Время согласно википедии это «форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения». В переводе на научный — это такая фигня, про которую мы ничего определённого сказать не можем. Как мерить знаем и ещё много чего, но что это такое, не скажем, а то придётся фантазировать, что против Ньютона, который завещал гипотез публично не строить. Так, что промолчим с умным видом.
А я поговорю. Мне можно по календарному возрасту. Уже всё равно. Тем более, что давно уже написал на эту тему: What is time? С тех пор появились новые идеи и концепция виртуальной реальности приобрела всё большую популярность. Я решил написать более развёрнуто.
Начнём с того, что понятие «время» в физике вполне можно заменить на два других, фундаментальных: расстояние и скорость, у которых есть физические эталоны. У скорости существует естественный эталон — скорость света в вакууме. А для времени самостоятельного, отдельного от другого явления, частоты изменений, эталона нет. А частота это тоже скорость своего рода. То есть, время в физику и в жизнь, вместе с часами, ввели для удобства. Можно в согласии с Бритвой Окама ограничится только расстоянием и эталонной скоростью для описания физических процессов, но это будет «ужас-ужас-ужас» от зауми, которую пришлось бы накрутить. Легче сравнивать скорость всех процессов с постоянно периодическими. Сначала с приблизительно постоянными, как закаты и рассветы, зима и лето, а потом и колебания маятника для часов с кукушкой. Так поступили уже сравнительно давно и пошло.
С тех пор время воспринимается как физическая сущность, а не как проявление принципа причинности при выстраивании сигналов, поступающих в мозг. Естественным образом появилась иллюзия существования прошлого и будущего, а не только настоящего момента. Как будто прошлое где-то есть и его можно поправить, а в будущее слетать и узнать про ошибки, которые ещё не совершил.
Тут важно сразу понять, что время само по себе мы не наблюдаем. Мы видим изменения. Найдя или придумав такие устройства в которых процессы происходят постоянно и точно периодически; маятник в широком смысле со счётчиком, мы получили временную линию, на которую можно нанести последовательность событий. Но, повторюсь опять, это не время, как самостоятельная категория, объективна реальность. Это наше восприятие последовательности изменений, движения.
Существуют два парадоксальных рассуждений о движении, апории древнего философа Зенона. Их у него больше двух, но эти две самые главные.
Ахилес и черепаха. Утверждается, что Ахилес никогда не догонит черепаху, потому, что когда он добежит до стартовой точки черепахи, которая имела сначала фору, она уже пройдёт некое расстояние и окажется впереди. Потом опять из новой позиции он добежит до её нового старта, но она опять продвинется за это время. Итак бесконечное число раз. Он её не догонит никогда, ни на одной итерации. Это безупречная логика похожая на расчёты, что сдав пустые бутылки на выручку можно купить ещё некое количество полных молока, а потом повторить. Такая "логика" приводит к очевидно неверному результату.
В чём тут ошибка? В предположении, что возможно выделить, остановить и специально рассмотреть один из моментов времени. Время нам неподвластно. Нельзя его остановить в некой ситуации и рассматривать её, как промежуточную точку. Оно идёт себе и идёт. Точка времени, когда Ахилес добежал до стартового положения черепахи ничем особым не выделяется. Добежал и дальше бежит. Время не может быть остановлено. В этом парадоксе неверна сама постановка условий задачи, которая неявно предполагает, что мы можем манипулировать временем, «останавливая» его течение в произвольных точках.
Вывод. Время не зависит от нас. Мы на его ход повлиять никак не можем. Машина времени невозможна.
Стрела. Мы видим стрелу в воздухе. Она до этого момента времени наверное летела, а сейчас мы рассматриваем только один момент времени, один "кадр" её полёта (или падения, в общем она в воздухе). В этом моменте времени, на одном кадре «фильма» она неподвижна. Если она неподвижна, то что заставит её двигаться дальше? Стрела либо неподвижна, либо движется, но в каждый конкретный момент времени она неподвижна, значит она неподвижна всегда. Так? Опять, очевидно, нет, но где ошибка в рассуждениях?
