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

Там, где раки зимуют Там, где раки зимуют

Какие научные исследования ведутся в подмосковном заповедном озере Глубокое

Наука и жизнь
Чартеры в Турцию: куда отправиться в морское путешествие на яхте Чартеры в Турцию: куда отправиться в морское путешествие на яхте

В какую сторону дрейфует рынок яхтенного чартера

Forbes
Прогулки с динозаврами Прогулки с динозаврами

Неизвестный динозавр в Китае, родственник тираннозавров и неизвестный птерозавр

Знание – сила
«Первая карточка Сбербанка была нарисована у нас»: основатель IBS о секретах успешного IT-бизнеса в России «Первая карточка Сбербанка была нарисована у нас»: основатель IBS о секретах успешного IT-бизнеса в России

Новый гость «Forbes Capital» — основатель компании IBS Сергей Мацоцкий

Forbes
Два часа на «открытом воздухе» Два часа на «открытом воздухе»

«Бульдозерная» выставка — переломное событие в истории отечественного искусства

Дилетант
Пон Чжун Хо — о фильме Пон Чжун Хо — о фильме

Режиссер Пон Чжун Хо рассказал, почему взялся за остросоциальную тему

Esquire
7 главных фильмов Рутгера Хауера 7 главных фильмов Рутгера Хауера

В июле скончался человек, олицетворяющий Нидерланды больше, чем кто либо еще

Maxim
«Наш ТЭК — нежизнеспособный гибрид» «Наш ТЭК — нежизнеспособный гибрид»

Что происходит на топливном рынке и чего ожидать потребителям

Огонёк
Visa решила включиться в борьбу за долю на рынке объемом $1,2 трлн Visa решила включиться в борьбу за долю на рынке объемом $1,2 трлн

Visa хочет заработать на покупках холодильников и стиральных машин в рассрочку

Forbes
Двум системам тесно в одной стране Двум системам тесно в одной стране

Гонконг уже несколько месяцев сотрясают массовые протестные выступления

Огонёк
Если ты поклонница Если ты поклонница

В этом году легендарному сериалу "Друзья" исполняется 25 лет!

Cosmopolitan
Темная история Джеффри Эпштейна. Что стоит за богатством миллионера, обвиненного в сексуальных преступлениях Темная история Джеффри Эпштейна. Что стоит за богатством миллионера, обвиненного в сексуальных преступлениях

История Джеффри Эпштейна — бизнесмена, который обвиняется в торговле людьми

Forbes
Пропавшая девушка Пропавшая девушка

В прошлом году актриса Фань Бинбин перестала появляться на публике

Tatler
Буйная растительность Буйная растительность

Хищные растения — безжалостные убийцы и жертвы тяжелых жизненных обстоятельств

Вокруг света
Синий экран смерти: что делать если он появляется часто Синий экран смерти: что делать если он появляется часто

Одним из самых неприятных сюрпризов для пользователей является синий экран

CHIP
Львиная доля Львиная доля

Если разобраться, оказывается, что лев — чрезвычайно «разносторонний» зверь

Вокруг света
Островной инстинкт Островной инстинкт

Crazia советует отправиться на небольшие острова!

Grazia
Сатка: У хозяйки медной горы Сатка: У хозяйки медной горы

Только в Сатке можно почувствовать себя в другом временном измерении

Вокруг света
Клубничный рейд Клубничный рейд

Экс-кандидат в президенты России борется с бывшей женой за совхозные земли

Forbes
Откуда животик? Откуда животик?

Ты качаешь пресс, следишь за питанием, но лучше не становится. Почему?

Лиза
Открытый финал: кому помогут и кому навредят онлайн-кассы? Открытый финал: кому помогут и кому навредят онлайн-кассы?

1 июля закончилась третья волна подключения онлайн-касс, но вопросы остались

Forbes
Моя прелесть Моя прелесть

У жадности плохая репутация — ее даже внесли в список смертных грехов

Добрые советы
Как подключить Смарт ТВ на телевизоре Samsung: пошаговая инструкция Как подключить Смарт ТВ на телевизоре Samsung: пошаговая инструкция

Большинство моделей Samsung имеют функцию Smart TV

CHIP
Время роскоши: как владелец Louis Vuitton и Dior стал богаче Билла Гейтса Время роскоши: как владелец Louis Vuitton и Dior стал богаче Билла Гейтса

Бернар Арно стал вторым богатейшим человеком мира, согласно подсчетам Forbes

Forbes
Пьер Карден, Оливье Тискенс и другие модные выставки на август Пьер Карден, Оливье Тискенс и другие модные выставки на август

В Нью-Йорке, Лондоне и французском Кале

Vogue
Иконы стиля 1970-х, которые будут вдохновлять вас грядущей осенью Иконы стиля 1970-х, которые будут вдохновлять вас грядущей осенью

Бьянка Джаггер, Лорен Хаттон и другие музы современных дизайнеров

Vogue
Кедры решают все Кедры решают все

О людях, которым белочки в тайге помидорчики выращивают

Maxim
Что посмотреть в июле: 6 новых сериалов и фильмов Что посмотреть в июле: 6 новых сериалов и фильмов

Июль оказался богат на премьеры в мире кино

Популярная механика
Премия «Оскар» обрадовала актрису меньше, чем треска Премия «Оскар» обрадовала актрису меньше, чем треска

Встреча с самой обаятельной и привлекательной, веселой, талантливой и светлой

StarHit
Хорхе Вайехо — о гастролях, тако и насекомых в тарелке Хорхе Вайехо — о гастролях, тако и насекомых в тарелке

В ресторане «Кококо» прошел специальный ужин с участием Хорхе Вайехо

РБК
Открыть в приложении