Время

Содержание

Что такое время

Если взять наугад любую статью по физике, в заголовке которой фигурирует слово «время», то наиболее вероятно, что оно сочетается со словами «теория относительности».

Такое положение вещей подсознательно создает уверенность, что теория относительности и теория времени чуть ли не синонимы.

При этом знаменитые «парадоксы относительности» как-то заслоняют тот тривиальный факт, что о времени как таковом — в обычном, нерелятивистском случае — практически ничего не известно.

Что такое часы

Что такое часы? Устройство, совершающее некоторое движение? Но какой принципиальный признак превращает это движение во время? И почему важна периодичность такого движения? Вот только часть вопросов, возникающих у непредубежденного человека.

Как известно, до квантовой механики безраздельно господствовало классическое представление, резко разграничивавшее человека и окружающую его природу.

Связь между этими мирами носила характер простого созерцания: человек в зрительном зале (физик) наблюдает за тем, что творится на сцене (природа).

Но поскольку предполагаемое единство мира несовместимо с таким разделением, то в основу новых представлений должно быть положено в качестве фундаментального понятие «связи». Материальными носителями этой связи служат физические сигналы — цвета, звуки, давления…

Сигнальная картина мира сложна. Обычно это совокупность сигналов различной природы — спектр. Спектр сигналов, используемый в любом опыте, конструируется не только из того, что зарегистрировано именно в данном эксперименте, но также из сигналов других, предшествовавших опытов.

Возникает вопрос: что же обеспечивает самую возможность рассмотрения таких спектров? Ответ прост: человеческая память. Именно она делает возможной определенную преемственность информации. В традиционном анализе памятью, как правило, пренебрегают.

Если физик всего лишь зритель, то стоит ли задумываться, какими средствами наблюдения он располагает? Однако ситуация резко меняется, если мы намерены рассматривать сигналы в качестве первичного понятия: сама возможность операций с совокупностью сигналов требует памяти.

«Ничто не может возникнуть из ничего — даже наблюдение», — полушутливо заметил основоположник голографии Д. Габор. И это его утверждение, отражающее роль сигнала, следует дополнить некоторым условием сохранения: ничто не может и исчезнуть — даже наблюдение.

Временное следование и память

У человека, привыкшего к традиционному способу мышления, все же остается чувство некоторой неловкости: что там ни говорите, а память субъективна. Строгий же анализ несовместим с подобными понятиями.

Так ли это?

В поисках ответа заметим, что сигналы, регистрируемые в любом опыте, отражают реальное взаимодействие «человек — природа», тогда как сигналы, хранящиеся в памяти, — это своеобразные следы действий.

Поэтому наличие памяти можно выразить и так: реальное действие всегда сочетается со «следами» действий, которые играют роль неустранимого фона. В такой формулировке человеческая память уже не выглядит как некий уникум среди явлений природы.

Простой пример. Сила действует вертикально на груз, подвешенный к пружине. Если пружина, абсолютно упруга, то после снятия усилия груз возвращается в исходное положение и система в целом ведет себя так, как если бы никакого действия не было: она не помнить действия. Однако это идеализация.

Нет пружин, обладающих абсолютной упругостью — в результате действия возникают необратимые изменения, которые всегда можно выявить тщательными измерениями.

Реальная система всегда «помнит», и при повторном воздействии нужно считаться с уже имеющимся фоном — следом от предыдущего действия.

Подобные соображения приводят к естественной мысли о всеобщности памяти — явления, столь характерного для мира и так мало изученного точными науками.

От «прочей природы» человека отличает не то, что он имеет память, но только то, что он сознает ее наличие. И ее, видимо, следует считать неотъемлемой частью того, что называют физическим опытом.

Но это значит, что привычное описание опыта нуждается в пересмотре.

Если «В» следует за «А», то память отражает эти события неодинаково: при наступлении «А» она еще не знает «В», но когда дело доходит до «В», то «А» уже известно. Нет никакой новизны в том, что свойства памяти верно отражают характер временного следования.

Часы и время - три века часов — Часы и время — три века часов

Вопрос в другом: каков статус этого соответствия? С обыденной точки зрения, временное следование — внешнее по отношению к памяти, и соответствие «память — временное следование» используется лишь для обоснования практического приема выявления следования.

Однако если память входит в состав самого опыта, то указанное соответствие предстает совершенно в другом качестве не второстепенного признака, а сути, определяющей временное следование.