Сейчас возобладала точка зрения, что время дискретно. Уже давно известен минимальный промежуток времени — планковское время = 5,39⋅10−44 с, это промежуток времени прохождения светом планковского расстояния. Если время дискретно, то апория Зенона Стрела имеет физический смысл. Это не умозрительное рассуждение, как в предыдущей апории с черепахой. Тут дело посерьёзней.
Есть первый закон механики Ньютона, что тело представленное само себе либо покоится, либо равномерно движется. Это физический закон без объяснения почему так. Апория Зенона как раз и задаёт вопрос первому закону: а почему? Ответ сейчас наука не особо знает, а потому предпочитает не углубляться в эту тему. Тут дело даже не в отсутствии ответа, а том, что он слишком… ещё более усложняет картину мироздания. Перегружает её жуткими подробностями.
Получается, что каждый предмет, объект, имеет кроме положения и массы ещё и векторную характеристику скорости перемещения в пространстве, момент импульса. Апория Стрела имеет прямую связь с принципом причинности. Если есть некое состояние, то другое следует из него. Применительно к стреле её состояние это не только положение, но и вектор скорости. Тут ничего особенного нет, это элементарная физика.
Странно другое, получается, что момент движения это внутреннее свойство объекта. Что он откуда-то знает, что он делал в прошлом? Что у всех частиц есть нечто вроде памяти!? Откуда? Где там у электрона память запрятана? Нет у электрона ещё и будильника в кармане.
Вывод. Нет никакого вывода, кроме того, что это всё усложняет, отвергая наивное восприятие действительности.
Теория относительности. Время течёт с разной скоростью в зависимости от скорости движения объекта и гравитационных взаимодействий с другими. Это не только чистая теория, это экспериментально проверено. В воздухе вокруг нас огромное количество молекул. Они хаотически движутся в разных направлениях с различными скоростями. У каждой из этих молекул время течёт со своей индивидуальной скоростью. Это значит, что вокруг нас нет единого течения времени. Это как поверхность океана — волны, волны, рябит вокруг. Ладно вокруг, но и из-за термических колебаний атомов нашего тела все они живут с разными временными скоростями и внутри нашего тела... Различия ничтожны и нам незаметны, но они есть.
Это совсем подрывает благостный взгляд на плавное течение времени, на его универсальное и понятное устройство. Что-то в фабрике природы переусложнено. Может быть.
Как же всё устроено на самом деле?
Никто не знает. Те, кто утверждают, что знают, вольно обращаются со значением слова «знать». Есть как минимум две интерпретации плюс принципиальная позиция, которые мне представляются достаточно внутренне логически согласованными и не в прямом конфликте с наблюдаемой реальностью, чтобы их «думать» всерьёз. Помните мартышку из мультика, которая имела мысль и её думала. Тут тоже самое. Есть некоторые идеи и их можно попробовать на адекватность в широком смысле этого слова.
Первая. Прыгающие капли.
Про эту концепцию, модель реальности, я узнал сравнительно недавно. Она является модификацией древней концепции Платона (тени на стенах пещеры), что наш Мир является проекцией, низко-мерным проявлением, гораздо более сложной конструкции. Это современная реинкарнация гипотезы эфира, которую отвергли и заклеймили позором, как конспирологическое измышление с душком (шутка для тех, кто понимает).
Про прыгающие на поверхности жидкости капли и их поведение, которое в определённой мере аналогично, по крайней мере похоже, на поведение квантовых объектов лучше посмотреть видео, чем пересказывать. Это отдельная история. Это модель пилотной волны (колебаний поверхности на которой прыгают капли) для наглядного объяснения квантовой механики.
Применительно к концепции времени можно сказать, что у каждой такой прыгающей капли своя частота подскоков. Именно эту частоту, которая может меняться от состояния волн на поверхности несущей жидкости (эфира) можно ассоциировать с внутренними часами частицы.
Мне вся эта концепция не слишком нравится из-за переусложнённости картины мироздания. Для объяснения объектов наблюдаемого материального мира привлекаются объекты другого тоже материального мира, но ненаблюдаемого. Ладно. А потом как объяснять устройство этого высшего материального мира? Из чего состоит несущая жидкость, эфир? Так можно выдумывать всё новые скрытые сущности до бесконечности. Это как про вопрос, кто создал пустоту, вакуум, да ещё такой, что это ничто взорвалось Большим Взрывом при начале Вселенной? Спички детям не игрушки.
