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

Техника бокса Техника бокса

Современный спорт – это технологии

Популярная механика
За один фильм до конца За один фильм до конца

Как Квентин Тарантино снял «Однажды в… Голливуде» — свой самый нежный фильм

GQ
Выжить в теории: какова вероятность, что произойдет нечто невероятное Выжить в теории: какова вероятность, что произойдет нечто невероятное

Статистика — штука без эмоций, сплошная математика

Популярная механика
Почему мы должны быть обеспокоены системой распознавания лиц: 4 главных причины Почему мы должны быть обеспокоены системой распознавания лиц: 4 главных причины

Предсказания антиутопий начинают понемногу сбываться

Playboy
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
10 новых фильмов и сериалов с актерами из «Игры престолов» 10 новых фильмов и сериалов с актерами из «Игры престолов»

10 новых картин, главные роли в которых исполнили актеры из «Игры престолов»

Maxim
Искусственный интеллект рядом: как алгоритмы галлюцинируют и учатся Искусственный интеллект рядом: как алгоритмы галлюцинируют и учатся

Бенджамин Браттон рассказал о причудливом поведении искусственного интеллекта

Forbes
Как увеличить член Как увеличить член

Как увеличить член без уколов, операций, регистрации и СМС

GQ
Помыть младенца Бога. Куда уходят страх и брезгливость Помыть младенца Бога. Куда уходят страх и брезгливость

В Свято-Спиридоньевской богадельне в Москве живут 20 тяжелобольных пожилых людей

Русский репортер
Жуков, Солженицын, Горбачева и другие люди из СССР на обложке Time Жуков, Солженицын, Горбачева и другие люди из СССР на обложке Time

Кто из СССР и по какому поводу побывал на обложке американского еженедельника

РБК
Мир без женщин, алкоголя и друзей: зачем предприниматели занимаются триатлоном и сколько это стоит Мир без женщин, алкоголя и друзей: зачем предприниматели занимаются триатлоном и сколько это стоит

Дистанция IronMan давно перестала быть просто спортивным событием

Forbes
Тимур Батрутдинов о новом шоу с Бузовой, холостяцкой жизни и отношении к хейту Тимур Батрутдинов о новом шоу с Бузовой, холостяцкой жизни и отношении к хейту

Мы поговорили с Тимуром Батрутдиновым о «Прожарке» и новом проекте с Бузовой

Cosmopolitan
Трекинг на миллион: 6 лучших мест для путешествия в Швейцарию Трекинг на миллион: 6 лучших мест для путешествия в Швейцарию

Горная Швейцария глазами основателя проекта Slim Fit Club Полины Киценко

Forbes
Без бокала нет скандала: дикие вещи, которые творят нетрезвые звезды Без бокала нет скандала: дикие вещи, которые творят нетрезвые звезды

В этой подборке вспоминаем дикие фейлы знаменитостей подшофе

Cosmopolitan
«Русский Amazon уже заработал»: как изменится маркетплейс «Беру» и довольны ли им Сбербанк и «Яндекс» «Русский Amazon уже заработал»: как изменится маркетплейс «Беру» и довольны ли им Сбербанк и «Яндекс»

Маркетплейс «Беру» уже стал «русским Amazon»

Forbes
Разменная монета холодной войны: как учителя из США остались без российских виз Разменная монета холодной войны: как учителя из США остались без российских виз

В июле Россия отказала в визах 30 учителям Англо-американской школы

Forbes
Все фильмы про Джеймса Бонда – от худшего к лучшему Все фильмы про Джеймса Бонда – от худшего к лучшему

Интересно, на какую строчку рейтинга попадет 25-й эпизод Джеймса Бонда

GQ
Более 450 тысяч паролей и e-mail пользователей Ozon утекли в интернет Более 450 тысяч паролей и e-mail пользователей Ozon утекли в интернет

В открытом доступе оказалась база с паролями пользователей Ozon

Forbes
7 коктейлей, которые девушки пьют этим летом (теперь ты знаешь, что делать) 7 коктейлей, которые девушки пьют этим летом (теперь ты знаешь, что делать)

Смело можешь заказывать один из этих красавцев

Playboy
Как проверить блок питания компьютера на работоспособность? Как проверить блок питания компьютера на работоспособность?

Рассказываем о самых простых способах диагностики компьютерного блока питания

CHIP
Почему некоторые люди могут выпить больше других (это хорошо или плохо?) Почему некоторые люди могут выпить больше других (это хорошо или плохо?)

Пол, генетика и возраст влияют на твою восприимчивость к алкоголю

Playboy
Буйная растительность Буйная растительность

Хищные растения — безжалостные убийцы и жертвы тяжелых жизненных обстоятельств

Вокруг света
Не садитесь за стол с Цукербергом. Искусственный интеллект от Facebook обыграл лучших мастеров покера Не садитесь за стол с Цукербергом. Искусственный интеллект от Facebook обыграл лучших мастеров покера

Искусственный интеллект обыгрывает лучших игроков в техасский безлимитный холдем

Forbes
Машины времени Машины времени

Так заботиться об автомобилях, как это делают жители Кубы, не умеют нигде в мире

Вокруг света
Богатые нарываются: последнее корейское предупреждение Богатые нарываются: последнее корейское предупреждение

Почему фильм из Южной Кореи стал триумфатором недавнего Каннского кинофестиваля

Forbes
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
Как бывший татуировщик создал люксовый бренд легальной конопли для женщин Как бывший татуировщик создал люксовый бренд легальной конопли для женщин

Как компания Beboe занимает люксовый сегмент индустрии легальной марихуаны

Forbes
Рыбный четверг: где найти свежие морепродукты в Москве Рыбный четверг: где найти свежие морепродукты в Москве

Лучшие места для любителей морских гадов

Forbes
Почему солнечная энергетика сбилась с пути и как исправить ситуацию Почему солнечная энергетика сбилась с пути и как исправить ситуацию

Солнечная энергетика набирает популярность

Forbes
На хайпе: как Стас Михайлов составил конкуренцию Элджею, а Басков – Лил Пампу На хайпе: как Стас Михайлов составил конкуренцию Элджею, а Басков – Лил Пампу

Звезды из этой подборки начали осваивать современные тренды

Cosmopolitan
Открыть в приложении