Для тех, кто интересуется астрофизикой. Кто ищет приколы не тратьте время на эту нудоту.
Наверное, у каждого взрослого человека бывало такое ощущение, что время с годами идет все быстрее и быстрее. Медики объясняют это тем, что мозг со временем воспринимает все меньший объем информации, и дни, менее насыщенные впечатлениями, оставляют в памяти меньший след... Но что, если причина вовсе не в мозге? Что, если время и правда постепенно ускоряется? Как мы определили, что скорость течения времени неизменна? Ведь для измерения временных промежутков у нас нет абсолютной системы отсчета, которая находилась бы за пределами нашего пространства и не зависела от него. Это примерно то же самое, что измерять длину удава в попугаях, не задумываясь о размерах самих попугаев.
Мы привыкли считать, что живем в трехмерном мире, где каждая точка пространства определяется тремя координатами. И знаем, что существует четвертая координата – время. Мы понимаем, что время – неотъемлемая часть нашего мира, но недооцениваем важность этой координаты, считая ее как бы дополнением к основным, геометрическим. Но на самом деле все выглядит совершенно противоположным образом.
Главное свойство геометрической системы координат – ее способность обозначить положение двух разных точек пространства разными наборами цифр. Чем больше по какой-нибудь из трех осей координат различаются эти цифры, тем дальше одна от другой по этой оси находятся эти точки. Но все эти цифры, и оси координат, и системы отсчета не имеют материального воплощения. Они виртуальны. Они придуманы нами для того, чтобы мы имели возможность описать мир. Однако пространство имеет вполне реальный, независимый от наших способов измерения, объем. И предметы в пространстве находятся на различных вполне реальных расстояниях друг от друга. А значит, есть и объективный параметр, однозначно характеризующий эти расстояния. Этот параметр – время.
Чем больше времени требуется на преодоление расстояния между двумя точками, тем больше расстояние между этими точками. Имеется в виду движение с постоянной, эталонной, скоростью. Например, с максимально возможной в нашем мире скоростью - скоростью света в вакууме. Если из одной точки в другую можно переместиться мгновенно, значит, эти точки слиты в пространстве в одну точку.
Определенно, именно время первично, а геометрические координаты вторичны и целиком зависят от времени. Более того, геометрические координаты не абсолютны. Точка отсчета в них выбирается субъективно в зависимости от стоящей задачи. Шкала времени же имеет абсолютную точку отсчета, которой является момент Большого взрыва и рождения нашей Вселенной.
В быту мы привыкли измерять расстояния в придуманных нами миллиметрах-метрах-километрах. Но в космических масштабах эти единицы измерения слишком малы и нередко расстояния вполне себе спокойно измеряют в единицах времени – в световых годах. Так, например, до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра расстояние 4, 2 световых года, до соседней галактики Андромеды около двух миллионов световых лет. Свет Солнца летит к нам чуть больше 8 минут.
Но что произойдет, если время вдруг исчезнет? Из любой точки пространства в любую другую точку можно будет переместиться мгновенно. Фактически, все пространство сожмется в одну точку. Исчезнет само понятие расстояния. Геометрическая система координат потеряет смысл. Именно такой была наша Вселенная 13, 8 миллиардов лет назад.
Согласно современным представлениям, Вселенная когда-то состояла из некоего однородного вещества и была сильно сжата. Ученые стесняются говорить, что Вселенная была сжата в одну точку, так как представить себе такое совершенно невозможно. Говорится лишь о чрезвычайно малых размерах. А также о чрезвычайно высокой плотности вещества, чрезвычайно высоком давлении и чрезвычайно высокой температуре. Такое состояние Вселенной называется космологической сингулярностью.
Но вот, 13, 8 миллиарда лет назад Вселенная внезапно начала расширяться. Да не просто расширяться. Произошел, как говорят ученые, Большой взрыв. За миллионные доли секунды Вселенная достигла почти нынешних размеров. В условиях адского давления и температуры первичное вещество превратилось в известные нам элементарные частицы. Как ни фантастично выглядит теория Большого взрыва, она имеет ряд подтверждений. В частности, ее подтверждает наличие реликтового излучения, которое приходит к нам из космоса. Но остается множество вопросов. Главный из них – скорость разлета вещества Вселенной, на несколько порядков превышающая скорость света, что немыслимо с точки зрения законов физики. Противоречит законам физики и само состояние космологической сингулярности. Все выглядит так, будто в момент рождения вселенной никакие законы природы не существовали. И вопрос даже не в том, как мир обходился без законов, а в том, почему они вдруг появились.
Многие неясности в происхождении Вселенной и ее современных свойствах хорошо объясняет гипотеза «ускоряющегося времени». Согласно этой гипотезе, никакого стремительного расширения пространства не было. До Большого взрыва и во время него оно было совершенно одинаковым. Таким же, как и сейчас. Взорвалось, если можно так выразиться, время. Возникнув 13, 8 миллиарда лет назад, оно стремительно ускорилось, вызвав виртуальное расширение пространства из первоначального виртуального же точечного состояния. Строго говоря, без взрывов, конечно, не обошлось. Взрывалась материя в пространстве. На разных этапах ускорения времени возникали комбинации давления и температуры, благоприятные для течения тех или иных физических процессов. Так образовывались кварки, атомы, звезды, черные дыры, галактики….
Время и сейчас продолжает ускоряться. В каждое следующее мгновение между некими двумя точками пространства, образно говоря, помещается большее количество времени. Мы видим, что свет между этими точками идет дольше, и делаем ложные выводы, что расстояние увеличилось. Согласно существующему представлению, Вселенная расширяется не из какой-то одной точки, а все пространство расширяется целиком. В качестве упрощенной модели этого процесса приводится поверхность воздушного шара: чем сильнее шар раздут, тем больше расстояние между любыми точками на его двумерной поверхности. Но расширение шара в целом происходит и в третьем измерении. Аналогично, и для расширения нашего трехмерного пространства должно существовать некое дополнительное, четвертое, геометрическое измерение. Где оно? О нем ничего не известно.
Ускорение времени хорошо объясняет те явления, которые привели ученых к идее о расширяющейся вселенной, и при этом не требует выдумывания какого-то дополнительного пространственного измерения, а также расталкивающих вещество вселенной сил, вроде загадочной невидимой темной энергии, занимающей, по мнению ученых, целых 70 процентов массы вселенной.
Люди, далекие от астрофизики, привыкли считать время неизменным. Возможна ли вообще его изменчивость? Безусловно. Ученые говорят, что чем быстрее движется объект, тем медленнее для него течет время. Эту разницу удалось определить экспериментально даже в небольшом диапазоне скоростей, доступном нам для экспериментов. У края же черной дыры, за так называемым горизонтом событий, согласно расчетам, время останавливается совсем.
P.S. В рассуждениях выше в качестве эталонной максимальной скорости принималась скорость света в вакууме. Почему именно она? Строго говоря, под этим устоявшимся названием имеется в виду не скорость света, а скорость распространения электромагнитных волн. Видимый нами свет занимает только небольшую часть диапазона частот электромагнитных волн, к которым относятся также радиоволны, микроволновое, инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма излучения. Электромагнитные волны являются проявлением электромагнитного взаимодействия – одного из четырех фундаментальных взаимодействий частиц материи в природе. При этом два из этих взаимодействий – так называемые «сильное» и «слабое» - проявляются только на уровне атомов. А все, что мы наблюдаем вокруг себя, является проявлением электромагнитной силы и гравитации. Никакие явления в природе не могут происходить быстрее, чем вызывающая эти явления электромагнитная сила, то есть быстрее скорости распространения электромагнитных волн.
Если верна «теория струн», вещество в пространстве пульсирует, исчезая и появляясь с огромной частотой. Перемещение объекта выглядит как его исчезновение и появление в соседней точке. Очевидно, частота этих пульсаций и определяет максимальную скорость движения чего-либо, в том числе и электромагнитных волн.
