Во-вторых, теперь и сам темп времени зависит от движения и поэтому становится относительным. Часы, движущиеся относительно нас, всегда представляются нам отстающими. Это означает, что измеряемое ими время замедлено в своем беге. Разумеется, и в этом случае эффект будет заметен только при больших скоростях.
И, наконец, в-третьих, открытия Эйнштейна показывают, что на время воздействует гравитация, она влияет на его темп: время течет медленнее там, где имеются силы тяготения. Чем сильнее тяготение, тем медленнее течет время. При земном тяготении различие в темпе времени практически незаметно. Однако оно есть: для человека, живущего на последнем этаже небоскреба, время будет течь чуть быстрее, чем для человека на первом этаже. При наличии очень сильного тяготения, к примеру, на поверхности Солнца бег времени становится еще медленнее, на поверхности нейтронной звезды это уже будет не бег, а скорее ходьба. И, наконец, вблизи черной дыры время замедляется настолько, что почти останавливается и замирает. Черные дыры обладают огромной гравитационной тягой, в миллионы раз превышающей тягу Земли.
Если бы нам удалось приблизиться к черной дыре, воздействие сил тяготения на наше время стало бы колоссальным. Предположим, что кто-то с Земли наблюдал бы за нашими перемещениями у черной дыры. Он бы увидел, что время для нас существенно замедлилось. Для нас прошло бы всего несколько минут, в то время как для наблюдателя – годы. Проведя на орбите черной дыры всего пару часов, мы сможем вернуться на Землю, когда здесь пройдет несколько десятилетий. То есть мы окажемся в будущем.
А возможны ли путешествия в прошлое? Как ни странно, теоретически такое возможно. Благодаря еще одному феномену, предсказанному Эйнштейном, который он назвал «червоточиной» или «кротовой норой». Если червоточины существуют, то они предположительно служат своеобразными проходами в пространственно-временном континууме, связывающими не только две точки в пространстве, но и два момента времени.
Отчего же наш мир до сих пор не заполонили путешественники во времени? Возможны ли такие перемещения на практике? Вероятно, нет. Во всяком случае, не в ближайшем будущем.
Благодаря теории относительности мы имеем полное представление о том, от чего зависит темп времени. Появилась возможность построить физико-математические модели, описывающие время и пространство Вселенной как единого целого. Основываясь на теории относительности Александр Фридман сумел предсказать общую динамику Вселенной, ее нестационарность. А его теоретические расчеты позволили установить, что расширение Вселенной продолжается примерно пятнадцать или восемнадцать миллиардов лет.
Таким образом, в физике появилась мера времени, определяющая темп эволюции всей Вселенной. Наша Галактика на несколько миллиардов лет младше Вселенной. Солнце и Земля еще моложе. Вселенная как целое старше галактик, звезд, планет, а также и самих атомных ядер и элементарных частиц, из которых состоят все ее тела и системы.
Бег времени
Свойства времени, которые мы измеряем при помощи часов, называют количественными или, как еще говорят, метрическими свойствами. При помощи часов мы определяем длительность различных отрезков времени, сравниваем эти отрезки между собой. Секунды, часы, годы – это обозначения, в которых мы выражаем результаты наших измерений. Мы присваиваем временным промежуткам те или иные числа, соответствующие их длительности. Проще говоря, часы помогают измерять время, давать ему количественную меру. Теория относительности представляет собой теорию количественных свойств времени.
Однако у времени есть и другие свойства, называемые качественными. Необратимый бег времени – важнейшее из его качественных свойств. Время не стоит на месте, оно непрерывно течет из прошлого через настоящее в будущее. Прошлое никогда не возвращается. Нельзя отправить какие бы то ни было сигналы в прошлое, нельзя изменить его. Влиять можно лишь на будущее и в будущее отправлять сигналы.
Время делится на три части – прошлое, настоящее и будущее. И они никогда не совмещаются. Размышляя об этом, Готфрид Лейбниц заключил, что время есть порядок несовместимых возможностей.
Теория относительности объясняет нам, от чего зависит темп течения времени, его замедление. Но почему время, вообще, течет? Чем определяется его неуклонный курс – от прошлого к будущему? На эти вопросы теория относительности не отвечает.
У нас нет ответа. Мы даже не уверены, те ли вопросы мы задаем, правильно ли их ставим.
Почему течет река? Потому что вода обладает текучестью, и когда есть уклон, она всегда течет вниз. Но будет ли правильным задать такой же прямой вопрос о времени и рассчитывать получить на него ответ наподобие этого?
Когда речь идет о реке, вопрос о ее течении сводится к более общим понятиям и в определенном смысле простым. Ответ содержит такие представления, как вода, наклон, движение… А как быть со временем и его бегом? Неизвестно.
Если и существуют более общие понятия, которые могли бы помочь с объяснением бега времени, то, наверное, необходимо искать подсказки в каких-то определенных физических процессах. В процессах простых, и в то же время универсальных. Не исключено, что подходящие процессы уже известны ученым, а нет, так, быть может, пока неизвестны, но когда-нибудь будут обязательно открыты. К примеру, в мире элементарных частиц.
Возможен и совсем другой взгляд, согласно которому время и его бег являют собой (вместе с пространством) самое фундаментальное и самое элементарное, к чему должна сводиться вся физика и что, в свою очередь, уже не сводимо ни к чему отдельному в явлениях физического мира.
Кванты
Вторая великая физическая теория современности – квантовая теория. Вместе с теорией относительности (в совокупности с нею) она привносит свежий взгляд на свойства времени, в частности в микромире.
Классическая механика главенствует в макромире, теория относительности – в мегаспоре, а в микромире никак не обойтись без квантовой теории. Здесь ключевую роль играют квантовые явления. Настоящий синтез двух теорий, где наравне с квантовой теорией полноценно применялась бы теория относительности, остается пока делом будущего.
Однако несколько удивительных следствий такого союза известны уже сейчас. В первую очередь это гравитон – квант «взволнованного» пространства-времени, который сочетает в себе свойства элементарной частицы, несущейся со скоростью света, и легкой волны искривленности, бегущей по четырехмерному миру. Искривленность пространства-времени, даже очень слабая, обеспечивает его энергию и импульс. Квантовые эффекты создают частицы из искривленности пространства-времени, вызывают его «материализацию».
Здесь проливается свет на совсем новые связи в природе, глубинный смысл которых еще только предстоит выяснить.
Еще одним достижением на этом пути мы обязаны физику-теоретику Стивену Хокингу, который применил квантовые соображения к черной дыре. Путем теоретических расчетов он смог доказать, что черная дыра должна испускать разнообразные элементарные частицы и излучение, подобно нагретому телу. И в конце концов это излучение должно уничтожить черную дыру.