Можно предвидеть возражение насчет единственности такого определения, ведь могут быть, наверное, и другие. Однако любое определение, использующее научный метод, предполагает сохранение информации в качестве необходимого условия.

И поскольку это условие оказывается достаточным, то всякое иное определение будет попросту излишним, поскольку оно использует свойства памяти в неявном виде.

Разобравшись с понятием временного следования, можно упорядочить любую совокупность опытов, располагая их в порядке взаимоследования. И поскольку каждое звено получившейся цепочки отражает сохранение информации, то наличие следующих один за другим опытов приводит к накоплению последней.

Не отражает ли это накопление другое таинственное свойство времени, которое можно было бы, наверное, назвать длением — свойство, которое ощущается нами как «течение времени»?

Время и человек - образ жизни человека и время — Время и человек — образ жизни человека и время

Тайны течения времени

Существует ли вообще связь между накоплением информации и длением по данным обыденного опыта?

Известно, что монотонная скучная деятельность кажется длящейся бесконечно; мы часто поглядываем на часы. Но что будет, если уменьшить или даже вовсе исключить самую возможность сравнения?

Оказывается, что такое ужесточение условий опыта вызывает противоположное ощущение, и это давно заметили спелеологи, работающие обычно в условиях информационного ограничения.

Вот что, например, пишет известный французский спелеолог Н. Кастере:

«Часто под землей приходится ждать очень долго и в опасных условиях. И вопреки всему происходит какое-то чудо, хорошо известное посвященным, но все еще необъясненное: эти ожидания, которые могли бы довести до галлюцинации, всегда кажутся намного короче, чем длятся на самом деле!»

Особый интерес представляют предельные случаи «абсолютно» однообразных восприятий. Они моделируются, например, опытами, каждый из которых характеризуется одним и тем же регистрируемым сигналом.

Но тогда в памяти есть только этот один сигнал и никакого их накопления не будет. И если в самом деле есть связь дления с накоплением в памяти, то в данном случае чувство дления должно «показать нуль».

Американский психолог Д. Вернон, пытаясь приблизиться к условиям такого идеального эксперимента, помещал студентов-добровольцев в специально оборудованные свето- и звуконепроницаемые боксы. Вот что он писал:

«Были получены удивительные результаты. Испытуемые были крайне поражены, когда им сказали, что опыт продолжался четверо суток. Они были убеждены, что прошло всего часа два».

Такой опыт может показаться недостаточным для обоснования связи между длением и накоплением в памяти. Ведь пока испытуемые были в боксе и время для них как бы остановилось, мы все же знаем, что на самом-то деле оно длилось!

Фраза «на самом деле» свидетельствует, несомненно, об апелляции к научному содержанию понятия времени, свободному от какого-либо субъективизма.

В науке же оно обычно ассоциируется с часами. «Спросите философа, что такое время, и он ответит вам на это многословной речью, — говорил еще в XVIII веке французский часовой мастер П. Леруа. — Ученый же вынет часы и скажет: вот оно».

Машина времени - время науки и фантастики — Машина времени — время науки и фантастики

Это утверждение цитировали охотно и часто, но его трудно назвать научным определением. Как бы подводя итог малоуспешным поискам такового, Р. Фейнман писал в 1963 г.:

«Быть может, следует признать тот факт, что время — это одно из понятий, которое определить невозможно и остается просто сказать, что это — нечто известное нам».

И все же определение есть. Его дал Лобачевский в своих малоизвестных лекциях по механике:

«…движение одного тела, принятое за известное для сравнения с другими, называется временем».

По Лобачевскому, физическое время есть прежде всего движение. С физиком- наблюдателем никак не связанное. Однако годится не любое движение, но только то, что соответствует роли эталона. Что физиком и удостоверяется.

Этому определению не повезло: в современных работах оно практически не цитируется. По-видимому, в его лаконичности не усматривают достаточной философской глубины.

Кроме того, многие ученые склонны видеть существеннейший признак часов в периодичности их хода, и если это так, то странной и необоснованной должна выглядеть попытка объявить эталонными именно периодические движения.

Однако, чтобы увидеть глубину мысли Лобачевского, надо ответить на вопрос: а что такое эталон? Скажем, «статический эталон» — обычный метр?

Очевидно, что прежде всего это посредник, позволяющий установить отношения между некими свойствами разных тел.

Если, например, измерили длину стола и нашли, что она равна 1 м 20 см, то это число имеет ценность отнюдь не само по себе, но только в связи с другими отношениями.

В самом деле, и измерять-то принялись, чтобы решить, скажем, такой вопрос: пройдет ли стол в дверной проем известной ширины. Вот эта функция посредника и определяет требования к свойствам эталона: при любых операциях с ним его длина не должна меняться.

Однако в такой «самосовпадаемости» нельзя быть уверенным, имея только один образец эталона — нужна хотя бы пара. Действительно, как, например, удостовериться, что длина метра не меняется при его повороте в плоскости на 360°?

По-видимому, для этого есть только один способ: проделав эту самую операцию, сравнить эталон с другим образцом метра, который вращению не подвергался.

Но тогда получается, что основное свойство эталона связано с его принадлежностью к некоторому «эталонному» множеству. Эти соображения можно использовать и в динамике. Можно одно из движений принять за базисное и вычислять отношения соответствующих смещений точек.

И если статический эталон нужен для выражения «несовпадаемости» длин, то динамический эталон используется для характеристики «несовпадаемости» движений.

В первом случае возможные различия выражаются терминами «короче — длиннее», во втором — «быстpee — медленнее». За этим единственным исключением и свойства, и назначение обоих эталонов совпадают.

А теперь сравним свойства динамического эталона и часов. Первая операция, с которой связано использование часов в физике, состоит в определении скоростей.

При этом вычисленное в некотором опыте значение скорости представляет интерес не само по себе, но только в сравнении с другими данными. Здесь часы и выступают в роли посредника: соотнося движения с часами, мы получаем возможность сравнивать произвольные движения.

Исключительная равномерность хода — непременное требование, предъявляемое к хорошим часам. Молчаливо подразумевается, что это свойство в чем-то подобно равномерному движению.

Однако последнее в механике определяется именно по отношению к часам и, настаивая на отождествлении обоих понятий, мы попадаем в порочный круг.

На практике же равномерность хода выражается в следующем: нужно, чтобы во всех фазах своего движения часы вели себя тождественным образом, т. е. как бы совершали «самосовпадающее» движение.

Однако удостовериться в этом, имея только один образец часов, мы не можем. Например, как проверить, что работа часового механизма в течение суток не влияет на ход часов? Только так: запустив эти часы, сравнить через сутки их ход с ходом только что запущенного (неработавшего) другого образца таких же часов.

Отсюда ясно, что требование равномерности хода («самосовпадаемости») предполагает наличие «часового множества». Но тогда получается, что основное свойство и назначение часов вполне аналогичны характерному свойству и назначению статического эталона.

Часы как физический инструмент — такой же эталон, но только эталон динамического мира. Так что определение физического времени, данное Лобачевским, следует признать классическим. С единственной поправкой: правильнее говорить не об отдельных часах, а о «часовом множестве».

Периодичность хода

Но как же быть тогда с таким «существеннейшим» признаком часов, как периодичность их хода?

Те, кто настаивают на этом признаке, упускают из виду существование водяных и песочных часов, где периодичности нет, а есть только монотонное уменьшение объема песка или воды.

Откуда же взялась периодичность? Она появилась лишь как конструктивное ухищрение, к которому прибегли, чтобы согласовать идею часов с ограниченными возможностями реального опыта.

В самом деле, нас вполне бы устроили песочные часы бесконечной емкости, однако их нет. А конечная их емкость приводит к необходимости периодически их переворачивать, что и наводит на мысль о периодичности как необходимом элементе не только конструкции, но и самой «идеи часов».

Нет ли противоречия в том, что сами физики используют часы и для оценок временного дления, и в качестве меры движения?

Идеи динамического эталона и объективации памяти в своих основаниях не связаны. Например, физическое время не требует, чтобы было предварительно дано определение, что такое «следование» — косвенно это выражается в том, что уравнения механики не меняются при изменении знака времени.

Однако часы, будучи носителем физического времени, пригодны также для оценок следования и дления, поскольку между показаниями часов и событиями в мире можно установить соответствие. Тогда накоплению в памяти будет соответствовать накопление показаний часов.

Что же выходит — в действительности есть два времени: время — объективация памяти и время динамический эталон?

Здесь и выявляется, что само понятие времени определено нами неоднозначно. Мы используем это слово, имея в виду следование или дление и тут же называем «физическим временем» некоторые специфические движения, используемые для общей характеристики изменений.

