд запретил Борису Минцу отчуждать имущество на сумму в пределах $572 млн

Forbes
Открыть в приложении