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
Как выбирать украшения по знаку зодиака Как выбирать украшения по знаку зодиака

Астрология и геммология. Взболтать, но не смешивать!

Vogue
Кодекс Вселенной Кодекс Вселенной

Какие земные или внеземные законы должны действовать за пределами нашей планеты?

Вокруг света
«Первая карточка Сбербанка была нарисована у нас»: основатель IBS о секретах успешного IT-бизнеса в России «Первая карточка Сбербанка была нарисована у нас»: основатель IBS о секретах успешного IT-бизнеса в России

Новый гость «Forbes Capital» — основатель компании IBS Сергей Мацоцкий

Forbes
Индустрия в авангарде Индустрия в авангарде

Как «белая металлургия» на Урале побеждала черную

N+1
Алена Яковлева и Мария Козакова. Такие разные... Алена Яковлева и Мария Козакова. Такие разные...

Интервью с матерью и дочерью — актрисами Аленой Яковлевой и Марией Козаковой

Караван историй
Ни пуха ни пера Ни пуха ни пера

Зачем в современном аэропорту Домодедово используются хищные птицы

Вокруг света
Клин вне конкурса Клин вне конкурса

В Клину прошел V Международный фестиваль искусств П.И. Чайковского

OK!
«Часто денег не было вообще»: миллиардер Сергей Колесников о трудном пути к богатству «Часто денег не было вообще»: миллиардер Сергей Колесников о трудном пути к богатству

Интервью с президентом корпорации «Технониколь» Сергеем Колесниковым

Forbes
9 самых ожидаемых фильмов 2021 года (от «Джона Уика 4» до «Отряда самоубийц 2») 9 самых ожидаемых фильмов 2021 года (от «Джона Уика 4» до «Отряда самоубийц 2»)

Увидев этот список, ты начнешь считать дни до премьеры

Playboy
Годжи мой! Годжи мой!

Почему миндальное молоко, ягоды годжи и безглютеновые хлебцы нас не спасут?

Собака.ru
Доктор зло Доктор зло

Мы с детства знаем, что злиться — плохо. Но так ли это на самом деле?

Добрые советы
«Коммерсантъ» узнал детали трагедии на подводном аппарате в Баренцевом море «Коммерсантъ» узнал детали трагедии на подводном аппарате в Баренцевом море

Погибшие в Баренцевом море подводники могли спастись, выяснил «Коммерсантъ»

Forbes
15 идей, как красиво собрать волосы в пучок, — учимся у звезд 15 идей, как красиво собрать волосы в пучок, — учимся у звезд

Согласись, в разгар лета пучок — самая актуальная прическа

Cosmopolitan
Каково это — быть художником Каково это — быть художником

Esquire побывал на финале конкурса Absolut Creative Competition в Стокгольме

Esquire
«Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира «Пока мы были на 72-м месте, с нами общались сухо, а тут все резко стали друзьями». Братья Березуцкие — о том, как войти 20-ку лучших поваров мира

24 часа из жизни шеф-поваров братьев Березуцких

Forbes
Сергей Кожаков: «И я, как говорят, поймал хайп» Сергей Кожаков: «И я, как говорят, поймал хайп»

26 июля Вamboo.Bar с размахом отпразднует свое 10-летие

Maxim
Варим все, что из металла: как выбрать сварочный инвертор? Варим все, что из металла: как выбрать сварочный инвертор?

Планируете покупать инверторный сварочный апарат?

CHIP
Для оформления ДТП придумали новую схему: 6 важных изменений Для оформления ДТП придумали новую схему: 6 важных изменений

Осенью в России кардинально изменятся правила оформления ДТП по европротоколу

РБК
Октавиан Август: удачливый и коварный Октавиан Август: удачливый и коварный

В традициях имперского Рима Октавиан Август считался образцовым государем

Дилетант
6 простых коктейлей, которые нужно приготовить этим летом (недорого и вкусно) 6 простых коктейлей, которые нужно приготовить этим летом (недорого и вкусно)

Как можно бюджетно приготовить вкусные и интересные летние коктейли

Playboy
Почему многие часовые бренды помешались на этом силуэте? Почему многие часовые бренды помешались на этом силуэте?

Как у бочки и часов может быть что-то общее

GQ
Оденься как звезда на самый громкий опен-эйр года Оденься как звезда на самый громкий опен-эйр года

27 июля в московских «Лужниках» состоится опен-эйр Europa Plus Live

Cosmopolitan
Стал известен состав артистов live-сцены фестиваля Alfa Future People 2019 Стал известен состав артистов live-сцены фестиваля Alfa Future People 2019

О крупнейшем российском фестивале электронной музыки Alfa Future People

Cosmopolitan
Григорий Бальцер: «Россия — самая выгодная страна для наследования» Григорий Бальцер: «Россия — самая выгодная страна для наследования»

Forbes представляет новый видеопроект «Forbes Capital с Андреем Мовчаном»

Forbes
Лица звезд Голливуда + бессмертная живопись: 30 на удивление гармоничных картин Лица звезд Голливуда + бессмертная живопись: 30 на удивление гармоничных картин

Ха-ха-ха, Киану Ривз и Энтони Хопкинс — это нечто

Playboy
Подписная модель продаж: гарантия успеха или маркетинговый трюк? Подписная модель продаж: гарантия успеха или маркетинговый трюк?

Как заставить работать новую модель монетизации — подписку?

Forbes
Телесный низ Телесный низ

Чем бы вы ни занимались в жизни — вы продаете тело. Думаете, это не так?

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

Рецензия на фильм «Как отмыть миллион»

Maxim
Сбербанк и Mail.ru Group создают совместное предприятие на 100 млрд рублей Сбербанк и Mail.ru Group создают совместное предприятие на 100 млрд рублей

Сбербанк создаст совместное предприятие с Mail.ru Group

Forbes
Открыть в приложении