Фізика не знає, чим відрізняється минуле від майбутнього. Як вчені описують це?

Коли ми починаємо вивчати фізику, то виходячи з практики життя та накопиченого досвіду легко можна уявити поняття “час”. Ми всі звикли, що вранці починається день, а улюблений фільм триває кілька днів. Звідси легко представляється і час у найперших фізичних формулах. Скажімо, ми одразу розуміємо, що відстань, пройдена тілом – це швидкість цього тіла, помножена на час його переміщення.

Всесвіт

Не менш звична для нас штука – сьогодення, минуле та майбутнє. Кожен з нас може не замислюючись сказати, що в минулому він лежав і спав на ліжку, тепер він сидить за комп’ютером, а в майбутньому піде в магазин. З погляду свідомості та нашого сприйняття все прекрасно вимальовується. Тут немає ніяких питань.

Якщо піддати це питання сумніву, все перевернеться з ніг на голову. Сумнів — це і є причиною наукового пізнання. Тепер проаналізуємо, що таке майбутнє чи минуле з погляду фізики та теперішнього розуміння. Філософію варто опустити, оскільки розуміння часу цим напрямом пізнання нема чим зафіксувати.

Розуміння як минулого, і майбутнього впирається на  поняття час. Зі знань фізики, час — це певна величина, що є виміром, але часу не існує. Наше знання про час і швидкість його течії будується на використанні простих приладів, які порівнюють кількість часу зі швидкістю протікання деякого процесу, наприклад, переміщення шестерні або швидкості випромінювання енергії атомом.

Декілька уявних експериментів

Для подання абстрактності цієї величини легко провести уявний експеримент. Ми знаємо, що ніч змінює день. Тепер давайте летітимемо на літаку навколо землі зі швидкістю зміни дня і ночі. Ми або постійно спостерігатимемо день, або постійно бачитимемо ніч. Виходить, час не змінюється та зупинився? Виходячи з класичного уявлення – ні. З функції свідомості — так.

Можна придумати ще один приклад. Бігун пробігає 100 метрів за 15 секунд. Він може також пробігти цю стометрівку за 10 секунд, якщо з’їсть шпинат. Виходить, якщо вимірювати час не годинами, а спортсменами, то він буквально може прискорювати хід часу! Отже, все наше знання про час закінчується на системі виміру цього часу. Взагалі, фізика описує час як умовну одиницю. Квантова фізика взагалі відмовилася від такої одиниці, як час. Час там нікуди не пропадає, просто він не фігурує у глобальних процесах.

Справжнє для фізики

Тепер подумаємо про різницю між минулим і майбутнім, спираючись на розуміння часу. Минуле вже немає, майбутнього ще не існує. Між ними є справжнє, але справжнє вимірюється тим проміжком часу, який ми собі обрали. Жоден вчений фізик вам не скаже, що справжнє — це відрізок часу, який дорівнює, нехай двом секундам.

Час – є чи нема?

Час існування справжнього спирається розуміння поточного процесу. Скажімо, процес радіоактивного випромінювання вісмута – це теж “справжнє”, тільки триває воно трохи більше, ніж життя всесвіту. Фізика приблизно так і визначає поняття справжнє.

Минуле та майбутнє для фізики

З майбутнім та минулим трохи складніше. Адже, фізично має бути якась відмінність і ми можемо провести паралель розуміння. Фізика описує це поняттям стрілою  часу —  минуле з майбутнім з’єднується цією стрілою. Є ще принцип причинності, який визначає перебіг подій. Подія не може статися раніше, ніж вона визначиться причиною.

Так, якщо розтоплювати лід на пальнику, то можна сміливо стверджувати, причому спираючись саме на фізику процесу, що в минулому лід був холодніший, ніж після, скажімо, 5 секунд підігріву на пальнику. Стан речовини тут демонструє факт наявності минулого. Це один із прикладів опису перебігу часу, який описує навіть Стівен Хоккінг. І тут складно посперечатися. Це логічно, правильно, не порушує принцип причинності та є демонстрацією роботи стріли часу.

 Минуле та майбутнє є завжди або парадокс убитого дідуся

А тепер вирушмо в минуле і вб’ємо свого дідуся. Але ж тоді й нас не може існувати? Це парадокс убитого дідуся, який так люблять фантасти. Така картина можлива лише в одному випадку, якщо майбутнє та минуле існують одночасно. Є дуже цікава стаття, яка описує фактичне підтвердження існування рішення парадоксу вбитого дідуся одночасним існуванням минулого і майбутнього. Там наводиться результат експерименту з фотоном, який фактично описує, що якщо ми в майбутньому посунемо пластинку, через яку проходить пучок світла, то в минулому фотон, ніби знаючи результат нашої дії, поведеться певним чином. Минуле та майбутнє там подається логікою швидкості переміщення частки. Це приблизно так, як якби ми свідомо, не знаючи про наявність провалу в дорозі, поїхали б іншим шляхом. Фізика зафіксувала цей незручний приклад із фотоном і відповіді наразі немає.

Але все ж таки, що саме з погляду фізики показує та відрізняє майбутнє та минуле? Фізика дійшла висновку, що різницю між цими поняттями існує лише у наших головах.

Ейнштейн писав, що:

“Ми, фізики, вважаємо, що різниця між минулим, сьогоденням і майбутнім – лише ілюзія, хоча й переконлива.”

З цим, на жаль, посперечатися складно. Але тоді залишається ще один “прикол”. Спробуйте посперечатися, що на початку дня лід має товщину (умовно) 10 мм, а наприкінці дня – вже 20 мм. Отже, у минулому не сформувалося необхідну кількість кристалів, а майбутньому вже сформувалося. Отже, проміжок часу між цими поняттями, а самі стани речовини різні. Та і як бути зі старим добрим прислів’ям “фарш неможливо провернути назад” :)…

Тільки суб’єктивне сприйняття пояснює розуміння феномена.

Але ми вже з’ясували, що для фізики цей проміжок часу лише те, що вимірюється годинами. Стану речовини ж, виходячи з парадокса вбитого дідуся та останніх досліджень за наведеним вище посиланням є лише кадри у фільмі на плівці. Ці стани й так були, залишається тільки сконцентрувати нашу свідомість на потрібному моменті або на потрібному кадрі.

Але тут ми знову звертаємося до суб’єктивного розуміння та гіпотез. За фактом можна певно сказати одне — для матерії і навколишніх предметів існують стани. Саме ці стани фізика може назвати минулим та майбутнім. Відрізнятимуться вони лише тим, що фізика знає про ці відмінності. Але який інтервал часу без нашого особистого сприйняття проходить між цими станами ми сказати поки що не можемо, як і не можемо сказати, чи здатна фізика повернути тіло в цей стан. Адже ми можемо сміливо стверджувати, що запусти ми тенісний м’яч з його траєкторії назад із відомими параметрами й всі сили та взаємодії можна нібито прокрутити назад, як фільм навпаки. Все це непогано так рухає красиву філософську фразу, що “не можна двічі увійти в ту саму річку”. Загалом, у розрізі філософії все правильно, а ось фізика може посперечатися 🙂

Дещо заплутано, абсурдно? Можливо, але…