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

На кемадеро в санбенито На кемадеро в санбенито

Инквизиция на долгое время стала чуть ли не символом Испании

Дилетант
Что такое яхтенные экспедиции и как выглядит La Datcha Олега Тинькова Что такое яхтенные экспедиции и как выглядит La Datcha Олега Тинькова

Будущей осенью на выставке яхт в Монако представят яхту-эксплорер Олега Тинькова

РБК
«Мне интересно со святыми» «Мне интересно со святыми»

Разговор с Леонидом Огородновым, автором методики «агиодрама»

Psychologies
Танцы под музыку Shortparis: Максим Диденко, Владимир Варнава и Павел Семченко — о том, как будут “высвобождать энергию русской души” на «Форме» Танцы под музыку Shortparis: Максим Диденко, Владимир Варнава и Павел Семченко — о том, как будут “высвобождать энергию русской души” на «Форме»

27 и 28 июля в Москве пройдет фестиваль современного искусства «Форма»

Esquire
Одно спасительное имя Одно спасительное имя

Как называют лекарства?

Популярная механика
8 функций Яндекс.Почты, о которых ты скорее всего не знаешь 8 функций Яндекс.Почты, о которых ты скорее всего не знаешь

Изобретатели порой делают удобные и привычные вещи еще удобнее. Например почту

Maxim
Обзор игрового монитора Acer Predator XB3 XB273KP: 144 Гц и 4К Обзор игрового монитора Acer Predator XB3 XB273KP: 144 Гц и 4К

Тестируем новый геймерский монитор от Acer

CHIP
Расслабься! Расслабься!

Стоит ли записываться на курсы гимнастики для лица?

Cosmopolitan
Афиша на выходные 26-28 июля Афиша на выходные 26-28 июля

Большие фестивальные выходные

Forbes
Абрахам-Луи Бреге – человек, который изобрел наручные часы Абрахам-Луи Бреге – человек, который изобрел наручные часы

Абрахам-Луи Бреге создал большую часть усложнений и функций часов

GQ
Партия Тимошенко обошла блок Порошенко на выборах в Раду Партия Тимошенко обошла блок Порошенко на выборах в Раду

Центризбирком Украины закончил подсчет голосов на выборах в Верховную Раду

Forbes
Что читать: 13 романов из длинного списка Букеровской премии 2019 года Что читать: 13 романов из длинного списка Букеровской премии 2019 года

О том, что происходит с Букеровской премией в 2019 году

Esquire
Ржавый клад в сарае: где и как порой находят ретрокары Ржавый клад в сарае: где и как порой находят ретрокары

За этой дверью — миллион, а за этой — груда ржавого железа

Maxim
Премьерное поведение Премьерное поведение

Рассказываем, что подарил нам 72‑й Каннский фестиваль

GQ
«Это уже становится социальной проблемой». Минфин поддержал Орешкина в споре с ЦБ о потребкредитах «Это уже становится социальной проблемой». Минфин поддержал Орешкина в споре с ЦБ о потребкредитах

Долговая нагрузка россиян достигла критического уровня

Forbes
Виды на Гаагу: поможет ли российскому бизнесу конвенция о признании решений иностранных судов Виды на Гаагу: поможет ли российскому бизнесу конвенция о признании решений иностранных судов

Действительно ли зарубежные страны начнут признавать решения российских судов

Forbes
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
5 современных британских художников, о которых нужно знать 5 современных британских художников, о которых нужно знать

От Дэвида Хокни до Трейси Эмин.

GQ
13 небанальных эмодзи, с помощью которых можно намекнуть девушке на интим 13 небанальных эмодзи, с помощью которых можно намекнуть девушке на интим

Небанальные смайлики, с помощью которых твой намек на интим будет оригинальным

Playboy
Саша Лусс: «Люк Бессон не отступит, пока не получит то, что хочет» Саша Лусс: «Люк Бессон не отступит, пока не получит то, что хочет»

Саша Лусс, исполнившая главную роль в фильме «Анна»

GQ
Учимся правильно спать Учимся правильно спать

«Добрать» положенное количество часов сна еще не значит выспаться

Psychologies
Балетки для Меган Маркл. Как создать бизнес в $700 млн на обуви из пластиковых бутылок Балетки для Меган Маркл. Как создать бизнес в $700 млн на обуви из пластиковых бутылок

Как создают обувь из пластиковых бутылок с использованием технологии 3D-вязания

Forbes
С чем носить велосипедки – 5 простых решений С чем носить велосипедки – 5 простых решений

Велосипедки – must-have лета-2019

Cosmopolitan
Вице-президент США станет миллионером благодаря пенсии Вице-президент США станет миллионером благодаря пенсии

Основную часть активов вице-президента Майка Пенса составляет его пенсия

Forbes
Те же грабли: чем рискуют демократы на выборах-2020 Те же грабли: чем рискуют демократы на выборах-2020

В США официально стартовали президентские праймериз

Forbes
Бумажный солдат Бумажный солдат

В то время, когда все говорят о смерти печатных СМИ, основан сервис Stack

Seasons of life
Испанские страсти Испанские страсти

Атмосфера Ибицы в доме близ Аликанте по проекту Екатерины Грачевой

AD
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
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
Худее, краше, счастливее Худее, краше, счастливее

Перепробовала уже все, а похудеть все равно не получается

Лиза
Открыть в приложении