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

Вести из лабораторий и экспедиций Вести из лабораторий и экспедиций

Влияние оленей на климат и древнейшая находка орхидейного дерева

Наука и жизнь
Хочешь отрастить бороду? 7 необычных эффектов, которые тебя ждут (если верить науке) Хочешь отрастить бороду? 7 необычных эффектов, которые тебя ждут (если верить науке)

С появлением бороды изменится не только твой внешний вид

Playboy
Будьте здоровы Будьте здоровы

Нейропротез для эпилептиков, микропластик в голове и нановакцина

Знание – сила
Деньги и успех на наглядных примерах. Чему Forbes будет учить предпринимателей Деньги и успех на наглядных примерах. Чему Forbes будет учить предпринимателей

Зачем нужен проект Forbes Education и чему там будут учить

Forbes
Земля тысячи королей Земля тысячи королей

Как в Камеруне реалии современности переплетаются с наследием древности

Вокруг света
Вокруг шум: Могут ли звуки навредить здоровью человека? Вокруг шум: Могут ли звуки навредить здоровью человека?

Может ли звук навредить и нужно ли от него спасаться?

Esquire
Буйная растительность Буйная растительность

Хищные растения — безжалостные убийцы и жертвы тяжелых жизненных обстоятельств

Вокруг света
Продюсер Джастина Бибера лишил Тейлор Свифт прав на шесть ее альбомов Продюсер Джастина Бибера лишил Тейлор Свифт прав на шесть ее альбомов

В американском шоу-бизнесе разгорелся новый грандиозный скандал

Cosmopolitan
Картина маслом Картина маслом

Наталья Маслова полностью изменила облик квартиры на Таганке

AD
Исландские фильмы для всех видов настроения: от бунтарства до депрессии Исландские фильмы для всех видов настроения: от бунтарства до депрессии

Если вы еще не знакомы с исландским кино, то этот материал — ваш лучший подарок

Playboy
SHU: как модный бренд из Петербурга покорил Европу SHU: как модный бренд из Петербурга покорил Европу

Четкий концепт, качественный продукт, интересная история, уклон в экологичность

РБК
Марка, за которой стоит следить: авангард от грузинского бренда Situationist Марка, за которой стоит следить: авангард от грузинского бренда Situationist

Ираклий Русадзе теперь создает бодрую гендерно-нейтральную одежду

Esquire
Прикоснуться к звездам. Как аукционы зарабатывают на космических реликвиях Прикоснуться к звездам. Как аукционы зарабатывают на космических реликвиях

Слышали ли вы про Дело о лунной сумке?

Forbes
«П» – значит победа «П» – значит победа

Полина Гагарина привыкла бороться до последнего

Cosmopolitan
4 крутые опции, которые могут появиться в автомобилях уже совсем скоро 4 крутые опции, которые могут появиться в автомобилях уже совсем скоро

Например, интерактивная карта свободных парковочных мест по всему городу

CHIP
Любовь, ради которой можно умереть — выброшенные годы жизни Любовь, ради которой можно умереть — выброшенные годы жизни

Почему мы допускаем отношения, которые разрушают наше здоровье

Psychologies
Тест программ для резервного копирования: выбираем сейф для Windows и файлов Тест программ для резервного копирования: выбираем сейф для Windows и файлов

Почему обязательно нужно использовать резервное копирование системы и данных

CHIP
Сильная и независимая: 5 женских книг, которые стоит прочитать этим летом Сильная и независимая: 5 женских книг, которые стоит прочитать этим летом

Книги о несгибаемых, талантливых женщинах и их дружбе

Forbes
Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море Взрыв, пожар: что известно о гибели 14 подводников на секретной подлодке в Баренцевом море

В Баренцевом море в результате пожара погибли 14 подводников

Forbes
Кровожадный гуманизм Кровожадный гуманизм

В эпоху революционного террора гильотина оказалась очень востребованной

Дилетант
«Искусством лучше не зарабатывать». Как знаменитые фотографы монетизируют свое творчество «Искусством лучше не зарабатывать». Как знаменитые фотографы монетизируют свое творчество

В Москву приехал единственный русский фотограф международного агентства Magnum

Forbes
Коворкинг: что это такое, в чем его преимущества и кому он подходит больше всего Коворкинг: что это такое, в чем его преимущества и кому он подходит больше всего

Мы расскажем про новый подход к организации рабочего пространства

Playboy
Выпускница колледжа, накопившая $100 000 за три года, написала книгу финансовых советов для женщин Выпускница колледжа, накопившая $100 000 за три года, написала книгу финансовых советов для женщин

Финансовый тренер наделала немало ошибок — и не стесняется это признавать

Forbes
Эвелина Бледанс: «Если Киркоров позовет, выйду за него замуж» Эвелина Бледанс: «Если Киркоров позовет, выйду за него замуж»

Телеведущая рассказала, почему отшила богатого жениха

StarHit
Налоговики заблокировали счета бизнес-школы и университета «Синергия» Налоговики заблокировали счета бизнес-школы и университета «Синергия»

Налоговая заблокировала счета компаний, связанных с бизнес-школой «Синергия»

Forbes
Эра Зиганшина: Эра Зиганшина:

Как роль в "Снежной королеве" повлияла на жизнь актрисы Эры Зиганшиной?

Караван историй
Жизнь после цинандали: как запрет грузинского вина изменит ландшафт винной отрасли Жизнь после цинандали: как запрет грузинского вина изменит ландшафт винной отрасли

Доля винного рынка, которая приходится на Грузию — 15,5%

Forbes
Как меняется модная индустрия, чтобы противостоять глобальному потеплению Как меняется модная индустрия, чтобы противостоять глобальному потеплению

Nike, Burberry и Levi’s о своих планах по борьбе с климатическими изменениями

Esquire
#ПетербургБудущего #ПетербургБудущего

Александр Шавлиашвили о первой в Петербурге реконструкции исторического рынка

Собака.ru
Привычка быть «серой мышью», или Как одежда помогает достичь успеха Привычка быть «серой мышью», или Как одежда помогает достичь успеха

Почему так страшно что-то менять?

Psychologies
Открыть в приложении