Не правда ли, каждый пытающийся ответить на этот вопрос испытывает сходное смущение? Когда мы задумываемся о времени, то возникает ощущение, что это неудержимый поток, в который вовлечены все события. Тысячелетний человеческий опыт показал, что поток времени неизменен. Казалось бы, его нельзя ни замедлить, ни ускорить. И уж конечно, его нельзя обратить вспять. Долго понятие времени оставалось лишь интуитивным представлением людей и объектом абстрактных философских рассуждений.
В начале XX века выяснилось, что на время можно влиять! Очень быстрое движение, например, замедляет бег времени. Затем выяснилось, что поток времени зависит и от поля тяготения. Обнаружилась также тесная связь времени со свойствами пространства. Так возникла и бурно развивается сейчас наука, которую можно назвать физикой времени (и пространства). Недавно были сделаны открытия в физике элементарных частиц и в астрономии, существенно продвигающие вперед наше знание удивительных свойств времени и приближающие решение его загадок (например, почему цепочка событий времени одномерна, а не имеет еще «ширину» и «высоту», как это имеет место у нашего трехмерного пространства, что было до рождения нашей Вселенной и др.).
Современный этап развития физики характеризуется новым мощным прорывом в нашем понимании строения материи. Если в первые десятилетия XX века было понятно устройство атома и выяснены основные особенности взаимодействия атомных частиц, то теперь физика изучает кварки — субъядерные частицы и проникает еще гораздо глубже в микромир. Все эти исследования теснейшим образом связаны с пониманием природы времени.
В книге рассказывается о том, как понимали время мыслители прошлого, как были сделаны открытия, показавшие, что на время можно влиять. Рассказывается о течении времени в разных уголках Вселенной, о его замедлении вблизи нейтронных звезд, о том, как оно останавливается в черных дырах и «выплескивается» в белых дырах, о возможности «превращения» времени в пространство и наоборот.
Особенно интересны свойства времени в начале взрыва, приведшего к возникновению нашей Вселенной, когда время распадалось на отдельные кванты.
Важное значение для науки и будущей технологии имеют свойства времени в физике сверхвысоких энергий. А в последнее время появились работы, указывающие на возможность создания машины времени, позволяющей путешествовать в прошлое.
В книге рассказывается также о людях, создававших ранее и развивающих сейчас науку о времени. Уж очень часто великие мыслители прошлого или известные современные ученые представляются нам как некие бесплотные имена, известные только из учебников и книг (часто очень сухих). Их образы, по существу, не ассоциируются с живыми людьми, с их интересами, страстями и противоречиями. В этой книге, когда говорится о научном творчестве ученых, приводятся также
некоторые штрихи, характеризующие их и как живых людей. Хотя ни в коей мере я не стремился дать их подробные биографии или перечисление научных заслуг.
Книга рассчитана на школьников старших классов, студентов, всех интересующихся загадками современной науки. У читателей не предполагается никаких специальных знаний, выходящих за пределы курса физики средней школы.
В книге я позволяю себе употреблять личные местоимения и говорить от первого лица, в особенности когда говорю об исследованиях, в которых сам принимал участие, или о моих встречах с физиками и астрономами. В связи с этим привожу слова В. Гинзбурга, сказанные им по поводу одного раздела своей научной статьи; «В научной литературе, особенно на русском языке, не принято употреблять личные местоимения — «я», «мне» и т. д. В целом это относится и к научно-популярной литературе, в согласии с чем автор выше тоже упоминал о себе лишь в третьем лице или использовал другие принятые в таких случаях обороты речи. Однако трудно, да и странно было бы придерживаться такого способа и в настоящем разделе статьи, носящем, можно сказать, автобиографический характер… Поэтому, как можно надеяться, несколько личных местоимений не вызовут у читателя сильных отрицательных эмоций».
Думаю, что читатель не осудит меня за эту «нескромность» при изложении собственных мыслей и впечатлений.
При создании книги пришлось воспользоваться более ранними популярными работами, в том числе и работами с соавторами, за что я приношу им свою благодарность.
В этой книге приводится достаточно много цитат. Как правило, это неизвестные и малоизвестные высказывания выдающихся ученых прошлого или специалистов — наших современников. Я уверен, что только непосредственно точные слова замечательных людей могут наиболее ясно донести до читателей их мысли (а часто и чувства).
ПЕРВЫЕ МЫСЛИ О ВРЕМЕНИ
С давних пор, когда я начал читать популярные книги по физике, мне казалось само собой очевидным, что время — это пустая длительность, текущая как река, увлекающая своим течением все события без исключения. Она неизменно и неотвратимо течет в одном направлении — от прошлого к будущему.
Казалось, такое понимание является неизбежным в наших представлениях об окружающем мире.
Только много лет спустя я узнал, что подобные интуитивные представления о времени были у людей далеко не всегда.
Древнегреческий философ Гераклит Эфесский, живший на рубеже VI и V веков до нашей эры, был, наверное, одним из первых мыслителей древности, который утверждал, что все существующее изменчиво, и эта изменчивость является высшим законом природы. Свое учение он изложил в книге «О природе», из которой дошли до нас лишь отдельные фрагменты.
Гераклит писал, что мир полон противоречий и изменчивости. Все вещи изменяются. Неизменно течет время, и неудержимо течет в этом потоке все сущее. Происходит движение неба, движение тел, движутся чувства человека и его сознание. «В одну и ту же реку нельзя войти дважды, — говорил он, — ибо воды в ней вечно новые». Одно приходит на смену другому. «Огонь живет смертью земли, воздух — смертью огня, вода — смертью воздуха, земля — смертью воды».
Мы, наверное, с высоты наших сегодняшних знаний, несколько иронично отнеслись бы к описанной Гераклитом цепочке рождений и уничтожений. Но, несомненно, им очень ярко описана общая изменчивость во времени всего сущего, «…все меняется во всеобщем круговороте в творческой игре Вечности».
В те далекие времена наука только зарождалась. В учениях мыслителей того времени не было еще понятия направленного поступательного развития. Люди неизменно наблюдали скорее циклический порядок явлений в окружающей их природе. День сменялся ночью, а затем снова наступал день. Один сезон года сменял другой, чтобы, завершив цикл, вернуться к прежнему. Циклическим было движение небесных светил.
Как следствие этих постоянно наблюдаемых явлений и время тогда еще не казалось всеобщим однонаправленным потоком — «рекой времени». Время представлялось скорее как циклическое чередование противоположностей. Так греческий математик и философ Анаксимандр (611–546 гг. до н. э.) учил, что первоначальная основа всякого бытия есть «бесконечность». В ее вечном движении рождаются противоположности: тепло и холод, сухость и влага, а затем все опять возвращается к исходному состоянию. Анаксимандр утверждал: «Первоначало существующих вещей есть и то, во что они при своей гибели возвращаются согласно необходимости. Ибо в установленное время они по справедливости выплачивают друг другу компенсацию за ущерб».
Как нам сейчас кажется, это очень оригинальная трактовка времени и изменчивости, связывавшая их с понятием справедливости и равновесия.
Однако идея только временных циклических изменений в мире и неизменности в целом всего сущего, вероятно, прочно владела умами мыслителей на протяжении веков. Людям казалось, что любые явления, меняясь по циклу, возвращаются на «круги своя».