28.03.2019
Редакция Naked Science
14

Фундаментально ли время во Вселенной

3.7

Человеческая жизнь неразрывно связана со временем. Мы привыкли измерять ход процессов при помощи него — к тому же это необходимо для нашего выживания. Но служит ли этот феномен фундаментальным свойством реальности или время эмерджентно?

время
©Wikipedia

Теоретическая физика не одно десятилетие пытается объединить квантовую механику и Общую теорию относительности в одну теорию квантовой гравитации. Но одно из главных препятствий — так называемая проблема времени.

В квантовой механике время универсально и абсолютно: его постоянный ход диктует запутывание между частицами. В то же время в Общей теории относительности — теории гравитации Альберта Эйнштейна — время относительно и динамично, оно представляет собой измерение, неразрывно переплетенное с пространственными измерениями, формируя таким образом четырехмерную ткань пространства-времени. Эта ткань искривляется, когда на ней находится вещество, из-за чего все, что находится вокруг него, — если оно обладает большей массой — начинает падать по направлению к нему, замедляя течение времени относительно часов, находящихся вдалеке. Этого же эффекта можно достичь, если сесть в ракету и ускориться при помощи топлива: для вас время замедлится, вы будете стареть не так быстро, нежели ваши друзья и родные на Земле.

Объединение квантовой механики и Общей теории относительности требует примирения их абсолютного и относительного понимания времени. Постепенно исследования в области теоретической физики, похоже, подводят ученых к черте объединения, а также пониманию истинной природы времени.

Многие ведущие физики сегодня склоняются к тому, что пространство-время и гравитация — это эмерджентные феномены. Изгибающееся и искривляющееся пространство-время и вещество в нем — что-то сродни голограммы, происходящей из сети запутанных кубитов (квантовых битов информации), вроде трехмерной окружающей среды в видеоигре, которая запрограммирована в форме классических битов на кремниевом чипе. Физик-теоретик Марк Ван Раамсдонк из Университета Британской Колумбии сказал: «Думаю, сейчас мы понимаем, что пространство-время — по сути, всего лишь геометрическая репрезентация запутанной структуры этих фундаментальных квантовых систем».

Исследователи разработали математический аппарат, с помощью которого показали, как голограмма появляется в «игрушечных» вселенных с геометрией пространства-времени в виде «рыбьего глаза» — в антидеситтеровском пространстве. В этих искривленных мирах пространственные приращения все больше сокращаются по мере движения от центра. В конце концов пространственное измерение, простирающееся от центра, сжимается в ничто, доходя до своего предела. Наличие этого предела, который содержит на одно пространственное измерение меньше, чем внутреннее пространство-время, или «балк», помогает в вычислениях, предоставляя твердое основание, на котором можно моделировать запутанные кубиты, проецирующие голограмму внутри такой вселенной. Внутри балка, согласно моделям и вычислениям, время начинает сильно искривляться вместе с пространством.

Состояния кубитов развиваются в соответствии с универсальным временем, словно выполняя последовательности в компьютерном коде, при этом производя искривленное, релятивистское время в балке антидеситтеровского пространства. Единственное но — в нашей Вселенной все работает не совсем так.

Согласно моделям, запутанность постепенно создает пространство-время. Сначала друг с другом запутываются отдельные частицы, которые затем запутываются с другими запутанными парами. По мере запутывания все большего количества частиц возникает четырехмерная структура пространства-времени / © Olena Shmahalo/Quanta Magazine

Здесь ткань пространства-времени обладает деситтеровской геометрией, растягиваясь, когда вы смотрите вдаль. Ткань растягивается, пока Вселенная не упрется в предел, сильно отличающийся от того, что есть в антидеситтеровском пространстве, — и это будет конец времени. В тот момент, во время события, известного как тепловая смерть Вселенной, пространство-время растянется настолько сильно, что все в нем потеряет причинно-следственную связь друг с другом. Можно сказать, тогда время разрушится. Как только это случится, во Вселенной уже ничего не будет происходить.

