IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Время – неосязаемое, всепроникающее явление нашего мира, движение которого нельзя не ощущать, но, тем не менее, его существование как физического понятия многие подвергают сомнению. Вряд ли можно найти более глобальное явление, так влияющее на жизнь человека, как время.

Это одно из основных понятий физики, математики и философии, мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах изменения и развития, а также одна из координат единого пространства-времени, представления о котором изложены в теории относительности Эйнштейна.

В далеком 1905 году вышла наделавшая много шума статья Альберта Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел», в которой он изложил специальную «теорию относительности». Данная теория – это синтез той классической механики, которую приобрела наука из трудов Галилея-Ньютона, а также электродинамики Максвелла-Лоренца.

Изначально принцип относительности сформулировал Галилей, обозначив, что справедливые в одной системе координат законы механики должны оставаться таковыми и в любой иной, для которой характерно прямолинейное и равномерное движение. Эти системы были названы инерциальными, т.к. движение в них подчинено законам инерции.

Галилей, будучи всегда сторонником практического опыта как главного и наиболее быстрого источника познания, разъяснял это утверждение всевозможными наглядными опытами. Самый, пожалуй, популярный в силу очевидности и доступности понимания, используемый сегодня в школах пример – это подбрасывание предмета человеком, находящимся в закрытой каюте плывущего корабля. Предмет, брошенный прямо вверх, упадет прямо вниз, не отстав от корабля и не упав, скажем, ближе к корме.

Время тесно связанно с другими физическими явлениями, происходящими в природе, и уже не служило только лишь фоном для общей картины мира. Теория относительности предсказала ряд потрясающих эффектов, связанных с ходом времени и позднее подтвержденных экспериментально, она также прошла большое количество эмпирических проверок, но опыты по проверке ее предсказаний продолжаются и далее. Время стало не предметом общих рассуждений философского характера, а оказалось в центре серьезного физико-математического анализа.

В общей теории относительности выдвигается еще и неоднородность хода времени при изменениях гравитации или сил инерции. Многие ее предсказания в дальнейшем подтвердились. Ярчайшими эффектами влияния гравитации на время являются отклонение лучей света вблизи больших масс, разлет удаленных тел со скоростями, растущими пропорционально росту расстояний, а также излучение частиц, свободно падающих в зоне высокой гравитации. Данное направление исследований еще далеко от завершающей стадии.

Несмотря на то, что время эфемерно как объект, он изучается не только гуманитарными, но и точными методами. Модели этого феномена продолжают создаваться и совершенствоваться. Но какая бы модель не была принята, человечеству никуда не уйти от необходимости все более точно мерить ход времени. В данном смысле наука о времени – это отнюдь не только теория, но больше уже технология.

Человечество давно волнуют вопросы: подвластно ли человеку время, возможно ли существование машины времени? Эйнштейн доказал, что движение в пространстве связано с изменением хода времени. С этим явлением связан так называемый парадокс близнецов. Когда один из братьев близнецов отправится в путешествие со скоростью, близкой скорости света, то по возвращении из путешествия, он обнаружит, что его брат стал значительно старше него. Плохо одно - для реального практического использования этот эффект не может быть применим, так как он проявляется лишь при движении со скоростями, близкими к скорости света.

Тайна времени - проблема не только философии и науки – она касается каждой личности. Чувствуя ход времени, мы осознаём и временность своего существования, и невозможность остановить мгновение, каким бы значимым оно для нас ни было и непоправимую потерю молодости, здоровья, физической красоты. Это не внушает оптимизма. В статьях становится традиционным цитирование известного изречения Блаженного Августина о парадоксальности представлений о времени [1].

С философской точки зрения можно выстроить теорию, исходя из того, что время вторично по отношению к особенному свойству мира – изменчивости. Человеку дано чувство изменения окружающего мира. А время вводится как мера происходящих изменений. Если смотреть с этой точки зрения, то для каждого человека время свое. Общая для множества людей мера времени возникает, если договориться о каком-то общепринятом явлении, изменчивость которого будет принята за эталон хода времени. Так возникают часы, о которых мы поговорим позднее. Это классическая концепция времени.

Физики, в отличие от философов, не могут позволить себе делать вид, что времени нет. Они используют модели времени при описании явлений природы. Начиная с древних времен, физики использовали эти описания в своих формулах, что привело к необходимости выражать время числом. Как же измерить время? В современном мире есть специальные приспособления - часы! Но каков механизм определения времени? Как понять, верно ли они измерили то, чего уже нет? Для повышения точности измерения можно, например, измерить один интервал времени сразу несколькими часами, а потом сравнить результаты. Именно к такому принципу сводится большинство идей. На этом же принципе работают самые точные часы на сегодняшний момент – атомные, время в них отсчитывают множество микрочасов - атомов изотопа.

Заводя разговор о времени, нельзя обойти стороной теорию относительности и геометрию Минковского. В этой математической модели пространства-времени время перестает быть параметром процессов, проистекающих в трехмерном пространстве. Появляется четвертое измерение. Статус четвертой оси пространства закрепляется за временем, с особенной геометрией, не позволяющей непрерывно менять направление движения вдоль этой оси. Миру предназначено движение только лишь в одну сторону, в будущее, поскольку невозможно посредством скачка плавно и синхронно изменить направление во времени большого числа элементарных частиц. Частицы, которые изначально имели противоположное направление, давно ушли в прошлое и отодвигаются от нас во времени все дальше. А рядом с нами остались только лишь наши попутчики.

Никому неизвестно, а есть ли в нашем мире взаимодействия, способные дезориентировать по оси времени хотя бы одну частицу.

Что интересно в данном четырехмерии, так это способность оси времени вращаться, так же как вращаются длинные стержни в трехмерном пространстве. Причина этого поворота - скорость тела, время на котором измеряется путем наблюдения происходящих там процессов из условно неподвижной системы отсчета. Наблюдение “чужого времени” под углом приводит к явному искажению его видимого масштаба. Это явление по аналогии похоже на кажущееся укорачивание линейки, если смотреть на нее не фронтально. Вместе с поворотом времени происходит и поворот осей пространства. Эта пара поворотов обеспечивает одинаковую скорость света во всех системах отсчета. Скорость света является также верхней границей всех достижимых скоростей [2].

В заключении можно сказать о том, что проблема времени всегда интересовала человечество и на рациональном и на эмоциональном уровне. Человек сожалеет о прошлом, и боится будущего, отчасти потому, что временной поток влечет его к смерти. Общество в лице своих ярчайших деятелей на протяжении всей истории человечества задумалось над проблемами времени, и лишь немногим удалось создать свои теории, описывающие данные фундаментальные атрибуты бытия. Время и пространство лежат в основании нашей картины мира. Здесь, наверное, будет уместным привести высказывание уже упомянутого нами выше основоположника современного представления о пространстве и времени Альберта Эйнштейна: пространство и время являются способом, которым мы мыслим, а не условиями, в которых мы живем. В этом высказывании во многом отразилась противоречивость и нерешенность проблемы. Время – особенное понятие, изучение которой идет тяжело и не слишком быстро. Разгадаем ли мы когда-нибудь природу этой загадки? Пожелаем же человечеству успеха на этом поприще.

Список используемых источников

1. Николенко, А. Д. Тайны Времени [Электронный ресурс]// Эниология / А.Д. Николаенко. – 2006. – № 2(22). – C.3-13. – Режим доступа: http://www.chronos.msu.ru/ru/roinstitute/item/tajny-vremeni

2. Коганов, А.В. Время как объект науки [Электронный ресурс]// Мир измерений / А.В.Когано. – 2002. – № 2-3. – С. 18-22. – Режим доступа: http://www.chronos.msu.ru/ru/roinstitute/item/vremya-kak-ob-ekt-nauki?category_id=425

Код для цитирования: Скопировать