Убакыт табышмак
Убакыт дайыма көйгөй болуп келген. Биринчиден, эң сонун акылдуулар үчүн убакыттын чындыгында эмне экенин түшүнүү кыйынга турду. Бүгүн, биз муну кандайдыр бир деңгээлде түшүнүп жаткандай сезилгенде, ансыз, жок эле дегенде, салттуу мааниде, бул ыңгайлуураак болот деп эсептешет.
"" Исаак Ньютон тарабынан жазылган. Ал убакытты математикалык жол менен гана түшүнүүгө болот деп эсептеген. Ал үчүн бир өлчөмдүү абсолюттук убакыт жана Ааламдын үч өлчөмдүү геометриясы объективдүү реалдуулуктун өз алдынча жана өзүнчө аспектилери болгон жана абсолюттук убакыттын ар бир көз ирмеминде Ааламдагы бардык окуялар бир убакта болгон.
Эйнштейн өзүнүн атайын салыштырмалуулук теориясы менен бир убактагы убакыт түшүнүгүн жокко чыгарган. Анын идеясына ылайык, бир мезгилде болуу окуялардын ортосундагы абсолюттук байланыш эмес: бир эле учурда бир таяныч алкагында болгон нерсе сөзсүз түрдө экинчисинде бир эле учурда болууга тийиш эмес.
Эйнштейндин убакытты түшүнүүсүнө мисал катары космостук нурлардын мюону саналат. Бул орточо өмүрү 2,2 микросекундду түзгөн туруксуз субатомдук бөлүкчө. Ал атмосферанын үстүнкү катмарында пайда болот жана ыдыраганга чейин 660 метр гана (жарык ылдамдыгы 300 000 км/сек) басып өтөт деп күткөнүбүз менен, убакыттын кеңейүү эффекттери космостук мюондордун жер бетине 100 километрден ашык жол жүрүүсүнө мүмкүндүк берет. жана андан ары. . Жер менен эталондук алкакта мюондор жогорку ылдамдыгынан улам узак жашашат.
1907-жылы Эйнштейндин мурунку мугалими Герман Минковски мейкиндик менен убакытты киргизген. Космостук убакыт өзүн бөлүкчөлөр ааламда бири-бирине салыштырмалуу кыймылдаган көрүнүш сыяктуу алып жүрөт. Бирок, убакыттын бул версиясы толук эмес болчу (дагы кара: ). Ал 1916-жылы Эйнштейн жалпы салыштырмалуулук теориясын киргизгенге чейин тартылуу күчүн камтыган эмес. Убакыт-мейкиндиктин кездемеси материянын жана энергиянын (2) катышуусу менен үзгүлтүксүз, жылмакай, ийилген жана деформацияланган. Тартылуу күчү — объекттердин басып өтүүчү жолун аныктаган массивдүү телолордун жана энергиянын башка түрлөрүнүн натыйжасында пайда болгон ааламдын ийрилиги. Бул ийрилик динамикалуу, объекттер кыймылдаган сайын кыймылдашат. Физик Жон Уилер айткандай, "Космостук убакыт массаны кантип кыймылдаарын айтып, ал эми массаны ийри сызыгын айтып, мейкиндикти басып алат".
2. Эйнштейндин космостук убактысы
Убакыт жана кванттык дүйнө
Жалпы салыштырмалуулук теориясы убакыттын өтүшүн үзгүлтүксүз жана салыштырмалуу деп эсептейт, ал эми убакыттын өтүшүн тандалган кесимде универсалдуу жана абсолюттук деп эсептейт. 60-жылдары мурда бири-бирине дал келбеген идеяларды, кванттык механиканы жана жалпы салыштырмалуулукту айкалыштыруу боюнча ийгиликтүү аракет Уилер-Дьюитт теңдемеси деп аталган теорияга карай кадамга алып келди. кванттык тартылуу. Бул теңдеме бир маселени чечип, экинчисин жаратты. Бул теңдемеде убакыт эч кандай роль ойнобойт. Бул физиктер арасында убакыт маселеси деп атаган чоң талаш-тартыштарды жаратты.
Карло Ровелли (3), заманбап италиялык физик-теоретик бул маселе боюнча белгилүү бир пикирге ээ. ", деп жазган ал "Убакыт сыры" китебинде.
3. Карло Ровелли жана анын китеби
Кванттык механиканын Копенгаген чечмелөөсү менен макул болгондор кванттык процесстер Шредингер теңдемесине баш ийет деп эсептешет, ал убакыт боюнча симметриялуу жана функциянын толкун кулашынан келип чыгат. Энтропиянын кванттык механикалык вариантында энтропия өзгөргөндө жылуулук эмес, маалымат агат. Кээ бир кванттык физиктер убакыттын жебесинин келип чыгышын таптык дешет. Алардын айтымында, элементардык бөлүкчөлөр «кванттык чырмашуу» түрүндө өз ара аракеттенгендиктен, алар биригет, анткени энергия тарайт жана объекттер тегиздешет. Эйнштейн кесиптештери Подольский жана Розен менен бирге мындай жүрүм-турумду мүмкүн эмес деп эсептешкен, анткени ал жергиликтүү реалисттик себептүү көз карашка карама-каршы келген. Кантип бири-биринен алыс жайгашкан бөлүкчөлөр дароо бири-бири менен өз ара аракеттенишет, деп сурашты.
1964-жылы ал Эйнштейндин жашырылган өзгөрмөлөр жөнүндөгү айткандарын жокко чыгарган эксперименталдык тестти иштеп чыккан. Демек, маалымат чырмалышкан бөлүкчөлөрдүн ортосунда жарык тарагандан да ылдамыраак жүрөт деп кеңири ишенишет. Биздин билишибизче, убакыт жок чырмалышкан бөлүкчөлөр (4).
Иерусалимдеги Эли Мегидиш жетектеген Еврей университетинин физиктер тобу 2013-жылы өз убагында чогуу жашабаган фотондорду чырмап алууга жетишкендиктерин билдиришкен. Биринчиден, биринчи кадамда 1-2 фотондордун чырмалышкан жуптарын түзүштү. Андан көп узабай, алар фотон 1дин поляризациясын өлчөштү (бул касиет жарыктын термелүү багытын сүрөттөйт) – ошону менен аны «өлтүрөт» (II этап). Фотон 2 сапарга жөнөтүлүп, жаңы чырмалышкан 3-4 жуп түзүлдү (III кадам). Андан кийин фотон 3 кыдырып жүрүүчү фотон 2 менен бирге чырмалуунун коэффициенти эски түгөйлөрдөн (1-2 жана 3-4) жаңы бириккен 2-3кө (IV кадам) "өзгөрүлгөн" жол менен өлчөнгөн. Бир нече убакыт өткөндөн кийин (V этап) жалгыз калган фотон 4түн полярдуулугу өлчөнөт жана натыйжалар көптөн бери өлгөн фотон 1дин поляризациясы менен салыштырылат (кайра II этапта). Жыйынтыкпы? Маалыматтар 1 жана 4 фотондорунун ортосунда кванттык корреляциянын бар экендигин аныктады, «убактылуу локалдык эмес». Бул чырмашуу эч убакта эч качан чогуу жашабаган эки кванттык системада болушу мүмкүн дегенди билдирет.
Мегиддиш жана анын кесиптештери алардын натыйжаларынын мүмкүн болгон интерпретациялары жөнүндө ой жүгүртпөй коё алышпайт. Балким, II кадамдагы 1 фотондун поляризациясын өлчөө кандайдыр бир жол менен келечектеги 4 поляризациясын багыттайт же V кадамында 4 фотондун поляризациясын өлчөө кандайдыр бир жол менен фотон 1дин мурунку поляризация абалын кайра жазат. Алдыга да, артка да кванттык корреляция жайылат. бир фотондун өлүшү менен башкасынын төрөлүшүнүн ортосундагы себептик боштукка.
Бул макро масштабда эмнени билдирет? Окумуштуулар, мүмкүн болуучу кесепеттерди талкуулап, биздин жылдыздардын жарыгын байкоолорубуз 9 миллиард жыл мурун фотондордун поляризациясын кандайдыр бир жол менен айткан болушу мүмкүн экени жөнүндө айтышат.