На безвременной границе нашего пространственно-временного пузыря запутанности, связывающие между собой кубиты (и шифрующие динамическую внутренность Вселенной), предположительно, остались бы нетронутыми, так как эти квантовые соотношение не требуют передачи сигналов. Но в таком случае состояние кубитов должно быть статичным и безвременным. Такой ход рассуждений предполагает, что каким-то образом — как кубиты на границе антидеситтеровского пространства порождают внутреннюю область с одним дополнительным пространственным измерением — кубиты на безвременной границе деситтеровского пространства могут породить Вселенную со временем, в частности с динамическим. Ученые еще не выяснили, как именно проводить эти вычисления в деситтеровском пространстве, — четкого понимания о возникновении времени еще нет.

В 1980-х физики Дон Пейдж и Уильям Вуттерс обнаружили зацепку. Пейдж, работающий сегодня в Альбертском университете, и Вуттерс, работавший до 2017 года в Колледже Уильямса, обнаружили, что глобально статичная запутанная система может содержать в себе подсистему, которая развивается, с точки зрения наблюдателя, внутри нее. Такая система, известная как «историческое состояние», состоит из подсистемы, запутанной с тем, что можно назвать часами. Состояние подсистемы различается в зависимости от того, находятся ли часы в состоянии, при котором часовая стрелка указывает на единицу, двойку, тройку и так далее. Тем не менее общее состояние системы с часами не меняется, так как времени как такового нет. Это неизменное состояние. Другими словами, в глобальном смысле времени не существует, но в подсистеме возникает эффективное понятие времени для нее.

В 2013 году команда исследователей из Италии экспериментально продемонстрировала этот феномен. Подводя итоги своей работы, ученые сообщали: «Мы показываем, как статическое запутанное состояние двух фотонов можно рассматривать в качестве развивающегося с точки зрения наблюдателя, использующего один из двух фотонов как часы — для оценки временного развития другого фотона. Однако сторонний наблюдатель может показать, что глобально запутанное состояние не развивается».

Другая теоретическая работа, также проведенная в 2013 году исследователями из Калифорнийского технологического института (Калтех), привела к очень похожим выводам. Геометрические паттерны — вроде амплитуэдра, — описывающие результаты взаимодействий между частицами, также подразумевают, что реальность возникает из чего-то безвременного, абсолютно математического. Однако пока не ясно, как именно связаны амплитуэдр и голография.

Амплитуэдр в представлении художника – вновь открытый математический объект, похожий на многогранную жемчужину в высших измерениях / © Andy Gilmore

В книге «Порядок времени» (The Order of Time) физик Карло Ровелли тоже описывает время как эмерджентный феномен. По его словам, абсолютного понятия одновременности каких-либо двух событий не существует из-за ограничений физических законов. Например, даже смотря на какой-то объект, мы видим его не в тот момент, в который мы на него посмотрели, как минимум по двум причинам. Так, свету необходимо пройти какое-то расстояние от объекта до глаза, а затем зрительному сигналу нужно дойти до мозга, где он в итоге будет обработан, прежде чем мы «получим картинку». Ровелли утверждает, что время — не более чем результат приближений и упрощений, которые позволяют нам, людям, воспринимать реальность в соответствии с нашими ограничениями.

Время от времени появляются работы, в частности по исследованию квантовых систем, в которых предполагаются независимость от причинно-следственных связей, течение времени назад и множество других необычных феноменов. Возможно, время и впрямь может возникнуть из безвременных степеней свободы при помощи запутанности. Время покажет.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

Позавчера, 15:24
Мария Осетрова

Две международные исследовательские группы опубликовали в журнале Science новые методы детекции инфракрасного света: для этого обе группы предлагают сначала сместить спектр излучения в видимую область. Это позволит разработать недорогие способы обнаружения загрязнений, отслеживания раковых заболеваний, проверки газовых смесей и дистанционного зондирования внешней Вселенной.

