Пространство и время глазами дилетанта

Кое-что о времени

1

Давайте снова вернёмся к понятию «время». Что же это такое?

Сразу же оговоримся, что сейчас не будет никакой попытки дать чёткое и исчерпывающее определение этому загадочному понятию, просто будут высказаны некоторые размышления на данную тему, чтобы хоть как-то определиться, что же мы имеем в виду, употребляя означенный термин.

Нас окружает огромное множество процессов, привязанных к определённым циклам. Наиболее значимый цикл для жизни это, очевидно, годовой цикл. Один оборот Земли вокруг Солнца. Смена времён года. Ну, и, конечно, оборот Земли вокруг своей оси. Смена дня и ночи.

Обратим внимание на некоторые очевидные вещи. Зима наступает вовсе не оттого, что «настало время» и сработал какой-то механизм, а оттого, что Земля заняла определённую позицию по отношению к Солнцу. Процесс чисто физический, по сути, не имеющий привязки к времени как к какой-то материальной сущности. Просто сошлись определённые условия, порождённые различными процессами, – и началась зима. Точно так же с началом весны снег начинает таять вовсе не по причине, что какие-то часы показали время окончания зимы и начала весны, а потому что условия так сложились. И травка весной начинает зеленеть вовсе не потому, что у этой травки есть какие-то внутренние часы, показывающие, что «настало время» зеленеть. Если зима затянется, то и снег начнёт сходить позже, и травка зазеленеет позже.

Эти события привязаны не к времени, а к наступлению определённых условий. Здесь ничего не привязано к синхронизации с какими-то глобальными часами, здесь всё «привязано» к возникновению определённых условий, которые, в свою очередь, являются результатом протекания определённых процессов. Возникли условия – возник новый процесс или целая система процессов. В теплицах даже в разгар самой лютой зимы вполне себе благополучно произрастают теплолюбивые растения, несмотря на то, что их время «ещё не пришло». Всё здесь определяется не временем, а сложившимися обстоятельствами.

Тем не менее, понятие «время» употребляется буквально везде, даже там, где оно, вообще говоря, совершенно не причём. Употребляется потому, что это очень удобно для анализа различных явлений окружающего нас мира. А по отношению к живым организмам так и вообще используется (и даже принимается за какое-то объективное явление) такое понятие, как «внутренние часы». На самом же деле никаких часов в организме, разумеется, нет, все изменения происходят только в результате совокупности (можно сказать «столкновения») бесчисленного количества различных процессов, которым вовсе «нет дела» до какого-то там времени, а причиной «наступления времени» всегда является возникновение определённых условий.

Именно совокупность самых разных процессов, суть которых на сознательном уровне не понятна, но виден их конечный результат, порождает иллюзию действия какого-то непонятного, всепроникающего фактора, который мы называем «время». Если же процесс понятен, то о времени как-то не говорят, хотя сам этот процесс, как и все другие процессы, «протекает» во времени. Допустим, мы наблюдаем процесс движения поезда. Все вагоны, как и положено, движутся с одинаковой скоростью, а если локомотив замедляет или ускоряет движение, то все вагоны тоже ускоряют или замедляют движение точно на такую же величину. Но ведь никому не приходит в голову сказать, что у вагонов есть свои внутренние часы, благодаря которым каждый вагон точно «знает», в какой момент ему надо ускорить или замедлить ход. Но если рассматривается множество процессов, которые в своей совокупности воспринимаются сознанием как один процесс (например, процесс созревания, процесс старения, и т.п.), то здесь удобно вводить понятие времени. Удобно выражать свои мысли через такие, например, выражения, как «время пришло» (для таких-то событий), или, напротив, «ещё не время».

Другими словами, напрашивается мысль, что время это иллюзия, возникающая в сознании при наблюдении различных процессов.

Заострим внимание, что различных иллюзий в повседневной жизни много. Например, широко используемое понятие «линия горизонта» является не чем иным, как самой настоящей иллюзией. В реальности никакой линии горизонта нет, но мы используем это понятие, потому что так удобно. Точно так же мы, не задумываясь, используем выражение «солнце взошло», хотя знаем, что это иллюзия, но если попытаться отрешиться от иллюзий и выражать мысли без искажения реалий, то сразу возникнут неудобства.

2

А что мешает нам признать время иллюзией и объяснить причины её возникновения? Ответ: мешает интересная специфика этой иллюзии. Когда мы говорим, например, о той же линии горизонта, то мы можем чётко объяснить, каким образом возникает эта иллюзия, и как обстоят дела на самом деле. А что с понятием «время»?

Время это процесс изменения… это смена фаз… распространение… цикл…

Как ни крути, а время нельзя определить иначе, как через какое-то изменение, процесс или ещё что-то такое, что в самом этом определении уже подразумевает понятие времени. Никакое «изменение», никакую «смену фаз», никакое «распространение» невозможно представить без того, чтоб в такой-то момент времени было вот так, а потом, в другой момент времени, стало вот эдак. Везде «вылезает» время. Без ссылки на понятие «время» нельзя определить никакое движение или изменение. Выходит, что время определяется через время, по-другому как-то не получается.

3

А давайте проведём мысленный эксперимент. Представим себе, что мы находимся в изолированной комнате, где нет ничего кроме громоздкого механизма, состоящего из множества шестерён разного диаметра, сцепленных между собой так, что поворот любого колеса (шестерни) влечёт за собой поворот других колёс. Допустим, есть какое-то ведущее колесо, которое может двигаться с разной скоростью и, естественно, передавать это движение другим колёсам. Эти другие колёса будут поворачиваться с разной угловой скоростью (диаметр-то у них разный), но всегда их скорость вращения будет определяться скоростью вращения ведущего колеса. (Очень похоже на механизм механических часов.)

Вопрос: сможем ли мы заметить ускорение или замедление вращения шестерён? Конечно сможем, если эти приращения ускорения-замедления оборотов будут не микроскопическими, а весьма существенными. Даже если у нас при себе нет часов, мы всё равно чувствуем течение времени: у нас есть пульс, дыхание, да и вообще какие-то изменения в организме, которые хотя и не являются сколько-нибудь точным хронометром, но представление о течении времени дают. Если колесо делало один оборот в секунду, а потом разогналось до десяти оборотов в секунду, то такое изменение мы заметим без всяких часов.

Всё это понятно. Мы сможем замечать и ускорение, и замедление, потому что, как мы отметили, наш организм сам по себе является своеобразными часами, пусть и не точными. И мы вполне можем использовать эти «часы» для фиксации резкого изменения протекания процессов, в данном случае вращения шестерён.

Но представим себе, что мы каким-то образом утратили способность чувствовать пульс, дыхание и всё то, что делает наш организм своеобразными часами. Что тогда?

Вообще-то, вопрос несколько странный: как-то сложно представить себе такое состояние. Тем не менее, можно. Вот смотрим мы на ведущую шестерню, и что? Как она вращается, – с постоянной скоростью или ускоряется-замедляется? И вообще, быстро она вращается или медленно? Определить это мы никак не сможем. Нет никакого критерия для таких оценок. И что, понятие «время» для нас исчезнет?

Да, исчезнет. Более того, если допустить, что мы не способны что-либо запоминать, то получится, что и понятие «движение» для нас исчезнет. Мы будем способны воспринять только то, что видим в данный момент, а что было моментом ранее для нас не существует. То есть, не будет существовать прошлое. А где оно будет существовать? Нигде. Прошлое существует только в нашей памяти, а в реалиях есть только настоящее.

Но давайте не будем заходить так далеко, память оставим. А при наличии памяти мы будем знать, что шестерни занимают вот такое положение только в данный момент, а немного ранее было другое положение. А ещё немного ранее положение было «ещё более другое». То есть, движение воспринимать мы будем. А ещё будем воспринимать взаимосвязь положения шестерён друг относительно друга. А если подключим воображение и логическое мышление, то сможем рассчитать положение шестерён в последующие моменты времени. То есть, в нашем воображении появится будущее.

Но вот чего мы точно не сможем, так это определять, равномерно вращаются все шестерни механизма, или иногда ускоряются-замедляются. Мы в данном случае можем воспринимать лишь скорость вращения шестерён относительно друг друга. Скорость именно относительно друг друга, а не скорость вообще: ведь мы же условились, что собственные, внутренние часы мы не воспринимаем. Мы можем воспринимать только, что если на каждый оборот какого-то колеса другое колесо, сцепленное с ним, делает, например, два оборота, то при любой скорости вращения останется именно такая пропорция. При любом ускорении или замедлении вращения всего механизма мы можем воспринимать только скорость колёс относительно друг друга. А она в нашем восприятии будет всегда одинаковой. Для нас в этой ситуации нет чего-то равномерно происходящего, относительно чего можно судить об ускорении-замедлении всего механизма.

Хорошо, а относительно чего мы сможем оценить скорость ведущей шестерни? Тоже ни от чего. Просто, если мы знаем, что это колесо ведущее, задающее работу всего механизма, то можем принять его вращение за равномерное, и относительно этого его «равномерного» вращения оценивать скорость любой другой шестерни. Ведущая шестерня может крутиться медленнее или быстрее, но для нас её скорость будет постоянной: у нас нет часов, даже «внутренних», время мы не воспринимаем и, как следствие, судить объективно о скорости не можем.

Правда, насчёт невозможности определения скорости ведущей шестерни может возникнуть подозрение, что мы специально хитрим: ведь по условию эксперимента предполагается, что мы не имеем представления о времени и только поэтому не можем судить об изменении скорости вращения, но на самом-то деле эта скорость может и увеличиваться и уменьшаться. Да, это так. Но никакой хитрости или подтасовки здесь нет: ведь мы сами-то в обычной жизни, по факту, тоже ориентируемся на какие-то циклы, какие-то своеобразные шестерни, только далеко не всегда осознаём это. А в данном эксперименте мы для наглядности просто «отгородились» от какого-то внешнего, глобального времени (от внешних «шестерён») и чётко определили изначальную, ведущую шестерню в качестве точки отсчёта. В реальной жизни это сделать весьма непросто, но сама суть та же: если бы нам удалось увидеть изначальную шестерню (разумеется, это образное сравнение, а не буквально колесо с зубьями), задающую скорость вращения всего сущего, то мы так же не могли бы судить о её скорости, для нас эта скорость всегда была бы постоянной. Собственно, мы и воспринимаем некоторые циклические процессы как что-то равномерное и постоянное. Мы ориентируемся на естественные циклы, – год и сутки, и на искусственно выделенные и «подстроенные» под них циклы – часы, минуты, секунды, а также недели и месяцы.

Всё это понятно, но когда же появляется эта иллюзия под названием «время»?

4

Давайте усугубим ситуацию. Представим себе механизм, состоящий из сотен, тысяч, – да что там! – из миллиардов шестерён. (Мысленный эксперимент тем и хорош, что позволяет воплощать любые фантазии.) Добавим сюда червячные передачи, передачу крутящего момента через карданный вал, ремённую передачу, – в общем, усложним механизм до немыслимой запутанности. Можно даже добавить сюда устройство, аналогичное коробке передач в автомобиле, чтоб оно иногда «перецепляло» некоторые шестерни, и тогда их относительная скорость будет меняться. Конечно, предполагается, что всё соединено безошибочно и механизм работает, как и прежде, абсолютно правильно и устойчиво. Что же изменилось принципиально?

А принципиально изменилось то, что мы теперь больше не в состоянии видеть этот механизм весь полностью, а можем видеть только его часть. А ещё мы можем перемещаться вдоль (или вокруг) этого огромного механизма, но всегда будем способны увидеть только небольшую часть его. Мы по-прежнему можем наблюдать движение шестерён, колёс и валов, сравнивать скорости их вращения относительно друг друга, но мы не знаем, где находится ведущая шестерня, задающая всё это движение-вращение. Более того, мы не видим бо́льшую часть шестерён-колёс-валов, а наблюдаем движение лишь небольшой части этого огромного механизма. И если мы переместимся от одной части механизма к другой, то как мы сможем оценить относительную скорость вращения отдельных шестерён, разделённых большими расстояниями?

Вот тут-то и появляется потребность в таком понятии, как «время». Чисто визуально мы можем оценивать скорости вращения колёс-шестерёнок лишь субъективно: какие-то шестерни в нашем восприятии будут вращаться быстро, какие-то медленно, какие-то «средне». Но это всё на данном, локальном участке механизма. А вот переместились мы ещё куда-то, снова увидели что-то локальное, а как сравнить всё это с остальными частями механизма?

