Про время есть всевозможные цитаты. Одна из моих любимых цитат — Абхиджита Наскара, автора книги «Любовь, Бог и нейроны: мемуары ученого, который обнаружил себя, заблудившись». Он сказал: «Время — это в основном иллюзия, созданная разумом, чтобы помочь нам в ощущении временного присутствия в огромном космическом океане. Без нейронов, создающих виртуальное восприятие прошлого и будущего на основе всего нашего опыта, не существует реального существования прошлого и будущего. Все, что есть, — это настоящее ».
Один из самых влиятельных физиков, которые когда-либо жили, Альберт Эйнштейн, разделял эту точку зрения, написав: « Люди, подобные нам, которые верят в физику, знают, что различие между прошлым, настоящим и будущим — всего лишь упорно стойкая иллюзия». Другими словами, время — это иллюзия.
Когда вы думаете об этом, становится понятно, что время — это произвольная конструкция — это наш способ понять смысл взросления и старения, в то время как мир вокруг нас меняется. Это не так уж и глупо. Итак, давайте посмотрим, как меняется наше восприятие времени в разных местах.
Все относительно:
Согласно собственным теориям Эйнштейна, время движется по-другому для человека, находящегося ниже уровня моря, чем для человека, находящегося на самых высоких пиках планеты (согласно некоторым исследованиям , «на уровне моря вы стареете на одну миллиардную долю секунды меньше каждый год, чем если бы вы жили на вершине Эвереста »). Это связано с явлением, установленным общей теорией относительности, которое называется гравитационным замедлением времени.
Логика гравитационного замедления времени довольно проста: объекты с большой массой создают сильное гравитационное поле. Это гравитационное поле заметно деформирует ткань пространства-времени вокруг этих объектов, создавая то, что мы называем гравитацией. Когда поток световых частиц проходит мимо объекта с достаточной гравитацией, поток фотонов, движущихся со скоростью света, может изгибаться.
Что еще более интересно, масса может деформировать саму ткань времени, заставляя его двигаться медленнее или быстрее в зависимости от того, насколько массивен объект и насколько сильна гравитационная сила объекта, и именно здесь замедление времени действительно становится для нас шатким.
Астронавт, отправляющийся в черную дыру. Источник: NASA [астронавт]; NASA / ЕКА и Дж. Бэкон, STScI [иллюстрация черной дыры]
Однако следует отметить, что наблюдатель в условиях сильной гравитации воспринимает время как нормальное течение. Время течет медленно только по отношению к системе отсчета с более слабой гравитацией.
Человеку, находящемуся в сильной гравитации, кажется, что время идет нормально, в то время как часы в условиях слабой гравитации идут быстро. В то время как человеку в условиях слабой гравитации кажется, что часы идут нормально, а часы в условиях сильной гравитации идут медленно. Конечно, с часами все в порядке. Само время замедляется и ускоряется из-за релятивистского способа, которым масса искажает пространство и время.
Чем быстрее человек движется, тем медленнее проходит время по отношению к восприятию статичного наблюдателя. Материя, движущаяся со скоростью света, на самом деле не испытывает времени или расстояния, по крайней мере, относительно неподвижной точки. Просто наблюдая за дрейфом космического корабля в глубокий космос, люди на Земле видят, что корабль движется в пространстве и времени намного медленнее, чем люди на корабле считают его движущимся. Члены экипажа также стареют медленнее, чем быстрее они двигаются.
Упрощение замедления времени:
Возьмем еще один интересный пример: фильм «Интерстеллар», в котором демонстрируется замедление времени (очевидно, спойлеры). В фильме команда покидает Землю в поисках пригодной для жизни планеты, ради которой мы могли бы сбежать с умирающей Земли. В какой-то момент фильма несколько членов команды приземляются в водном мире, расположенном недалеко от гигантской черной дыры / червоточины. Учитывая близость к сверхплотному звездному объекту, планета испытывает невообразимо изменчивые волны, и замедление времени становится экстремальным. Один час на поверхности был равен 7 годам для человека, находящегося за орбитой черной дыры.
