Мифы и факты о пространстве и времени

Мифы и факты о пространстве и времени.

Наверняка, даже если вы не особо сильны в физике, то слышали о таком понятии как пространство-время. Ещё говорят, что время ; это четвёртое измерение. Всё это сложно, запутанно, учёные сами ещё во всём этом не разобрались, но кое-что уже наверняка известно, поэтому я постараюсь сегодня развеять некоторые мифы о пространстве и времени. Может быть, это, по крайней мере, поможет лучше понимать научно-фантастические фильмы, типа «Интерстеллар».
Миф 1. Связь пространства и времени невозможно измерить
Одна из самых известных формул, хоть как-то связывающих понятия «пространство;время» ; это формула скорости из общего курса физики.
Формула скорости (скорость = расстояние : время)
Тут становится очевидно, что время является таким же измеримым параметром, то есть нематериальной категорией, как и многие другие. Здесь время и пространство становятся характеристиками, описывающими окружающий мир.
Миф 2. Время не может замедляться и ускоряться
На самом деле индивидуальное восприятие времени у каждого своё. Те, кто попадал в автомобильную аварию или другую подобную экстремальную ситуацию, порой сообщают, что время в таких случаях замедляется настолько, что можно отделить мгновение от мгновения. Противоположную ситуацию описывают многие пожилые люди: у них время наоборот сильно ускоряется.
На МКС время идет немного медленнее, чем на Земле. Разница составляет всего лишь 0,01 секунды на каждые 365 дней, которые проходят на Земле. Этот фактор учитывается при отладке системы GPS-спутников.
Психологи объясняют такие факторы просто: в экстремальной ситуации мозг старается быстро обработать поступающую информацию, чтобы повысить шансы для выживания. А вот замедление времени наблюдается, когда у человека в жизни ничего не происходит: замедлить время в этом случае можно, если наполнить свой рутинный быт позитивными событиями.
Небольшое замедление времени происходит и в космосе относительно Земли. Однако известное выражение «там мгновения, тут ; века» в корне не верно: разница составляет менее сотой доли секунды.
Миф 3. Когда Вселенная погибнет, время перестанет существовать
Здесь имеется в виду «старение» Вселенной, которое стартовало ещё в момент Большого взрыва. Считается, что именно в момент зарождения Вселенной возникла «стрела времени», которая до сих пор «летит» из прошлого в будущее.
Представление об энтропии и эволюции
Развитию Вселенной свойственна энтропия, то есть некоторая неоднородность и хаотичность процессов, которые возрастают с течением времени. Учёные предполагают, что ближе к гибели Вселенной все возможные комбинации событий уже произойдут, материя окончательно перемешается, а «стрела времени» ; потеряет своё направление. Исчезнет ли после этого время как таковое, учёные ответить затрудняются.
Миф 4. Имеющее массу тело способно искривлять и пространство, и время
Пространство ; явление вполне материальное. По крайне мере, так говорят учёные. Это значит, что любой имеющий хоть какую-то массу объект способен искривлять пространство и время. Чем больше и тяжелее тело, тем большее искривление будет наблюдаться.
Для наглядности, процесс можно сравнить с шаром, лежащим на горизонтально натянутом в воздухе полотне. Чем больше и тяжелее будет гипотетический шар, тем большую воронку он образует на ткани.
Схема искривления пространства-времени
Если к схеме будет добавлен ещё и малый шар (представим, что большой шар это Солнце, а малый ; Земля), и ему будет придано ускорение, шарик, по всей вероятности, будет скользить по краю «воронки» от большого шара. Процесс этот будет сходным с принципом гравитации, однако большой шар не будет притягивать малый, а всего лишь создавать воронку куда меньший шар может скатиться, так как будет следовать по пути минимального сопротивления.
Время здесь также искривляется, так как все объекты двигаются по самому короткому «пути» из точки в точку. Однако медленнее всего время будет идти именно для самого крупного объекта.
Миф 5. «Абсолютного» пространства и времени не существует
Из сформулированной Эйнштейном теории относительности следует, что какого-либо универсального метода для определения времени, пространства и расстояния пока не существует.
Наглядный пример: допустим, кто-то в 8-00 утра находится в некоторой точке Б в 900 метрах от какой-то точки А. Он утверждает, что и в точке А время также будет 8-00. Это утверждение будет верным, если время на часах заранее согласовано до доли секунд. При этом объекты в точках А и Б не должны двигаться относительно друг друга, иначе время будет течь для них по-разному.
Конкретное место в пространстве-времени можно обозначить несколькими числами, в соответствии с системой отсчёта. Ключевые факторы здесь ; время и расположение в пространстве. Гипотетический наблюдатель имеет собственную систему отсчёта и синхронизирует с ней все эти часы.
Миф 6. Управлять пространством и временем невозможно
Идею о том, что какое-либо искусственное управление временем-пространством невозможно, недавно опровергли немецкие учёные. Группа специалистов в лабораторных условиях создала модель искривлённого пространства-времени. Для воссоздания процесса они использовали холодные квантовые газы.
Так визуально могла бы выглядеть модель искривлённого пространства-времени
Данный симулятор квантового поля основывается на «облаке» из атомов калия, охлажденного до нескольких нанокельвинов (один нанокельвин ; это 10 в минус девятой степени) выше абсолютного нуля. Они доказали, что манипулировать пространственно-временной структурой вполне возможно. Учёные смоделировали различные варианты развития Вселенной, предположив, что наличие какой-либо материи всегда влияет на искривление пространства. Это значит, что наша Вселенная могла быть искривлена ещё буквально в момент своего возникновения.