Америкалык жана канадалык физиктердин түгөйү, Калифорниядагы Чапман университетинен Мэттью С. Лейфер жана Онтариодогу Теориялык физика боюнча Периметр институтунан Мэттью Ф. Пуси бир нече жыл мурун байкашкан, эгер Эйнштейн деген чындыкты карманбасак. Бөлүкчө боюнча жасалган өлчөөлөр өткөн жана келечекте чагылдырылышы мүмкүн, бул кырдаалда маанисиз болуп калат. Кээ бир негизги божомолдорду кайра формулировкалагандан кийин, окумуштуулар Беллдин теоремасынын негизинде мейкиндик убакытка айланган моделди иштеп чыгышты. Убакыт дайыма алдыда деп ойлосок, эмне үчүн карама-каршылыктардан мүдүрүлүп жатканыбызды алардын эсептөөлөрү көрсөтүп турат.
Карл Ровеллинин айтымында, биздин адамдын убакытты кабылдоосу жылуулук энергиясынын өзүн кандай алып жүргөнү менен тыгыз байланышта. Эмне үчүн биз келечекти эмес, өткөндү гана билебиз? Ачкыч, окумуштуунун айтымында, жылуураак нерселерден муздактарга бир багыттуу жылуулук агымы. Ысык чөйчөккө ыргытылган муз муздак кофени муздатат. Бирок процесс кайра кайтарылгыс. Адам бир «термодинамикалык машина» катары убакыттын бул жебесин ээрчийт жана башка багытты түшүнө албайт. «Бирок мен микроскопиялык абалды байкасам, — деп жазат Ровелли, — өткөн менен келечектин ортосундагы айырма жок болот... нерселердин элементардык грамматикасында себеп менен натыйжанын ортосунда эч кандай айырма жок».
Убакыт кванттык бөлчөктөр менен өлчөнөт
Же балким убакытты кванттоого болот? Жакында эле пайда болгон жаңы теория убакыттын эң кичине аралыгы секунданын миллиарддан бир миллиарддан бир миллиондон ашышы мүмкүн эмес деп болжолдойт. Теория, жок эле дегенде, сааттын негизги менчиги болгон концепцияга негизделет. Теоретиктердин пикири боюнча, бул ой жүгүртүүнүн натыйжалары «бардык нерсенин теориясын» түзүүгө жардам берет.
Кванттык убакыт түшүнүгү жаңы эмес. Кванттык тартылуу модели убакыттын квантталышын жана белгилүү бир кене ченге ээ болушун сунуш кылат. Бул белгилөө цикли универсалдуу минималдуу бирдик болуп саналат жана эч бир убакыт өлчөмү мындан аз болушу мүмкүн эмес. Ааламдын пайдубалында андагы бардык нерсенин минималдуу ылдамдыгын аныктап, башка бөлүкчөлөргө масса берген бир талаа бар сыяктуу болмок. Бул универсалдуу саатта, «массаны бергендин ордуна, убакыт берет», - деп түшүндүрөт убакытты квантташтырууну сунуш кылган бир физик, Мартин Божовальд.
Мындай универсалдуу саатты имитациялоо менен ал жана анын Америка Кошмо Штаттарынын Пенсильвания штатындагы колледжиндеги кесиптештери белгилүү болгон эң так натыйжаларды чыгаруу үчүн атомдук термелүүнү колдонгон жасалма атомдук сааттарда өзгөрүү болорун көрсөтүштү. убакыт өлчөөлөрү. Бул моделге ылайык атомдук саат (5) кээде универсалдуу саат менен синхрондогон эмес. Бул убакытты өлчөөнүн тактыгын бир атомдук саатка чектейт, башкача айтканда, эки башка атомдук саат өткөн мезгилдин узундугуна дал келбей калышы мүмкүн. Биздин эң жакшы атомдук сааттарыбыз бири-бирине шайкеш келип, кенелерди 10-19 секундага чейин же секунданын миллиарддан биринин ондон бирине чейин өлчөй аларын эске алсак, убакыттын негизги бирдиги 10-33 секунддан ашпашы керек. Бул 2020-жылдын июнь айында Physical Review Letters журналында чыккан бул теория боюнча макаланын корутундулары.