Слева: Скотт Келли и его идентичный брат-близнец Марк Келли (справа) Источник: NASA.
Астронавты на МКС испытывают гораздо менее драматическое замедление времени, учитывая, что Международная космическая станция не движется со скоростью, близкой к релятивистской. Два астронавта-близнеца участвовали в эксперименте, проведенном NASA; они подсчитали, что близнец, который провел большую часть времени в космосе, на самом деле был на 5 миллисекунд старше своего близнеца, привязанного к Земле.
Это становится еще более странным:
Возможно, самый странный пример замедления времени можно увидеть внутри черных дыр и вокруг них. Чем ближе вы подходите к горизонту событий черной дыры, тем быстрее идет время. Представьте, что у вас есть два часа — один держит наблюдатель за пределами чрезвычайно сильной гравитации объекта, а другой держит наблюдатель, проходящий около горизонта событий — часы, расположенные дальше, будут тикать быстрее, чем часы, расположенные близко к горизонту событий.
С точки зрения наблюдателя вблизи горизонта событий, возможно, прошел один день, в то время как человек, наблюдающий со стороны, мог пережить десятилетие времени. В конце концов, для наблюдателя около горизонта событий может показаться, что время вообще остановилось.
Снаружи наблюдатель на горизонте событий начнет красное смещение, что означает, что длина волны излучаемого им света будет двигаться в сторону красной части электромагнитного спектра, пока свет не станет тусклее и тусклее. Неизбежно будет казаться, что время вообще остановится до того, как наблюдатель погрузится в горизонт событий. Теоретически мы никогда не увидим этого, поскольку объект, казалось бы, застыл и никогда не исчезнет из поля зрения в черной дыре.
Черные дыры могут образоваться, когда массивная звезда достигает конца своей жизни, ее ядро начинает коллапсировать само на себя, выплевывая большое количество газа и пыли в случае сверхновой. Чтобы этот процесс происходил, звезда должна быть как минимум в три раза массивнее нашего Солнца. Считается, что сверхмассивные черные дыры, масса которых в диапазоне от 100000 до десятков миллиардов раз превышает массу Солнца, могут быть образованы своего рода цепной реакцией, и именно здесь проявляется экстремальное замедление времени.
Пожираемые большой черной дырой:
Если вам интересно, что на самом деле происходит, когда что-то, наконец, всасывается в горизонт событий — точка, в которой ничто, даже фотоны (или сам свет) не может перемещаться быстрее, чем скорость убегания объекта, поэтому нет шанса избежать его захвата — физика становится довольно запутанной, и наше понимание того, как все работает, начинает разваливаться.
Считается, что наблюдатель внутри черной дыры в конечном итоге вообще перестанет ощущать время, но они будут вытягиваться, когда черная дыра медленно разорвет их на части — атом за атомом. Это называется спагеттификацией. Силы гравитации во время так называемого « приливного срыва » будут сильнее тянуть вашу голову по сравнению с вашими ногами, и вы будете измельчены.
Художник изображает звезду, претерпевающую спагеттификацию, когда ее пожирает сверхмассивная черная дыра во время так называемого «приливного разрушения»
К счастью, мы иногда можем измерить эти события, по крайней мере, когда они происходят с другими звездными объектами. Это потому, что они производят много энергии, которую мы можем обнаружить с помощью специализированных телескопов, таких как ESO. Часто газ и пыль закрывают нам обзор, но если мы поймем событие в нужное время, мы сможем изучить, что происходит, когда вещество пожирается сверхмассивной черной дырой.
Что касается Эйнштейна …
Как мы видели из цитаты Эйнштейна, он считал, что время — это иллюзия, что и будущее, и прошлое неизменны и будут разворачиваться именно так, как они были задуманы.
Многие физики разделяют эту точку зрения, но у некоторых есть альтернативные объяснения того, как все будет развиваться в долгосрочной перспективе. Один предполагает, что настоящее, будущее и прошлое по большей части остаются неписаными. Или все они разыгрываются в одно и то же время. Теория блочной вселенной вносит большой вклад в эти идеалы.
В целом, как вы думаете, Эйнштейн был прав или неправ?
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК