marena99 (marena99) wrote,
marena99
marena99

Category:

Является ли время измерением?

Очень часто слышу о том, что кто-то «не принимает» теорию пространственно-временного континуума.

Считаю, что сам я плох в физике, но ни разу ещё дискуссия по этому вопросу не становилась, собственно, дискуссией, так как оппонент, как выяснялось, не имел ни малейшего понятия о том, о чём говорил.

Всегда оказывалось, что эти люди не изучали ни одного первоисточника и оперируют информацией из источников заведомо недостоверных якобы проведших анализ. 

То есть человек не сформировал своё мнение, а транслировал чужое, приняв его безоговорочно.

Чаще всего это любители альтернативной физики и конспирологических теорий, считающих, что «всё это американский миф» и «выдумка учёного, работающего во благо своего правительства». И это слова моих коллег, молодых учёных – будущего нашего мира.

  Давайте попробуем разобраться.

Чаще всего с тремя пространственными измерениями вопросов не возникает ни у кого. Но что делает время измерением, и почему пространственно-временной континуум состоит из 3+1 измерений, а не из 4?

О трёх измерениях по-простому.

Если рассуждать о поверхности Земли, то нам достаточно двух координат для определения местоположения: широта и долгота, или положение по осям, направленным с севера на юг и с запада на восток. Но мы движемся не только по плоской поверхности – мы и спускаемся под землю, и, например, забираемся в горы, или вообще, летаем над облаками.

Для описания вашей позиции в этих случаях вам понадобится третья координата – высота/глубина, или ваше положение по вертикальной оси. Ведь если кто-то находится точно там же, где и вы, с точки зрения широты и долготы, но при этом он в тоннеле под землёй или в самолёте над вашей головой – нельзя сказать, что он находится в той же точке пространства.

Итак, приняли, что для описания вашего положения в пространстве требуются три координаты.

Что же с временем?

Для того, чтобы полноценно описать событие, знания, в какой точке с тремя координатами оно происходит, не достаточно – необходимо знать, когда, то есть, Вам нужна временная координата, t. Впервые это сыграло большую роль в теории относительности, когда тот самый учёный, работающий во благо своего правительства, решил порассуждать о проблеме одновременности.

Представьте себе два разных места, соединённых путём, по которому два человека идут, каждый из своего места, в другое. В какой-то момент им придётся пройти друг мимо друга, то есть они окажутся в одном месте в одно и то же время. В теории относительности это известно как одновременное событие, и оно может произойти, только при совпадении всех пространственных компонентов и всех временных компонентов двух различных физических объектов.

Так, встав в парке в какой-то точке, Вы будете находится там, где 300 лет назад находился кто-то другой, то есть он был в той же пространственной точке, но в другое время – не одновременно с Вами.

В этом нет ничего противоречивого, и это вполне объясняет, почему нам нужно рассматривать время как измерение, в котором мы перемещаемся, точно так же, как и в любом из пространственных измерений.

 

Но почему время рассматривается как +1?

Специальная теория относительности сподвигла одного из бывших учителей Эйнштейна Германа Минковского разработать теорию, объединяющую три пространственных и одно временное измерение. 

В 1905 году СТО научила нас тому, что скорость света является всеобщим пределом скорости, и при приближении к ней вы начинаете испытывать странные явления замедления времени и сокращения расстояний. Минковский в 1908 пришёл к тому, что из относительности, описанной совместными усилиями Пуанкаре, Лоренца и Эйнштейна (да-да, теория относительности разрабатывалась не только Эйнштейном – он её описал), следует удивительный вывод:

- с математической точки зрения время ведёт себя так же, как пространство, за исключением тех самых явлений замедления времени и сокращения расстояний, поэтому получается удивительная картина Вселенной, связанная с нашим движением в её рамках:

• Если вы не двигаетесь и остаётесь в том же месте пространства, вы двигаетесь во времени с максимальной скоростью.

• Чем быстрее вы двигаетесь в пространстве, тем медленнее вы двигаетесь во времени, и тем короче кажутся вам пространственные расстояния в вашем направлении движения.

• Если у вас нет массы, вы можете двигаться со скоростью света, мгновенно перемещаясь в направлении вашего движения, без всякого течения времени.

С физической точки зрения последствия этого поразительны. Это значит, что всем безмассовым частицам присуща стабильность, поскольку для них не существует течения времени. А это значит, что если вы возьмёте пару идентичных близнецов, оставите одного на Земле, а другого отправите в релятивистское путешествие в космос (то есть на скорости, близкой к скорости света), то второй близнец по возвращению окажется моложе первого, поскольку для него пройдёт меньше времени. 

Как писал в 1908 году Минковский:

Теории о сути пространства и времени, которые я хочу вам продемонстрировать, выросли на почве экспериментальной физики, из чего и происходит их сила. Они радикальны. Впредь пространство само по себе и время само по себе обречены обратиться в тени, и независимой реальностью останется только их объединение.

Таким образом, причина того, что время – такое же измерение, как пространство, состоит в том, что мы постоянно движемся сквозь него, а записывают его в виде «3+1» (а не просто 4) потому, что передвижение через него работает противоположно пространственному: увеличение движения через пространство уменьшает движение через время, и наоборот.

Интересно то, что все, вне зависимости от их движения сквозь пространство по отношению ко всем остальным, будут видеть одинаковые правила, одинаковые действия и последствия. Если бы время не было таким измерением, законы относительности не работали бы, и концепция абсолютного пространства могла бы быть обоснованной. Чтобы физика работала так, как она работает, нам необходимо, чтобы время имело свойство измерения, и Вселенная беспрестанно обеспечивает нас подобными явлениями,  Итан Сигель, астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang!

P. S.

Это не истина в последней инстанции, но именно эта теория за 110 лет прошла многочисленные экспериментальные проверки.

Science Kitchen

Оригинал записи и комментарии на LiveInternet.ru

Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments