За пределами петлевой квантовой гравитации 16. Привычного нам времени нет!
Начало здесь.
ГЛАВА 7. ВРЕМЕНИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ
"Внимательный читатель заметит, что в предыдущих главах мало внимания уделялось времени. А ведь еще Эйнштейн более столетия назад показал, что нельзя разделять время и пространство, напротив, о них следует думать совместно, как о едином целом - пространстве-времени. Настал момент разобраться с этим и вернуть время в нашу картину мира."
[Spoiler (click to open)]
Думаю, Эйнштейн был прав. И останется прав, что бы Ровелли ни говорил об отсутствии времени ниже. А Эйнштейна мы поддержим.
"Пространство как аморфное вместилище вещей исчезает из физики с появлением квантовой гравитации. Вещи (кванты) не населяют пространство, но располагаются друг по отношению к другу, а пространство - это ткань их соседских отношений. И по аналогии с отказом от идеи пространства как пассивного вместилища мы должны отбросить идею времени как пассивного потока, вдоль которого развертывается реальность. Так же, как исчезает идея пространственного континуума, содержащего вещи, должна исчезнуть и идея текущего континуума времени, в котором происходят все явления."
"В некотором смысле в фундаментальной теории пространства больше не существует; кванты гравитационного поля не находятся в пространстве. В том же смысле в фундаментальной теории больше не существует времени; кванты гравитации не эволюционируют во времени. Время - это просто счетчик их взаимодействий. Как свидетельствует уравнение Уилера-Девитта, фундаментальные уравнения более не содержат временно́й переменной. Время, подобно пространству, появляется из квантового гравитационного поля."
"В момент, когда мы принимаем в расчет квантовую механику, мы понимаем, что время тоже должно демонстрировать вероятностную неопределенность, зернистость и реляционность, которые присущи всей остальное реальности. Это делает время существенно отличным от всего, что мы подразумевали под этим словом прежде. Это второе концептуальное следствие теории квантовой гравитации еще радикальнее, чем исчезновение пространства."
Чтобы Ровелли нас опять не запутал, изложим наше собственное представление о времени. Мы уже выкладывали некоторые свои соображения о пространстве в постах номер 10 и 14 этой серии. Теперь расскажем, что мы думаем о времени.
Рассмотрим для начала одиночную частицу в окружающем (электромагнитном) пространстве, составленном из возбуждённых состояний - фотонов и ещё невозбуждённых состояний, но готовых быть возбуждёнными. В качестве частицы можно рассматривать как собственный элемент пространства - фотон, так и элемент другого пространства, мы называем его "ядерным". Пусть это будет электрон, обладающий массой.
Для стороннего наблюдателя движение одиночного электрона будет представлять собой последовательное возмущение в ЭМ пространстве областей с линейным размером λ=h/p и интервалом времени T=h/E, где p и E - импульс и энергия частицы. В отсутствие внешних полей электрон в соответствии с принципом наименьшего действия будет двигаться по прямой линии, составленной из последовательных отрезков λ+λ+λ+... и так далее, которые отмечает наблюдатель. Он же будет отмечать последовательные интервалы Т+Т+Т+... и так далее. Это и будет проявление дискретного времени параллельно проявлению дискретного пространства. В точности как пишет Ровелли: "Время - это просто счетчик взаимодействий". Но это - последовательное взаимодействие одной частицы с окружающем пространством, а не с другими частицами. В этом смысле время для наблюдателя всегда существует, наблюдает он за частицей или нет, производит частица столкновения с другими частицами или нет. Соотношение между интервалами пространства и времени всегда строго одно и то же: λ/Т=с, где с - скорость света. Даже для релятивистской частицы это соотношение λ/Т=с останется прежним, поскольку лоренцевское сокращение действует одинаково на интервалы и пространства, и времени. В этом смысле эйнштейновское единство пространства и времени по-прежнему существует как для квантов пространства, так и времени. И, как нетрудно показать, кванты пространства и времени легко переходят в классические пространство и время, если мы наблюдаем частицу всё бо́льшей энергии и импульса или просто большое массивное тело. Где интервалы пространства и времени уменьшаются до таких малых величин, что становятся трудно различимыми для наблюдателя.
Рассмотрим несколько взаимодействующих между собой частиц, по-прежнему находящихся в ЭМ пространстве. Несколько частиц имеет смысл рассматривать как группу, если они обладают, по крайней мере, одним общим для всех квантом действия. (О такой возможности для кванта действия - быть распределённым по нескольким частицам, мы уже писали раньше.) Именно этот общий для всех квант заставляет группу вести себя как единое целое, например, двигаться в пространстве как целое, возбуждая для внешнего наблюдателя интервалы пространства и времени так, как это описано абзацем выше. Но внутри группы частиц может быть достаточно много квантов действия, и они могут быть также распределены по группам частиц разной численности: двум, трём и так далее. Если квант действия вдруг достаётся одной частице, она выбывает из группы, так как становится свободной, уже рассмотренной выше.
Мы уже писали раньше, что внутри кванта действия h время неопределено, как и неопределена координата частицы. То есть, интервал времени Т и линейный интервал λ неразбиваемы на более мелкие отрезки: Т=Т1+Т2+Т3+... и λ=λ1+λ2+λ3+... Хотя сами неделимые интервалы T и λ могут быть сколь угодно малыми, такими же малыми как энергия E и импульс p для этих интервалов. Поэтому нам пора обратить внимание на то, что время бывает РАЗНЫМ. Одно время нам следует называть ВНЕШНИМ, существующим для внешнего наблюдателя или по отношению к группам других частиц, не имеющих с рассматриваемой группой ОБЩИХ квантов действия. А другое время - ВНУТРЕННИМ, термодинамическим, если хотите, которое соответствует изменению внутреннего неравновесного состояния системы, у которой есть свой внешний наблюдатель, но для которого система как целое покоится. А что внутри системы может изменяться с изменением внешнего времени - мы уже знаем. Это, в первую очередь, ЭНТРОПИЯ. И даже знаем, по какому закону изменяется внутреннее состояние системы, оно происходит в соответствии с принципом максимального переноса действия. То есть, - максимальной скорости перераспределения квантов действия по частицам в системе, чтобы получить в итоге максимальную энтропию. Напомним, что энтропия S в соответствии с больцмановской формулой S=k*lnW пропорциональна логарифму числа ВСЕВОЗМОЖНЫХ распределений квантов действия W по всем частицам в системе. Теперь понятно, что это внутреннее время невозможно определить явно как время внешнее, и остаётся довольствоваться его термодинамическим описанием. Возможно, именно по отношению к внутреннему времени Ровелли говорит, что его не существует, и в этом он по-своему прав.
А теперь продолжим чтение.
Время - не то, что мы о нем думаем
"То, что природа времени отличается от общепринятых представлений, которые есть у всех нас, стало ясно уже более столетия назад. Специальная и общая теории относительности сделали это очевидным."
"Возьмем, например, двое часов, убедимся, что они показывают в точности одинаковое время, положим одни из них на пол, а другие - на стол. Подождем полчаса и снова поместим их рядом. Будут ли они по-прежнему показывать одно и то же время? Как говорилось в главе 3, ответ будет отрицательный. Обычные наручные часы или те, что встроены в мобильный телефон, не обладают необходимой точностью, чтобы проверить этот факт. Однако в физических лабораториях по всему миру есть часы, имеющие точность, которая позволяет продемонстрировать возникающее расхождение: часы, оставленные на полу, идут медленнее, чем такие же часы, расположенные выше."
"Почему? Потому что время не течет одинаково повсюду в мире. В некоторых местах его поток быстрее, в других - медленнее. Чем ближе к Земле, где гравитация сильнее, тем медленнее течет время. Время ведет себя не так, как мы привыкли себе представлять."
"Мы не должны думать о времени так, словно где-то существуют великие космические часы, которые отмеряют жизнь Вселенной. Уже более 100 лет мы знаем, что о времени следует думать как о локальном явлении: каждый объект во Вселенной имеет свое собственное время, темп которого определяется локальным гравитационным полем."
"Но даже это представление о локальном времени перестает работать, когда мы принимаем в расчет квантовую природу гравитационного поля. Квантовые события в планковском масштабе больше не упорядочены ходом времени. Время, в некотором смысле, перестает существовать."
"Что означают слова о том, что времени не существует? Прежде всего, отсутствие временно́й переменной в фундаментальных уравнениях не означает, что всё становится неподвижным и что перестают происходить какие-либо изменения. Напротив, это означает, что изменения вездесущи. Вот только элементарные процессы не могут быть упорядочены вдоль привычной последовательности мгновений. В предельно малых масштабах, соответствующих квантам пространства, танец природы не подчиняется ритму, задаваемому одной дирижерской палочкой для всего оркестра: каждый процесс танцует независимо от соседей, следуя своему собственному ритму. Течение времени - это внутреннее свойство мира, оно рождается самим миром из отношений между квантовыми событиями, которые и есть мир и которые сами порождают свое собственное время."
Вот. Как мы и предполагали, у Ровелли появляется понятие "внутреннего времени"! Замечательно. Здесь мы находим одну общую точку соприкосновения во взгляде на дискретный квантовый мир, хотя и стоим на отличающихся позициях.
"Фактически несуществование времени не означает ничего особенно сложного. Давайте попробуем это понять."
Продолжение следует.
ГЛАВА 7. ВРЕМЕНИ НЕ СУЩЕСТВУЕТ
"Внимательный читатель заметит, что в предыдущих главах мало внимания уделялось времени. А ведь еще Эйнштейн более столетия назад показал, что нельзя разделять время и пространство, напротив, о них следует думать совместно, как о едином целом - пространстве-времени. Настал момент разобраться с этим и вернуть время в нашу картину мира."
[Spoiler (click to open)]
Думаю, Эйнштейн был прав. И останется прав, что бы Ровелли ни говорил об отсутствии времени ниже. А Эйнштейна мы поддержим.
"Пространство как аморфное вместилище вещей исчезает из физики с появлением квантовой гравитации. Вещи (кванты) не населяют пространство, но располагаются друг по отношению к другу, а пространство - это ткань их соседских отношений. И по аналогии с отказом от идеи пространства как пассивного вместилища мы должны отбросить идею времени как пассивного потока, вдоль которого развертывается реальность. Так же, как исчезает идея пространственного континуума, содержащего вещи, должна исчезнуть и идея текущего континуума времени, в котором происходят все явления."
"В некотором смысле в фундаментальной теории пространства больше не существует; кванты гравитационного поля не находятся в пространстве. В том же смысле в фундаментальной теории больше не существует времени; кванты гравитации не эволюционируют во времени. Время - это просто счетчик их взаимодействий. Как свидетельствует уравнение Уилера-Девитта, фундаментальные уравнения более не содержат временно́й переменной. Время, подобно пространству, появляется из квантового гравитационного поля."
"В момент, когда мы принимаем в расчет квантовую механику, мы понимаем, что время тоже должно демонстрировать вероятностную неопределенность, зернистость и реляционность, которые присущи всей остальное реальности. Это делает время существенно отличным от всего, что мы подразумевали под этим словом прежде. Это второе концептуальное следствие теории квантовой гравитации еще радикальнее, чем исчезновение пространства."
Чтобы Ровелли нас опять не запутал, изложим наше собственное представление о времени. Мы уже выкладывали некоторые свои соображения о пространстве в постах номер 10 и 14 этой серии. Теперь расскажем, что мы думаем о времени.
Рассмотрим для начала одиночную частицу в окружающем (электромагнитном) пространстве, составленном из возбуждённых состояний - фотонов и ещё невозбуждённых состояний, но готовых быть возбуждёнными. В качестве частицы можно рассматривать как собственный элемент пространства - фотон, так и элемент другого пространства, мы называем его "ядерным". Пусть это будет электрон, обладающий массой.
Для стороннего наблюдателя движение одиночного электрона будет представлять собой последовательное возмущение в ЭМ пространстве областей с линейным размером λ=h/p и интервалом времени T=h/E, где p и E - импульс и энергия частицы. В отсутствие внешних полей электрон в соответствии с принципом наименьшего действия будет двигаться по прямой линии, составленной из последовательных отрезков λ+λ+λ+... и так далее, которые отмечает наблюдатель. Он же будет отмечать последовательные интервалы Т+Т+Т+... и так далее. Это и будет проявление дискретного времени параллельно проявлению дискретного пространства. В точности как пишет Ровелли: "Время - это просто счетчик взаимодействий". Но это - последовательное взаимодействие одной частицы с окружающем пространством, а не с другими частицами. В этом смысле время для наблюдателя всегда существует, наблюдает он за частицей или нет, производит частица столкновения с другими частицами или нет. Соотношение между интервалами пространства и времени всегда строго одно и то же: λ/Т=с, где с - скорость света. Даже для релятивистской частицы это соотношение λ/Т=с останется прежним, поскольку лоренцевское сокращение действует одинаково на интервалы и пространства, и времени. В этом смысле эйнштейновское единство пространства и времени по-прежнему существует как для квантов пространства, так и времени. И, как нетрудно показать, кванты пространства и времени легко переходят в классические пространство и время, если мы наблюдаем частицу всё бо́льшей энергии и импульса или просто большое массивное тело. Где интервалы пространства и времени уменьшаются до таких малых величин, что становятся трудно различимыми для наблюдателя.
Рассмотрим несколько взаимодействующих между собой частиц, по-прежнему находящихся в ЭМ пространстве. Несколько частиц имеет смысл рассматривать как группу, если они обладают, по крайней мере, одним общим для всех квантом действия. (О такой возможности для кванта действия - быть распределённым по нескольким частицам, мы уже писали раньше.) Именно этот общий для всех квант заставляет группу вести себя как единое целое, например, двигаться в пространстве как целое, возбуждая для внешнего наблюдателя интервалы пространства и времени так, как это описано абзацем выше. Но внутри группы частиц может быть достаточно много квантов действия, и они могут быть также распределены по группам частиц разной численности: двум, трём и так далее. Если квант действия вдруг достаётся одной частице, она выбывает из группы, так как становится свободной, уже рассмотренной выше.
Мы уже писали раньше, что внутри кванта действия h время неопределено, как и неопределена координата частицы. То есть, интервал времени Т и линейный интервал λ неразбиваемы на более мелкие отрезки: Т=Т1+Т2+Т3+... и λ=λ1+λ2+λ3+... Хотя сами неделимые интервалы T и λ могут быть сколь угодно малыми, такими же малыми как энергия E и импульс p для этих интервалов. Поэтому нам пора обратить внимание на то, что время бывает РАЗНЫМ. Одно время нам следует называть ВНЕШНИМ, существующим для внешнего наблюдателя или по отношению к группам других частиц, не имеющих с рассматриваемой группой ОБЩИХ квантов действия. А другое время - ВНУТРЕННИМ, термодинамическим, если хотите, которое соответствует изменению внутреннего неравновесного состояния системы, у которой есть свой внешний наблюдатель, но для которого система как целое покоится. А что внутри системы может изменяться с изменением внешнего времени - мы уже знаем. Это, в первую очередь, ЭНТРОПИЯ. И даже знаем, по какому закону изменяется внутреннее состояние системы, оно происходит в соответствии с принципом максимального переноса действия. То есть, - максимальной скорости перераспределения квантов действия по частицам в системе, чтобы получить в итоге максимальную энтропию. Напомним, что энтропия S в соответствии с больцмановской формулой S=k*lnW пропорциональна логарифму числа ВСЕВОЗМОЖНЫХ распределений квантов действия W по всем частицам в системе. Теперь понятно, что это внутреннее время невозможно определить явно как время внешнее, и остаётся довольствоваться его термодинамическим описанием. Возможно, именно по отношению к внутреннему времени Ровелли говорит, что его не существует, и в этом он по-своему прав.
А теперь продолжим чтение.
Время - не то, что мы о нем думаем
"То, что природа времени отличается от общепринятых представлений, которые есть у всех нас, стало ясно уже более столетия назад. Специальная и общая теории относительности сделали это очевидным."
"Возьмем, например, двое часов, убедимся, что они показывают в точности одинаковое время, положим одни из них на пол, а другие - на стол. Подождем полчаса и снова поместим их рядом. Будут ли они по-прежнему показывать одно и то же время? Как говорилось в главе 3, ответ будет отрицательный. Обычные наручные часы или те, что встроены в мобильный телефон, не обладают необходимой точностью, чтобы проверить этот факт. Однако в физических лабораториях по всему миру есть часы, имеющие точность, которая позволяет продемонстрировать возникающее расхождение: часы, оставленные на полу, идут медленнее, чем такие же часы, расположенные выше."
"Почему? Потому что время не течет одинаково повсюду в мире. В некоторых местах его поток быстрее, в других - медленнее. Чем ближе к Земле, где гравитация сильнее, тем медленнее течет время. Время ведет себя не так, как мы привыкли себе представлять."
"Мы не должны думать о времени так, словно где-то существуют великие космические часы, которые отмеряют жизнь Вселенной. Уже более 100 лет мы знаем, что о времени следует думать как о локальном явлении: каждый объект во Вселенной имеет свое собственное время, темп которого определяется локальным гравитационным полем."
"Но даже это представление о локальном времени перестает работать, когда мы принимаем в расчет квантовую природу гравитационного поля. Квантовые события в планковском масштабе больше не упорядочены ходом времени. Время, в некотором смысле, перестает существовать."
"Что означают слова о том, что времени не существует? Прежде всего, отсутствие временно́й переменной в фундаментальных уравнениях не означает, что всё становится неподвижным и что перестают происходить какие-либо изменения. Напротив, это означает, что изменения вездесущи. Вот только элементарные процессы не могут быть упорядочены вдоль привычной последовательности мгновений. В предельно малых масштабах, соответствующих квантам пространства, танец природы не подчиняется ритму, задаваемому одной дирижерской палочкой для всего оркестра: каждый процесс танцует независимо от соседей, следуя своему собственному ритму. Течение времени - это внутреннее свойство мира, оно рождается самим миром из отношений между квантовыми событиями, которые и есть мир и которые сами порождают свое собственное время."
Вот. Как мы и предполагали, у Ровелли появляется понятие "внутреннего времени"! Замечательно. Здесь мы находим одну общую точку соприкосновения во взгляде на дискретный квантовый мир, хотя и стоим на отличающихся позициях.
"Фактически несуществование времени не означает ничего особенно сложного. Давайте попробуем это понять."
Продолжение следует.