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

Переговоры между военными делегациями КНДР и Республики Корея Переговоры между военными делегациями КНДР и Республики Корея

Пханмунчжом, 1983 год

Дилетант
Автомобили Автомобили

Автомобиль всегда был и остаётся настоящей игрушкой для мужчин

Robb Report
Начинаем тратить деньги осознанно: о безболезненном переходе к новым привычкам Начинаем тратить деньги осознанно: о безболезненном переходе к новым привычкам

Секреты грамотного управления своими финансами

Cosmopolitan
Пример для подражания: Джеймс Нортон Пример для подражания: Джеймс Нортон

Шесть уроков британского стиля от главаря русской мафии

GQ
Владимир Познер о Боге, Москве и автомобилях. Большое интервью Владимир Познер о Боге, Москве и автомобилях. Большое интервью

Интервью с Владимиром Познером

4x4 Club
«Пришла в голову мысль: может, тоже отравили?». Навальный рассказал о своей госпитализации «Пришла в голову мысль: может, тоже отравили?». Навальный рассказал о своей госпитализации

Навальный, ранее попавший в больницу, впервые рассказал о своей госпитализации

Forbes
Покорители Instagram: как создатели приложения VSCO завоевали миллионы пользователей и сохранили независимость Покорители Instagram: как создатели приложения VSCO завоевали миллионы пользователей и сохранили независимость

Фотограф Джоэль Флори и дизайнер Грег Лутце создали проект для профессионалов

Forbes
Первым инвестором стартапа Grabr оказался отец основателя, коллекционер Григорий Бальцер Первым инвестором стартапа Grabr оказался отец основателя, коллекционер Григорий Бальцер

Коллекционер Григорий Бальцер вложился в проект Grabr

Forbes
Хрупкий институт. Нужны ли брак и семья «поколению снежинок» Хрупкий институт. Нужны ли брак и семья «поколению снежинок»

О нелегкой судьбе института брака в ХХI веке

Forbes
Домашние питомцы лечат тело и душу Домашние питомцы лечат тело и душу

Чем отношения с питомцем полезны для здоровья и как сделать счастливыми их самих

Psychologies
Богатейшая Рада: каждый шестой крупный украинский бизнесмен решил стать депутатом Богатейшая Рада: каждый шестой крупный украинский бизнесмен решил стать депутатом

21 июля в Украине состоятся досрочные выборы в Верховную раду

Forbes
Восстановление Windows: 4 работающих способа Восстановление Windows: 4 работающих способа

Если операционная система стала работать некорректно, попробуйте это

CHIP
Невероятно, но... мясо Невероятно, но... мясо

Имитации мясных продуктов из растений и клеточных культур становятся модными

Популярная механика
Кто выиграет Кубок Америки по футболу? Кто выиграет Кубок Америки по футболу?

Размышляем о том, кто станет лучшей командой континента

GQ
Испанские страсти Испанские страсти

Атмосфера Ибицы в доме близ Аликанте по проекту Екатерины Грачевой

AD
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
Лучшие кондиционеры для квартиры: рейтинг 2019 Лучшие кондиционеры для квартиры: рейтинг 2019

Как выбрать сплит систему и какой кондиционер лучше купить в 2019 году

CHIP
Модные покорительницы космоса в кино Модные покорительницы космоса в кино

Восемь героинь фильмов о космосе, которым отведена главная роль

Vogue
Как избавиться от любой вредной привычки раз и навсегда: 5 главных правил Как избавиться от любой вредной привычки раз и навсегда: 5 главных правил

Методы по избавлению от вредных привычек и другие способы отказа от соблазнов

Playboy
Рэп-фестиваль Дмитрия Киселева: что это, для кого и зачем Рэп-фестиваль Дмитрия Киселева: что это, для кого и зачем

В августе Коктебель наполнится рифмами и битами — грянет фестиваль Rap Koktebel

РБК
MAXIM рецензирует полезный канадский фильм «Как отмыть миллион» MAXIM рецензирует полезный канадский фильм «Как отмыть миллион»

Рецензия на фильм «Как отмыть миллион»

Maxim
Третья смена: почему  Clarins своим успехом обязан семейным обедам Третья смена: почему  Clarins своим успехом обязан семейным обедам

О прошлом, настоящем и будущем компании Clarins

Forbes
Ставим УЗО в квартире: как подобрать прибор по мощности? Ставим УЗО в квартире: как подобрать прибор по мощности?

Как рассчитать мощность УЗО и установить его дома или в офисе

CHIP
Ради чего идти на Фестиваль гастрономических развлечений Ради чего идти на Фестиваль гастрономических развлечений

Тако со звездой «Мишлена», титулованный рамен из Нью-Йорка, тайский стритфуд

Vogue
«Коммерсантъ» назвал владельцев 140 млн рублей, в похищении которых заподозрили сотрудников ФСБ «Коммерсантъ» назвал владельцев 140 млн рублей, в похищении которых заподозрили сотрудников ФСБ

Похищенные сотрудниками ФСБ деньги принадлежали бизнесменам из КНР

Forbes
Какие выставки посмотреть в отпуске за рубежом Какие выставки посмотреть в отпуске за рубежом

Рассказываем о важном и лучшем

Vogue
Обзор Hi-Res-аудиоплеера Fiio M11: звук, каким он должен быть Обзор Hi-Res-аудиоплеера Fiio M11: звук, каким он должен быть

Плеер, представленный совсем недавно на выставке Hi-Fi & High EndShow 2019

CHIP
Обзор смартфона INOI kPhone 4G: создан для детей Обзор смартфона INOI kPhone 4G: создан для детей

INOI kPhone 4G: устройство, адаптированное под нужды ребенка и родителей

CHIP
Давай поженимся! Давай поженимся!

Можно ли построить отношения на пенсии, если не получилось в молодости?

StarHit
10 фильмов, изменивших представление о визуальных эффектах в кинематографе 10 фильмов, изменивших представление о визуальных эффектах в кинематографе

Вспоминаем лауреатов премии «Оскар» разных лет за лучшие визуальные эффекты

Популярная механика
Открыть в приложении