5. Сингапур Улуттук университетинде лютетийдин негизинде жасалган атомдук саат.
Убакыттын мындай базалык бирдигинин бар же жок экенин текшерүү биздин азыркы технологиялык мүмкүнчүлүктөрүбүздүн чегинен тышкары, бирок 5,4 × 10–44 секунда болгон Планк убактысын өлчөөгө караганда жеткиликтүү көрүнөт.
Бабочка эффектиси иштебейт!
Убакытты кванттык дүйнөдөн алып салуу же аны кванттоо кызыктуу кесепеттерге алып келиши мүмкүн, бирок чынын айтсак, популярдуу фантазия башка нерсеге, тактап айтканда, убакытка саякатка түрткү берет.
Болжол менен бир жыл мурун Коннектикут университетинин физика профессору Рональд Маллетт CNN телеканалына берген маегинде ал негиз катары колдонула турган илимий теңдеме жазганын айткан. реалдуу убакыт машинасы. Ал тургай, теориянын негизги элементин көрсөтүү үчүн аппарат курган. Ал теориялык жактан мүмкүн деп эсептейт убакытты циклге айлантуубул өткөн убакытка саякат кылууга мүмкүндүк берет. Ал тургай, лазер бул максатка жетүү үчүн кандайча жардам берерин көрсөткөн прототибин курган. Белгилей кетсек, Маллеттин кесиптештери анын убакыт машинасы качан ишке ашарына ишенишпейт. Атүгүл Маллетт бул учурда анын идеясы толугу менен теориялык экенин моюнга алат.
2019-жылдын аягында New Scientist Канададагы Периметр институтунун физиктери Барак Шошани жана Якоб Хаузер адам теориялык жактан бир жерден саякат кыла ала турган чечимди сүрөттөшкөндүгүн билдирди. жаңылыктар түрмөгү экинчисине өтүү бир тешик аркылуу мейкиндик убакыт же туннель, алар айткандай, «математикалык жактан мүмкүн». Бул модель биз саякат кыла ала турган ар кандай параллель ааламдар бар деп болжолдойт жана олуттуу кемчилиги бар - убакыт саякаты саякатчылардын өз хронологиясына таасирин тийгизбейт. Ушундай жол менен сиз башка континуумдарга таасир эте аласыз, бирок биз саякатка баштаганыбыз өзгөрүүсүз калат.
Ал эми биз мейкиндик-убакыттын уландысында болгондуктан, анын жардамы менен кванттык компьютер Убакыт саякатына окшоштуруп, илимпоздор жакында эле кванттык чөйрөдө көптөгөн илимий-фантастикалык фильмдерде жана китептерде көрүнгөн "бабочка эффектиси" жок экенин далилдешти. Кванттык деңгээлдеги эксперименттерде бузулган, дээрлик өзгөрбөгөндөй көрүнгөн, чындык өзүн айыктырат. Бул тема боюнча кагаз ушул жайда Psyical Review Letters журналында пайда болгон. «Кванттык компьютерде тескери эволюцияны убакыттын өтүшү менен имитациялоодо да, процессти кайра өткөнгө жылдыруу процессин симуляциялоодо да көйгөйлөр жок», - деп түшүндүрдү Лос-Аламос улуттук лабораториясынын теоретик физики Миколай Синицын. изилдөөнүн автору. Иш. «Эгерде биз убакытты артка кайтарып, кандайдыр бир зыян кошуп, артка кайтсак, татаал кванттык дүйнө эмне болорун чындап көрө алабыз. Биздин алгачкы дүйнөбүз сакталып калганын байкайбыз, бул кванттык механикада көпөлөктөрдүн эффектиси жок дегенди билдирет».
Бул биз үчүн чоң сокку, бирок биз үчүн жакшы жаңылык. мейкиндик-убакыт континуум бүтүндүгүн сактап, аны жок кылуу үчүн кичинекей өзгөрүүлөргө жол бербейт. Неге? Бул кызыктуу суроо, бирок убакыттын өзүнөн бир аз башкача тема.
