Закрыть10

Фундаментально ли время во Вселенной

28 мар Владимир Гильен Комментариев: 8

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?

15.8K
Выбор редакции

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

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

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.

С точки зрения науки

Naked Science Facebook VK Twitter
15.8K
Комментарии
Аватар пользователя Alex Alex
6 ч
В России продолжаются работы по совершенствованию...
Аватар пользователя Nikolaj Skomorochov
Вчера
Билл Мюррей на обложке :) Хе-хей!
Аватар пользователя Владимир Ферез
19 апр
Какого же низкого мнения вы об ученых!
Комментарии
Время - это характеристика движения (течения, перемещения, вращения и т.д.), показывающая длительность процесса. Если во Вселенной прекратятся все виды движений (абсолютный ноль Т), то исчезнет и время, но останется Пространство, Энергия (субстанция, ранее называемая Зфиром) и Материя (как сгустки, уплотнения Энергии всех видов).
Воможно разность масс приводит к гибкости пространства , и эффект искривления пространства задает вектор движения -направление,стрелу времени...
Время это условность, как необходимость определяющая длительность существования чего-то, а точнее – всего, что имеется в мире (Вселенной). Но, тем не менее, поскольку для живых существ важна периодичность повторяющихся процессов, то возникла необходимость их как-то учитывать, а это оказалось возможным с помощью введения условного понятия − времени. Электронам, совершаемым круговые движения в атомах вокруг ядер, введения времени не требуется. Таким образом, всему не живому учёт времени не требуется, так как всё что в них движется, а движется оно очень долго, хотя и не вечно, понятие времени без не надобности. Таким образом, время – чистая условность и не может быть обязательным параметром всюду и везде. В связи с этим не может быть правдой то, что оно течёт в одних системах быстрее, в других медленнее, например, в системах, движущихся с большими скоростями. Если бы это было так на самом деле, то где тогда находится та граница, которая разделяет различное течение времени. Такой границы нет, и не может быть, иначе она положила бы крест на всех рассуждениях о разном течении времени. Следовательно, время не является физическим величиной и поэтому не может служить во Вселенной фундаментальным параметром.
Статус фундаментальных ЮНЕСКО присваивает исследованиям, которые способствуют открытию законов природы, пониманию взаимодействий между явлениями и объектами
реальной действительности.

Все есть число семь и все из числа семь. (Пифагор)

НОВЫЙ МЕТОД ИЗУЧЕНИЯ ПРИРОДЫ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ
ИЛИ ЗАКОН СВЯЗИ ИНФОРМАЦИИ
Хижняк В.Д.

Автор данной статьи выдвигает идею о том, что время-пространство изначально само по себе, объективно имеет единую природу, динамичную единую форму, проявляющую себя, естественно, на уровне микро-и макромира. Это уже более чем время-пространство, это уже время-пространство-энергия-материя. Или единая первичная элементарная частица (ЕПЭЧ), проявляющая себя как новый научный закон.

Доказательство этого положения осуществляется методом построения некой динамической модели времени-пространства-энергии-материи с последующей проверкой ее при объяснении многих современных вопросов квантовой физики и космологии.

Скорее всего, можно считать, что единственно приемлемым и единственно возможным первоисточником энергии-материи является замкнутое время – время движется по кругу в пространстве или некая сила замкнутая сама на себя. Основное свойство такого времени, естественно, является ее вечное движение. Конечно, в пространстве оно может располагаться как угодно. Но смысловое значение, вероятнее всего, имеет следующая модель.

Замкнутое время расщепляется на две пары сил. Первая пара: время с левым кручением и, как противовес ему, время с правым кручением. Вторая пара сил рассматривается как некий парадокс: одновременное сжатие/растяжение пространства. С перетеканием энергии из фазы сжатия в фазу растяжения и наоборот.

Результирующая сила получается как логарифмическая спираль, поскольку она обладает свойством бесконечного кручения. В конечном счете, образуется спираль времени-пространства, имеющая архитектуру, подобную архитектуре молекуле ДНК. Такая модель не противоречит и современным физическим представлениям о природе времени-пространства, в частности, теории струн.

Степень сжатия/растяжения времени-пространства равна 10/7 за один полный оборот замкнутого времени. Следующее парадоксальное свойство замкнутого времени, в условиях ее бесконечно малой размерности, заключается в том, что оно одновременно имеет форму круга и линии (диаметра). Отношение между этими понятиями, как известно, есть π.

Обобщая изложенное, если попробовать формализовать такое бесконечное движение, такую модель замкнутого времени, то приходим к следующей формуле: 10/7 = t log π (kπ). Логарифм по основанию π к числу (kπ). Где (kπ) есть изменение π за время скручивания логарифмической спирали. Скобки приняты просто для удобного объяснения того, что π изменяется на некий коэффициент k. Время скручивания спирали (t) и есть наблюдаемое нами конкретное, незамкнутое время.

Смысл данной формулы состоит в том, что она показывает связь между общим (π) и частью от общего (kπ). Видна полная аналогия с формулой количества информации – формулой Хартли. Автор надеется, что есть несомненное обоснование для озвучивания полученной формулы как формулы связи информации или закона связи информации.

Именно данный закон формирует все, известные науке, четыре фундаментальные виды взаимодействия и все элементарные частицы, участвующие в этих взаимодействиях. Именно при помощи озвученной формулы можно описать и взаимодействия и частицы и отсюда предполагать, что они есть суть различные проявления единой силы, единой частицы, единого закона.

Проверяем справедливость высказанных утверждений на Стандартной модели, путем объяснения масс лептонов и кварков. В целом СМ, как мне представляется, есть некий первоатом или энергия-материя вообще. Состоит она из трех, как бы, первоэлектронов и из трех, как бы, первоядер. Которые, собственно и являются элементами первоатома.

Общие принципы соединения элементов заключается в следующем. Электрон и его аналоги (мюон и тау) соединяются с соответствующими нейтрино (электронное, мюонное и тау нейтрино). Масса электронное нейтрино принимает значение, при котором логарифм становится положительным минимальным числом. Кварки соединяются как сумма кварков дающих протон и нейтрон или ядро в целом.

Таким образом, электроны образуются из следующих сочетаний лептонов: электрон плюс электронное нейтрино (массу принимаем за 1,1 МэВ/с²); мюон плюс мюонное нейтрино (масса примерно равна 106 МэВ/с²); тау плюс тау нейтрино (масса примерно равна 1797 МэВ/с²).

Ядра образуются из следующих сочетаний кварков: три u-кварка плюс три d-кварка (масса равна 27 МэВ/с²); три c-кварка плюс три s-кварка (масса равна 4 2000 МэВ/с²); три t-кварка плюс три b-кварка (масса равна 537 900 МэВ/с²).

Суммарные массы по лептонам составляют примерно 1 904 МэВ/с², а по кваркам - 542 127 МэВ/с². Общая же масса всех лептонов и кварков в первоатоме примерно равна 544 031 МэВ/с².

Выделенные шесть элементов можно рассматривать как некие энергетические пороги единой формулы: 10/7 = t log π (kπ). Где t принимает значения от некоторого самого большого положительного числа до 10/7. Производим вычисления в порядке возрастания масс элементов. Логарифмируем массы каждого элемента “первоатома” с его общей массой (544 031 МэВ/с²). Получаем следующие примерные значения t : 10/0,05; 10/1,8; 10/2,5; 10/4; 10/4,4; 10/7.

Видна общая закономерность, объясняющая массы элементарных частиц, а частные смещения их относительно целых чисел в знаменателе: 10/1; 10/2; 10/3; 10/4; 10/5; 10/6 можно объяснить, скорее всего, частными причинами. Основными причинами, из которых, на мой взгляд, являются следующие моменты. В квантовом мире нет жестко зафиксированных параметров, все имеет примерное значение. Все течет, все изменяется, и даже такая величина как π. На процесс образования масс элементарных частиц действует триединая сила. Одновременное действие сил с положительным, отрицательным и электрически нейтральным зарядами. Что собственно и вызывает смещение масс элементарных частиц.

Надеюсь, что этот подход есть путь к пониманию природы Хиггс бозона. Предварительно можно очертить его природу следующим образом. Это есть нечто среднее из всех фундаментальных сил взаимодействия (априори гравитация также включается), масса кванта одновременно может принимать известные массы калибровочных бозонов.

Приведенное утверждение проверяется путем логарифмирования масс W бозонов к отдельным массам кварков по найденной формуле: 10/7 = t log π (kπ). Где π есть масса W бозона, а kπ – массы отдельных кварков. Смысл ее состоит в том, что она отображает степень участия массы W бозона в образовании масс отдельных кварков пропорционально их энергетическим порогам (t): 10/1; 10/2; 10/3; 10/4; 10/5; 10/6. В результате получаем следующие значения: 1,4; 0,9; 1,3; 1,5; 1,5; 1,8. Порядок приведенных величин одинаков, а их расхождения, скорее всего, также можно объяснить.

Предлагаемый метод может объяснить, в общем, образно и другие вопросы квантовой физики и космологии. В частности природу темной энергии. Если принять ее как энергию на сжатие времени-пространства в отличие от их растяжения. И даже пересмотра некоторых теорий, например теории Большого взрыва. Более того, я надеюсь, что заявленный метод есть направление исследований в изучении таких вопросов как жизнь и сознание.



27.12.05 © В.Д. Хижняк


P.S. Сжатие /растяжение или, другими словами, притяжение/отталкивание, т.е. предлагаемый метод и есть решение вопроса о природе гравитации (заявленный закон объединяет притяжение с отталкиванием).

"Геометрические паттерны — вроде амплитуэдра, — описывающие результаты взаимодействий между частицами, также подразумевают, что реальность возникает из чего-то безвременного, абсолютно математического" - по Бому, так называемая "реальность" есть голограмма, проистекающая из субквантового уровня, названного им "Скрытый Порядок".
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

Аватар пользователя Stran nuk
Время не существует.Это понятие придумал человек сам для себя,для удобства в расчетах и,взглядах на окружающий мир.
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.

Быстрый вход

Или авторизуйтесь с помощью:

на сайте, чтобы оставить комментарий.
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку