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
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
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