Практически под одним ярлыком числится и то, что нужно исследовать, объект, и то, с помощью чего исследуют, — инструмент. Такую неоднозначность временных представлений отмечал, в частности, В. И. Вернадский, утверждая, что «время натуралиста не есть время механики и теоретической физики».

Безотчетное смешение двух различных представлений — одна из причин неопределенности некоторых наших суждений о времени. Это, в частности, проявляется при употреблении слова «длительность».

Для физика здесь нет никаких тайн: длительность события равна разности между соответствующими показаниями часов; эта формулировка считается исчерпывающей.

Однако возможен и другой подход, учитывающий структуру самого события, рассматривающий его как результат некоторой цепочки событий, оставляющих реальный след — память о ранее совершавшемся действии.

Но тогда можно поставить вопрос о «следовой» (внутренней) оценке дления вопреки распространенной тенденции, сводящей возможную оценку исключительно к длительности — внешней мере события. И априорно отнюдь не очевидно, в каком отношении будут находиться обе эти оценки.

Именно два таких подхода и сталкиваются при интерпретации опыта Вернона с оценкой хода времени. Чувство времени испытуемых внутри бокса практически «показывало нуль», тогда как часы снаружи бойко отбивали физическое время.

И здесь нет какого-либо противоречия. Проблема в другом: с какого рода оценкой дления связаны сами биологические процессы в организме «изнутри» или «снаружи»?

Ритмы жизни - биологические часы - время и рефлексы в процессе жизни — Ритмы жизни — биологические часы — время и рефлексы в процессе жизни

Каким бы ни был ответ на этот вопрос, ясно одно: наши временные представления сплетены из двух различных по своей природе идей: обыденного времени, предполагающего память, и физического, дающего возможность сравнивать произвольные движения.

Физика не пользуется понятиями следования и дления, поэтому и уравнения механики инвариантны относительно изменения знака времени. Но можно ли сказать, что физика не нуждается в этих понятиях?

На этот вопрос, вероятно, ответит только само время.

Видео: Загадка часы и сейф

Что такое время

Время — это одно из фундаментальных понятий, которое сложно дать в рамках универсального определения, так как оно охватывает физические, философские, психологические и культурные аспекты. Разберем его основные аспекты.

1. Физическое понятие времени.

В физике время представляет собой параметр, который измеряет длительность событий и последовательность их возникновения.

— В классической механике (Ньютон): время считается абсолютным и универсальным, оно течет одинаково для всех наблюдателей, независимо от их движения.

— В теории относительности (Эйнштейн): время становится относительным и зависит от скорости движения и гравитационного поля. Пространство и время объединяются в четырехмерное пространство-время, где события связаны причинно-следственными отношениями.

Человек и время - управлять своим временем — Человек и время — управлять своим временем

2. Философское осмысление времени.

В философии время рассматривается как основа существования:

— Для Аристотеля оно было «числом движения» — способом измерять изменения.

— Августин Блаженный утверждал, что время субъективно: прошлое существует лишь в памяти, будущее — в ожидании, а настоящее — в восприятии.

— Мартин Хайдеггер связывал время с бытием, считая, что человеческое существование неразрывно связано с осознанием времени.

3. Психология времени.

Люди воспринимают время субъективно:

— «Сжатие» времени в интенсивных событиях и «растяжение» в состоянии скуки.

— Эффект возраста: с течением лет время кажется убыстряющимся.

— Культурные аспекты: западные культуры обычно фокусируются на линейном времени (прошлое-настоящее-будущее), тогда как в некоторых восточных культурах (например, буддизм) оно воспринимается циклически.

4. Культурное значение времени.

Разные культуры придают времени различное значение:

— В современном мире время тесно связано с деньгами, технологическим развитием и эффективностью («время — деньги»).

— Традиционные общества больше ориентированы на природные циклы и связь времени с сезонами.

5. Метафорическое осмысление.

Часто время представляют как:

— Реку, которая течет.

— Песочные часы, символизирующие конечность человеческой жизни.

— Иллюзию, поскольку многие философы и ученые предполагают, что «время» как отдельная субстанция может быть лишь способом, которым наш мозг организует восприятие мира.

Время — это одновременно объективное и субъективное явление, инструмент, который мы используем для описания изменений в мире, и загадка, вызывающая глубокие размышления о природе реальности.