Куда течет река времени

Современный этап развития физики характеризуется новым мощным прорывом в нашем понимании строения материи. Если в первые десятилетия XX века было понятно устройство атома и выяснены основные особенности взаимодействия атомных частиц, то теперь физика изучает кварки — субъядерные частицы и проникает еще гораздо глубже в микромир. Все эти исследования теснейшим образом связаны с пониманием природы времени.

В книге рассказывается о том, как понимали время мыслители прошлого, как были сделаны открытия, показавшие, что на время можно влиять. Рассказывается о течении времени в разных уголках Вселенной, о его замедлении вблизи нейтронных звезд, о том, как оно останавливается в черных дырах и «выплескивается» в белых дырах, о возможности «превращения» времени в пространство и наоборот.

Особенно интересны свойства времени в начале взрыва, приведшего к возникновению нашей Вселенной, когда время распадалось на отдельные кванты.

Важное значение для науки и будущей технологии имеют свойства времени в физике сверхвысоких энергий. А в последнее время появились работы, указывающие на возможность создания машины времени, позволяющей путешествовать в прошлое.

В книге рассказывается также о людях, создававших ранее и развивающих сейчас науку о времени. Уж очень часто великие мыслители прошлого или известные современные ученые представляются нам как некие бесплотные имена, известные только из учебников и книг (часто очень сухих). Их образы, по существу, не ассоциируются с живыми людьми, с их интересами, страстями и противоречиями. В этой книге, когда говорится о научном творчестве ученых, приводятся также

некоторые штрихи, характеризующие их и как живых людей. Хотя ни в коей мере я не стремился дать их подробные биографии или перечисление научных заслуг.

Книга рассчитана на школьников старших классов, студентов, всех интересующихся загадками современной науки. У читателей не предполагается никаких специальных знаний, выходящих за пределы курса физики средней школы.

В книге я позволяю себе употреблять личные местоимения и говорить от первого лица, в особенности когда говорю об исследованиях, в которых сам принимал участие, или о моих встречах с физиками и астрономами. В связи с этим привожу слова В. Гинзбурга, сказанные им по поводу одного раздела своей научной статьи; «В научной литературе, особенно на русском языке, не принято употреблять личные местоимения — «я», «мне» и т. д. В целом это относится и к научно-популярной литературе, в согласии с чем автор выше тоже упоминал о себе лишь в третьем лице или использовал другие принятые в таких случаях обороты речи. Однако трудно, да и странно было бы придерживаться такого способа и в настоящем разделе статьи, носящем, можно сказать, автобиографический характер… Поэтому, как можно надеяться, несколько личных местоимений не вызовут у читателя сильных отрицательных эмоций».

Думаю, что читатель не осудит меня за эту «нескромность» при изложении собственных мыслей и впечатлений.

При создании книги пришлось воспользоваться более ранними популярными работами, в том числе и работами с соавторами, за что я приношу им свою благодарность.

В этой книге приводится достаточно много цитат. Как правило, это неизвестные и малоизвестные высказывания выдающихся ученых прошлого или специалистов — наших современников. Я уверен, что только непосредственно точные слова замечательных людей могут наиболее ясно донести до читателей их мысли (а часто и чувства).

ПЕРВЫЕ МЫСЛИ О ВРЕМЕНИ

С давних пор, когда я начал читать популярные книги по физике, мне казалось само собой очевидным, что время — это пустая длительность, текущая как река, увлекающая своим течением все события без исключения. Она неизменно и неотвратимо течет в одном направлении — от прошлого к будущему.

Казалось, такое понимание является неизбежным в наших представлениях об окружающем мире.

Только много лет спустя я узнал, что подобные интуитивные представления о времени были у людей далеко не всегда.

Древнегреческий философ Гераклит Эфесский, живший на рубеже VI и V веков до нашей эры, был, наверное, одним из первых мыслителей древности, который утверждал, что все существующее изменчиво, и эта изменчивость является высшим законом природы. Свое учение он изложил в книге «О природе», из которой дошли до нас лишь отдельные фрагменты.

Гераклит писал, что мир полон противоречий и изменчивости. Все вещи изменяются. Неизменно течет время, и неудержимо течет в этом потоке все сущее. Происходит движение неба, движение тел, движутся чувства человека и его сознание. «В одну и ту же реку нельзя войти дважды, — говорил он, — ибо воды в ней вечно новые». Одно приходит на смену другому. «Огонь живет смертью земли, воздух — смертью огня, вода — смертью воздуха, земля — смертью воды».

Мы, наверное, с высоты наших сегодняшних знаний, несколько иронично отнеслись бы к описанной Гераклитом цепочке рождений и уничтожений. Но, несомненно, им очень ярко описана общая изменчивость во времени всего сущего, «…все меняется во всеобщем круговороте в творческой игре Вечности».

В те далекие времена наука только зарождалась. В учениях мыслителей того времени не было еще понятия направленного поступательного развития. Люди неизменно наблюдали скорее циклический порядок явлений в окружающей их природе. День сменялся ночью, а затем снова наступал день. Один сезон года сменял другой, чтобы, завершив цикл, вернуться к прежнему. Циклическим было движение небесных светил.

Как следствие этих постоянно наблюдаемых явлений и время тогда еще не казалось всеобщим однонаправленным потоком — «рекой времени». Время представлялось скорее как циклическое чередование противоположностей. Так греческий математик и философ Анаксимандр (611–546 гг. до н. э.) учил, что первоначальная основа всякого бытия есть «бесконечность». В ее вечном движении рождаются противоположности: тепло и холод, сухость и влага, а затем все опять возвращается к исходному состоянию. Анаксимандр утверждал: «Первоначало существующих вещей есть и то, во что они при своей гибели возвращаются согласно необходимости. Ибо в установленное время они по справедливости выплачивают друг другу компенсацию за ущерб».

Как нам сейчас кажется, это очень оригинальная трактовка времени и изменчивости, связывавшая их с понятием справедливости и равновесия.

Однако идея только временных циклических изменений в мире и неизменности в целом всего сущего, вероятно, прочно владела умами мыслителей на протяжении веков. Людям казалось, что любые явления, меняясь по циклу, возвращаются на «круги своя».

Интересные и глубокие для той эпохи идеи о времени высказывались знаменитым греческим философом-идеалистом Платоном (427–347 гг. до н. э.).

Платон был учеником Сократа, которого называли «мудрейшим из эллинов». Семья Платона принадлежала к богатому и очень знатному роду, восходящему к последнему афинскому царю Кодру. Жизнь Платона, как и жизнь большинства философов тех времен, известна плохо. Достоверные факты здесь перемежаются с легендами и даже анекдотами. Известно, что Платон под руководством лучших учителей прошел полный курс воспитания. Этот курс сводился к изучению грамматики, музыки, гимнастики. Затем он занялся стихами. Но в 407 году в 20-летнем возрасте встретился с Сократом и целиком посвятил себя философии.

Метод обучения Сократа состоял в свободной беседе со всеми, кто его хотел слушать. Правители запретили ему вести эти разговоры с юношеством, но философ, отличавшийся принципиальностью и патриотизмом, не последовал этому приказу. Его свободные беседы с учениками закончились весьма трагически. Как известно, Сократ был обвинен в безбожии и развращении юношества. Его друзья предлагали ему бежать из темницы, а ученики, среди которых был и Платон, предлагали за него денежное поручительство. Но Сократ вел себя гордо: он отклонил бегство, был осужден и принужден выпить чашу с ядом.