Со времён Декарта при упоминании пространства в голове неизменно возникает образ системы координат в виде трёх взаимно перпендикулярных осей. Для человека привычно и естественно измерять протяженность объектов в пространстве в терминах длина-ширина-высота. При этом мы понимаем, что если координаты двух тел различаются, то эти тела находятся в разных местах пространства. Время при этом, согласно взглядам Ньютона, течёт равномерно в каждой точке пространства. Кроме того, ход времени одинаково равномерен в прошлом, настоящем и будущем.
С появлением ОТО картина мира существенно усложнилась. Согласно ОТО время рассматривается как координата четвёртого измерения пространства. То есть предполагается, что мы живём в четырёхмерном пространстве-времени. Как и в предыдущем варианте, если координаты двух тел различаются, то эти тела находятся в разных местах пространства. Даже если у этих тел совпадают три пространственные координаты, но различаются временные, то это означает, что рассматриваемые тела были в одной точке пространства в разное время. Можно сказать, что они не пересекались, не сталкивались, не взаимодействовали.
При этом координата времени имеет весьма специфические свойства. Во-первых, она изменяется только в одном направлении. Время течёт только вперёд. Во-вторых, скорость изменения этой координаты зависит от некоторых физических условий. Например, в гравитационном поле скорость течения времени изменяется. Течение времени неравномерно.
Казалось бы, что в этом не кроется какое-либо противоречие. Но обе эти особенности времени в совокупности приводят к весьма неожиданным следствиям.
В предыдущей публикации «Часть 5.3. Время и гравитация. Зависит ли время от гравитации?» я рассматривал мысленный эксперимент, в котором два человека одновременно вышли из одной точки. Один человек поднялся в гору и спустился с противоположного склона. Другой человек обошел гору около подножия. Они встретились друг с другом в одной точке у противоположной стороны горы. При этом, согласно ОТО, у каждого человека время текло с разной скоростью ввиду наличия гравитационного поля. Сразу после начала движения у них изменились как пространственные, так и временные координаты. Но в ходе пути их пространственные координаты как увеличивались, так и уменьшались. Временная же координата только увеличивалась, причём с разной скоростью у разных участников движения. Поэтому, согласно ОТО путники никогда не смогут встретиться в одной точке четырехмерного пространства-времени. Даже если у них будут одинаковые пространственные координаты, временные координаты будут всегда различаться. На этот момент я обращал внимание в начале публикации. Вместе с этим, мы можем точно сказать, что путники встретились и пожали друг другу руки. Они оказались в одном месте в одно время . Как такое возможно с точки зрения ОТО?
Мне могут возразить, что я привел пример, где изменение времени очень незначительное, поэтому могут быть альтернативные интерпретации результата. В этом случае, я предлагаю рассмотреть пример с парадоксом близнецов. Один из братьев-близнецов остался на Земле. Другой близнец отправился в длительное космическое путешествие с высокой скоростью. Согласно ОТО время для путешественника текло медленнее, чем для брата-близнеца, оставшегося на Земле. Путешественник вернулся на Землю молодым и встретился со своим постаревшим братом. Они встретились в одном месте в одно время.
Но, согласно ОТО, такая встреча невозможна, поскольку оба человека имеют различные временные координаты. Поскольку встреча всё-таки состоялась, то это означает, что ошибочно одно из двух свойств времени, рассматриваемых в ОТО. Необходимо допустить, что либо время может течь в обратном направлении, либо время может иметь только равномерное течение. Поскольку стрела времени не подвергается сомнению, то остаётся только вторая возможность – время характеризуется равномерным течением. В этом случае, бессмысленно рассматривать время в качестве пространственной координаты и приписывать ему роль дополнительного измерения. Свойства времени никак не зависят от характеристики пространства или особенностей движения. Получается, что Ньютон оказался прав в интерпретации понятия времени.
Какие выводы можно сделать из этого рассмотрения?
1. В ОТО неверно интерпретируется понятие времени.
2. Течение времени может быть только равномерным и независимым от физических условий.
3. Изменение физических условий приводит не к изменению скорости течения времени, а к изменению скорости протекания физических процессов.
В следующей публикации я буду рассматривать вопрос о том, что понимается под временем в физике, что такое часы и что они измеряют.