Но отбрасывать любую идею следует обоснованно, когда она прямо не противоречит наблюдаемым фактам. Тут, вроде как, ничего такого нет. И даже есть объяснение внутренних часов на уровне элементарных частиц. Притом, что хорошо, частицы разного возраста никак друг от друга не отличаются, что и наблюдается в опыте. Протоны после околосветовых скоростей в ускорителе ведут себя, как и остальные, лежалые. Потому нужно держать эту прыгучую на пилотных волнах модель про запас, на случай, что подтвердится.
Вторая. Всё наблюдаемое это объектно-ориентированная программа.
Сразу оговорюсь, что это про то, что мы живём в виртуальной реальности, являемся частью объектно-ориентированной программы, которая наша реальность. Про то, как было бы в такую программу встроено свойство - время.
В такой программе каждый объект представлен классом члены которого имеют параметры (положение, скорость, массу, заряд, спин и другие). Локальное время объекта-частицы в каждом таком классе может (!возможны варианты) представлено счётчиком шагов, изменений состояния. Этот счётчик будет нарастать с частотой, определяемой функцией учитывающей скорость частицы и её окружение, гравитационные воздействия окружения. Сложно? Да. И очень. Особенно насчёт гравитационных сил. Скорее всего, в реальной программе было бы придумано нечто вроде обобщённой характеристики вроде напряжённости гравитационного поля с грубым масштабированием. Это дело тёмное и до построения самой программы никогда нельзя быть уверенным, что решение сработает, что не тупиковый путь. Что наверное, это многоуровневость алгоритмов подобной программы. Будут «работать» свои специфические алгоритмы минимум на таких шкалах как: элементарные частицы; атомы и молекулы; наночастицы из тысяч атомов; газы и жидкости, твёрдые материалы (кристаллы), био-образования вроде бактерий и клеток, больших живых существ и, наконец, для игроков — людей. Иначе бы, без разделения на уровни по масштабным обобщениям программа только на уровне элементарных частица не продвинулась бы и на пару сотен планковских времён дальше после Большого Взрыва. А широкими мазками мы уже 10^60 шагов от него.
На каждом уровне время, внутренние часы объектов могут быть своими. Но это уже детали, которые не принципиальны пока такую программу не попытаются создать, а когда создадут, то эти строки будут восприниматься как наивный лепет, что, скорее всего, именно так и есть. Но принципиально всё это технически возможно. Спросите любого фаната игр типа стрелялки от первого лица. Он, скорее, удивится самому вопросу — конечно, да. Это возможно.
Третий подход, кредо. Копенгагенский.
Что есть, то есть. Догадываться об устройстве Мироздания без фактической информации это просто парить мозги. Тут возобладал лозунг — заткнись и считай. Легко на эмоциональном уровне не принимать такую позицию, но, когда просят отвергнуть такой подход рационально, то окажется что аргументы будут притянуты за уши. Нечто вроде, что понимание устройства Мироздания на системном уровне поможет с меньшими затратами ресурсов продвигаться всё дальше в его познании. Так пишут вступительный параграф к реферату диссертации. Что, мол, это полезно, потому что знание — сила. Может и так, но и без понимания как работают квантовые процессы, а это неизвестно до сих пор, устройства на их основе тоже работают.
Просто пользуйся формулами, которые дают правильный, в смысле предсказывающий результат, и всё. Будь холодным сапожником и люди, инженеры, к тебе потянуться за расчётами, которые им помогут с меньшими затратами соорудить ракету или отвёртку.
Это не настолько «плохой», за неимением у меня лучшего слова, подход, чтобы его отвергнуть, как дефектный. Вполне возможно, что наука ещё не подошла или даже никогда не достигнет той стадии, когда будет возможно построение полной модели Мироздания. А что, тогда сейчас делать? Считать по формулам.
Машина времени. Возможна ли.
Путешествие в будущее мы все испытывает каждый момент времени. Не слишком сложно замедлить своё течение времени, двигаясь в пространстве быстрее остальных, как космонавты или пассажиры самолётов. По причине ничтожности эффекта это никто не замечает. Можно и оказаться в будущем через столетия, если путешествовать с околосветовой скоростью. Это сейчас невозможно технически, но принципиально допустимо вполне.