Сегодня, 05:35
Мария Азарова

Новый вариант возбудителя Covid-19, вероятно, приобрел по крайней мере одну из своих мутаций, взяв фрагмент генетического материала от другого вируса — возможно, вызывающего простуду.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Вчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

14 Комментариев

DELETED
4 недели назад
-
0
+
-
0
+
Я надеюсь, что я не единственный, кто ничего не понял из этой статьи.
19.11.2019
-
0
+
Статья насыщена терминами непонятными простому читателю (мне например). Оттого привлекает всяких психов давно открывших "теорию всего" и продвигающих ее в соцсетях. Лучше бы объяснили, что такое эмерджентность и (анти)деситтеровское пространство. А то получается что мы живем в какой-то "компьютерной игре" и наш мир просто голограмма-проекция, каких-то других структур, а то и сознаний. Так ведь и с катушек поехать недолго и поверить в марксистско-ленинскую философию. Ну которая верна, потому что всесильна :)
-
-2
+
Решая вопрос об основах физики, не следует предаваться иллюзиям. Одной из опасных иллюзий является иллюзия существования пространства, иллюзия того, что в основе мироздания лежит геометрия Евклида. Никто не отрицает ценность геометрии Евклида, других геометрий (Лобачевского, Римана, Бойяи). Никто не отрицает ценность механики Ньютона. Но класть в основу мироздания, природы геометрию Евклида не следует. Геометрия Евклида основывается на понятиях пространство и бесконечность. Но в реальной природе нет никакого пространства. В реальной природе нет никакой бесконечности. Вопрос о материи – это ключевой вопрос всего мировоззрения и миропонимания. Это основной вопрос философии. Вопрос о материи является основным вопросом и физики. Правильное решение основного вопроса физики нам никто из авторов, разработчиков собственных теорий о природе, собственных теорий физики, предоставить не смогли. Не решая основной вопрос, вопрос о материи, или решая его неправильно, все эти представленные самостийные авторские теории (физики) являются ложными в своей основе теориями. Науками эти теории (этот самострой) ни в коей мере не являются! Следует сказать, что и теория современной физики (ТСФ) и теория относительности (СТО, ОТО) также не ставят перед собой основной вопрос, вопрос о материи. Они обходят этот вопрос стороной. Но, не решая этот вопрос по существу, не решая этот вопрос правильно, эти теории скатываются на путь ложных теорий. А ложные теории науками не являются. Ни ТСФ, ни современная теория относительности (СТО, ОТО) науками не являются. Это важнейший факт. Это надо всем нам знать. Но есть такая теория о природе, которая ставит основной вопрос – вопрос о материи, и правильно решает его. Это «Теория Природы» Юсупова Роберта, вашего покорного слуги, уважаемые читатели. --------------- Что же такое «Теория Природы»? ТП – это новая материалистическая физика и космология. Материя в ТП введена в лоно физики в качестве основной физической величины! ТП – это также дальнейшее творческое развитие диалектического материализма, его теории и практики. ТП – это мощный удар по современным силам реакции и мракобесия, которые делают ставку на идеализм и ложь! Этими силами реакции и мракобесия сегодня являются отряды и партии попов, философов-идеалистов, современных физиков. Также в ряду этих сил находится и ряд других партий (партия хупцы, партия мистиков-изотериков-гадалок и пр. и пр.). --------------- Физика – это основная наука о природе. Правда сегодня физика наукой не является. Природа первична, а физика вторична. Физика должна следовать природе, а не отвергать её или искажать её. Отвергая материю, физика отвергает природу. Признавая пространство, физика искажает природу. Современная физика, находящаяся под колпаком «физического» идеализма допускает эти две глобальные ошибки. Это роковые ошибки современной физики. Эти ошибки являются главной бедой современной физики. Эти ошибки являются главной виной всей современной партии физиков. Под влиянием идеалистической философии современная физика перестала быть наукой. Под влиянием идеалистической философии современная физика погрузилась в болото глобального системного кризиса. Под влиянием идеалистической философии современная физика стала партийной идеалистической, ложной, анти-материалистической теорией. --------------- Что даёт нам «Теория Природы»? ТП освобождает современную физику от рабства и порабощения школой «физического» идеализма. ТП выводит современную физику на рельсы диалектического материализма. ТП выводит современную физику из глубокого, продолжительного, затяжного системного