А здесь нам потребуются часы. То есть устройство, в котором происходят изменения с выбранной нами стандартной скоростью. Например, песочные часы. А за стандартную скорость можно принять, например, оборот какого-то колеса механизма, которое в нашем восприятии вращается равномерно, а все другие колёса могут вращаться быстрее или медленнее относительно него. (Хорошо бы, конечно, за эталон принимать скорость ведущей шестерни, но в огромном механизме далеко не всегда можно определить, где же она находится. Вот и приходится брать за эталон колесо, которое, по нашему мнению, вращается равномерно.) Песочные часы, конечно, не самый удобный инструмент. Гораздо удобнее механизм, генерирующий какие-либо ритмические циклы, например, механические часы. Но это не принципиально. Главное здесь в том, что теперь мы можем сравнивать скорость процессов, ориентируясь на часы, а не на взаимосвязь шестерён друг с другом. И, соответственно, можем судить о скорости протекания процессов в любом локальном месте механизма без необходимости непосредственно наблюдать, что же происходит в других его частях. Ход часов для нас, в данном случае, это что-то равномерное, эталонное, и в сравнении с этим равномерно протекающим процессом мы можем судить как о скорости протекания всех других процессов, так и об их ускорении-замедлении, если таковые имеются. А имея представление о чём-то равномерно протекающем, эталонном (о ходе часов), удобно пользоваться понятием «течение времени».

Тут есть важный момент: часы сами по себе не имеют непосредственной связи с эталонным колесом, поэтому их показания через определённое количество циклов могут не совсем соответствовать истине, и их надо корректировать, то есть синхронизировать с оборотами эталонного колеса. Казалось бы, а что тут такого? Все контрольно-измерительные приборы периодически проходят проверку (калибровку), чтоб убедиться в правильности их работы. Но здесь есть нюанс. Исправный, проверенный прибор, например, вольтметр, можно подключать к измеряемому параметру – напряжению – только в тот момент, когда нам потребуется узнать напряжение в интересующих нас точках. А всё остальное время он может спокойно лежать без дела, ничего не измеряя. Но вот часы должны работать постоянно. Их нельзя подобно вольтметру подключить в нужный момент к измеряемой величине – времени – и посмотреть показания. Часы не измеряют какой-либо объективно существующий параметр. На их показание влияет не время (которого, вообще-то и не существует), а посторонние источники энергии, например, пружина или батарейка. И часы, по факту, не являются измерительным прибором, они являются генератором циклов, по количеству которых мы можем судить о длительности рассматриваемого процесса. Например, если нам надо узнать на каком этапе находится текущий процесс смены дня и ночи (текущие сутки), то мы часы ни к чему не подключаем, а смотрим, сколько циклов они сгенерировали с моменты начала суток (с полуночи). Правда генерируемые циклы для удобства переводятся в часы и минуты, но сути это не меняет.

5

Вернёмся к нашему механизму. Тут есть нюанс: может возникнуть впечатление, что посредством часов можно обнаружить ускорение или замедление времени: ведь если эталонное колесо по непонятным нам причинам вдруг начнёт вращаться быстрее, то наши часы всё равно будут идти в прежнем темпе (они же никак не связаны ни с какими шестернями), и мы по ним определим, что время в системе ускорилось. На самом же деле это не так. В самой этой системе нет понятия «время» и понятий «ускорение» или «замедление». Здесь есть только взаимное расположение шестерён и их относительная скорость друг относительно друга. Именно относительная скорость, именно относительно друг друга, а не относительно какого-то глобального времени. То есть, здесь как-то бессмысленно говорить о каком-то глобальном ускорении-замедлении. Условное понятие «время» – это относительная, локальная величина, а если быть точным – это соотношение длительности одного эталонного циклического процесса движения с другим (измеряемым) процессом движения.

Но здесь, в нашем мысленном эксперименте, всё же как-то очень уж легко представить, что все колёсики могут закрутиться быстрее или медленнее, а это, вроде бы, и есть ускорение или замедление времени. Это верно, для выдуманного нами механизма такая интерпретация вполне подходит. Но это только если ориентироваться на какое-то внешнее, глобальное время, относительно которого наш механизм может ускориться-замедлиться. (Интуитивно мы именно на него и ориентируемся.) А этого глобального времени, как мы договорились, в данной системе нет, весь отсчёт идёт от выбранной нами эталонной шестерни. Но мы как-то невольно, по привычке движение ведущей шестерни соотносим с каким-то «глобальным» временем, а не «внутренним», по которому «живёт» вымышленный нами механизм. В реальной жизни так не получится: нельзя создать часы, которые, скажем так, «не от мира сего», чтоб они никак не зависели от общих законов мироздания. Но главное не в этом. Главное в том, что в нашем мысленном эксперименте всё упрощено до предела, все колёсики слишком примитивно связаны друг с другом, а реальная картина мира отличается от данной схемы самым радикальным образом.