Реальная машина времени для перемещения в прошлое не может существовать. И парадокс убийства дедушки тут ни причём. Многие пытаются при рассуждениях о машине времени сначала понять, как обойти принцип причинности. Если оказаться в прошлом и убить своего дедушку, то откуда ты сам взялся, если родиться не смог? В статье «Секретный проект: Как ученые уже сейчас создают первый прототип машины времени без парадоксов» и комментариях к ней приведены разнообразные рассуждения, как можно обойти этот запрет с помощью «модели квантовых временных петель» и прочей теоретической лабуды. Нет самого аппарата для перемещения в прошлое. И быть не может. Причина очень проста - прошлого элементарно не существует.
Тут следует внести оговорку. Реального прошлого не существует и переместиться туда нельзя. Но возможно создать и посетить суррогат прошлого. Нельзя «на самом деле» путешествовать назад во времени по настоящему, но можно понарошку.
Суррогат машины времени.
Представьте, что вы заснули после приёма сильного снотворного, а когда проснулись , вокруг всё так, как было год назад. Возможно. Разумеется, да. Очень просто, но очень дорого. Пока вы спали вокруг понастроили декорации, заплатили родным и наняли актёров играть спектакль вашего прошлого. Как Вы узнаете, что это симуляция Вашего прошлого, а не настоящее передвижение во времени? Наверное, сможете догадаться по мере накопления сомнений, но полной уверенности не будет до разоблачения магии искусства.
Когда смотрите историческое кино, то как различить документальные съёмки от сцен с актёрами реконструирующими историю? Тут всё зависит от вложенных средств. В некоторых фильмах шов между документальными кадрами и актёрской игрой после них бывает почти не заметен.
Это всё не о времени, а просто игра, скажет читатель и будет прав. Но не совсем.
Вернёмся к концепции виртуальной реальности, что наш Мир программа. В таком случае было бы возможно запомнить состояние Мира в некий момент времени и потом, внедрив в него путешественника «в прошлое», снова запустить «игру». Для хроноблуда это никак не будет отличаться от реальности ни в каком смысле. Проблема в том, что сделать это может только «владелец» игры. Бог в обыденном языке. Не игроки, игрушки, как мы все, а только высшее существо. А для Него человеческие законы физики и принцип причинности не писаны, Он их сам написал. Но зачем Ему? Чтобы поправить ошибки течения его игры? Это хоть и рациональный мотив, но излишне сложный, правой рукой чесать левое ухо.
Сюжет о суррогатном путешествии в прошлое вполне подробно показан в сериале «Мир дикого запада». Там это парк аттракцинов. В фильме «Шоу Трумана» сюжет строится на том, что малыш с колыбели живёт в спектакле, в котором играет главную роль, не догадываясь до поры, что вокруг искусственная реальность. А для него самое настоящее настоящее, ничего другого он не знает. Тоже самое можно устроить и с декорациями средних веков или древнего Рима. Тоже для развлечения. Впрочем такие аттракционы есть и сейчас, например, Плантация Пилигримов в Плимусе.
Суррогатное путешествие во времени может быть настолько реальным, насколько велики средства в него вкладываемые. Пасту тоже можно вдавить обратно в тюбик, если её не использовали для чистки зубов. Невероятно долго и муторно, но возможно. А через год после того, что использовали и выбросили, тот самый тюбик с пастой возродить практически невозможно. В теории вроде бы можно, за все богатства Земли помноженные на почти бесконечность. А на практике, нет.
Точно также и с превращением суррогатной машины времени в реальную. С одной стороны восстановить в точности ситуацию в прошлого, даже совсем близкого, не получится ни за что, с другой, если реконструкция прошлых состояний будет настолько близкой к представлением о прошлом «путешественника», то он может считать, что переместился в реальное прошлое… И какая для него разница?! Если кредитной карточкой можно расплачиваться в магазине, то чем она хуже денег?
Выводов из изложенного делать не следует по причине, что они слишком банальны. Если очень хочется пофантазировать о возможности попутешествовать во времени, то и на здоровье. Фантазировать можно о чём угодно.