кризиса. С помощью ТП современная физика становится диалектико-материалистической физикой. Определяется конкретное представление материи в природе. Материя вводится в лоно физики в качестве основной физической величины. ТП возвращает современную физику в лоно наук о природе, физика вновь становится наукой. ТП – это современная революция в физике. Эта революция занимает своё почётное и достойное место в истории физики. ТП – это событие всемирно-исторического значения в науке! ТП – это показательный и сокрушительный пример силы и мощи философии диалектического материализма, практического применения этой философии. ТП – это показательный пример ложности, пагубности, гибельности, реакционности и никчёмности идеалистических философских теорий и религиозных учений. ТП – это пример силы, мощи и правильности диалектико-материалистического мировоззрения и миропонимания. ТП – это прекрасный, поучительный пример ложности буржуазного идеалистического миропонимания. ТП – это ещё одно поразительное подтверждение силы и мощи научного революционного диалектико-материалистического метода познания природы. ТП – это подтверждение полного и безусловного, безоговорочного превосходства единственной научной, правильной, истинной марксистско-ленинской философии (МЛФ), философии диалектического материализма над смердящей, прогнившей, протухшей, догматической, ложной в своей основе, анти-материалистической, буржуазно-партийной, реакционной, воинствующей, опускающейся до мракобесия современной идеалистической философии.
-
0
+
Трудно, но приходится осознавать, что наше "привычное" время, как ещё одна ось, всего лишь координата в более общем континууме и существует "более общее время", двигаясь вдоль которого, мы можем получить другие варианты развития событий. Это как открыть книгу на середине, дочитать до момента гибели несчастного кота, затем перелистнуть назад, перевести "стрелку" и читать про кота ещё живого. А горизонт событий. Всё, что на него упало, для нас *визуально* сплющилось и осталось на нём, но мы-то знаем, что это всего лишь иллюзия! Получается, нужно абстрагироваться от наших "привычных" временных линий, которые в этом случае загибаются, уходят куда-то в сторону. Движущийся "во времени" объект становится движущимся где? Ещё где-то? Что для этого нужно, если не движение вдоль ещё одной, пятой, оси координат? Сколько ещё таких осей? Вот если подумать. Нет ли у каждой из трёх пространственных осей ещё одной, мнимой составляющей? Эдакое трёхмерное время. Ибо именно в их сторону загибаются временные линии частиц, падающих на горизонт событий со всех сторон ЧД. И линии времени ("времениподобные") становятся линиями пространства ("пространственноподобные"), только тянутся они теперь вдоль мнимых составляющих осей пространства. Куда-то вглубь. В белые дыры? В новые вселенные? Кто знает.
03.04.2019
-
0
+
Время не существует.Это понятие придумал человек сам для себя,для удобства в расчетах и,взглядах на окружающий мир.
    18.11.2019
    -
    1
    +
    В таком случае ничего не существует. Все понятия придумал человек сам для себя,для удобства в расчетах и,взглядах на окружающий мир.
Время Мое мнение: Время: это Точка Отсчета: 1. с момента начала действия (влияния) Массы или Энергии в Пространстве и до окончания в этого действия в Пространстве. 2. с окончания действия (влияния) Массы или Энергии в Пространстве и до начала этого действия. Масса (Энергия) и Пространство очень тесно связанные и зависимые друг от друга величины. Время, с которого начинает ощущаться действие (влияние) Массы или Энергии в Пространстве еще называют Планковским временем. По сути, это самая ничтожно малая величина Времени, которая только может быть. Пространства свободного от Массы или Энергии не существует и наоборот. Масса и Энергия имеют один Вектор направленности: действие (влияние) Массы или Энергии усиливается с приближением к центру. У Времени два противоположных Вектора направленности: отсчет времени можно проводить с двух противоположных направлениях. В местах концентрации больших Масс и Энергий время течет медленнее. Пример: если вы полетите с Земли к Солнцу. Ваше время замедлится в сравнении с теми, кто остался на Земле. Если вы полетите с Земли просто в космическое пространство ваше время ускориться в сравнении с теми, кто остался на Земле. Ну чем не "машина времени". С удалением от больших Масс, а также с увеличением Дисперсности Вселенной Время ускоряется. На субатомном уровне Время настолько быстрое, что этим временем даже «можно пренебречь»…. Спасибо
1
2

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: