Время – совсем не то, чем кажется. Карло Ровелли

Итальянский физик-теоретик и популяризатор науки Карло Ровелли в 2010 году основал в Центре теоретической физики Марсельского университета (Франция) группу по изучению квантовой гравитации. В 2017 году вышла его книга «Как устроено время» (L’ordine del tempo), которая испытывает на прочность устоявшиеся представления о самом дорогой ресурсе каждого смертного в поэтичной, очаровательной и остроумной манере. Публикуем перевод фрагмента книги, опубликованного в  The Guardian.

Быстрее в горах, чем на уровне моря

Я останавливаюсь и ничего не делаю. Ничего не происходит. Я ни о чем не думаю. Я прислушиваюсь к тому, как проходит время. Оно поглощает нас. Мы существуем во времени, как рыба существует в воде. 

Быть – это непременно быть во времени. Его торжественное звучание окутывает нас, смущает, пугает и убаюкивает.

Вселенная разворачивается в направлении будущего, затягивается временем и существует в зависимости от того, как оно устроено. Что может быть более универсальным и очевидным, чем эта его текучесть?

Реальность заметно отличается от того, чем она нам кажется.

Нам кажется, что Земля плоская, но на самом деле она сферическая. Нам кажется, что Солнце вращается в небе вокруг нас, но на самом деле это мы вращаемся вокруг него. И время – совсем не то, чем кажется.

Начнем с простого факта: время течет быстрее в горах, чем на уровне моря. Разница небольшая, но ее можно измерить с помощью точных хронометров. 

Замедление можно обнаружить между уровнями, расположенными на расстоянии нескольких сантиметров: часы, размещенные на полу, движутся немного медленнее, чем те, что на столе.

Замедляются не только часы. Внизу все процессы замедляются. Представим двух друзей, один из которых живет на равнине, а другой собирается жить в горах. Они не виделись много лет и вот снова встретились: тот, кто остался внизу, прожил меньше, постарел меньше, маятник его подвесных часов колебался меньшее количество раз. В его распоряжении было меньше времени на выполнение собственных задач. Внизу просто меньше времени, чем на высоте.

Время эластично

Эйнштейн понял эту разницу еще за столетие до того, как появились часы, достаточно точные, чтобы измерить ее. Он представил, что Солнце и Земля вместе изменяют пространство и время, окружающие их, так же, как выталкивает воду погруженное в нее тело. Эта модификация структуры времени влияет, в свою очередь, на движение тел, заставляя их «падать» друг другу навстречу.

Что означает «изменение структуры времени»?

Масса замедляет время вокруг себя. Земля является большой массой и замедляет время в большей степени на равнинах и в меньшей степени в горах, так как равнины ближе к ней. Вот почему друг, который находится на уровне моря, стареет медленнее. То, что вещи падают, связано с этим замедлением времени. Когда время проходит равномерно, в межпланетном пространстве вещи не падают.

Они плавают. С другой стороны, здесь, на поверхности нашей планеты, движение вещей естественно направлено туда, где время движется медленнее.

Это как когда мы бежим по пляжу, чтобы нырнуть в море, сопротивление воды на наших ногах заставляет нас лететь в волны головой вперед. Предметы падают вниз, потому что там – внизу – время замедлено Землей.

В физической лаборатории часы на столе и на других поверхностях имеют разную скорость. Какие из них показывают реальное время? Вопрос не имеет смысла. Есть два времени, которые изменяются относительно друг друга. И ни одно из них не является более реальным, чем другое. Но двумя временами все не ограничивается. Их легион – свой для каждой точки в пространстве. Общая величина «времени» – как паутина.

– Как долго длится навсегда?– спрашивает Алиса.
– Иногда только одну секунду, – отвечает Белый Кролик.

По своему опыту мы знаем, что время эластично. Иногда часы летят, как минуты, а бывает, что угнетающе тянутся, как часы.

Но перед тем, как Эйнштейн выдвинул свою теорию, откуда, черт возьми, взялась эта идея, что время всюду движется с одинаковой скоростью?

Проблему синхронизации не решить

На протяжении веков мы разделяли время на дни, а дни на часы. 

Само слово «время» происходит от индоевропейского корня di или dai, что означает «разделить». 

Впрочем, в течение большинства этих веков часы были длиннее летом и короче зимой, потому 12:00 показывали время между рассветом и закатом солнца (первый час был рассветом, а 12-й – заходом солнца независимо от сезона).

Солнечные часы, песочные и водяные уже были распространены в древнем мире, в Средиземноморском регионе и в Китае, но они не играли принципиально важной роли в организации повседневной жизни до XIV века, когда в Европе начали использовать механические часы.

Города и села строили церкви с часами на колокольнях, чтобы задать ритм коллективной деятельности. Так началась эра регулирования времени с помощью часов.

Часы якобы служат нам для того, чтобы указывать одно и то же время. Но эта идея возникла не так давно. На протяжении веков, пока люди ездили на лошадях, в каретах ходили пешком, не было оснований синхронизировать во времени одно место с другим. Существовал весомый повод не делать этого. В полдень, по определению, солнце в зените. Каждый город и село имели солнечные часы, которые регистрировали момент, когда солнце было в зените, позволяя регулировать часы на колокольне так, чтобы все видели. Но солнце не достигает этой точки одновременно в Венеции, Флоренции или Турине, потому движется с востока на запад.

В XIX веке изобрели телеграф, распространилось железнодорожное сообщение, возникла потребность как-то связать хронометры различных пунктов. Но как составить адекватное расписание поездов, если на каждой станции время идет по-своему?

США первыми осуществили попытку стандартизировать время. Сначала предложили установить универсальный час для всего мира, однако это предложение не получило достаточной поддержки, потому что люди привыкли к местному времени.

В 1883 году удалось достичь компромисса, мир поделили на часовые пояса, тем самым стандартизировав его в каждой зоне (таким образом расхождение между 12-м часом на часах и местным временем ограничивается максимум 30 минутами).

Вряд ли только совпадением является тот факт, что прежде, чем получить должность в университете, молодой Эйнштейн работал в Швейцарском патентном ведомстве, занимаясь как раз патентами, касающимися синхронизации часов на вокзалах. Прошло всего несколько лет между тем, как человечество договорилось синхронизировать часы, и тем моментом, когда он осознал, что реализовать этот план в полной мере невозможно.

Время – это часть сложной геометрии, переплетенной с геометрией пространства, а его текучесть – лишь иллюзия. События, которые происходят в мире, не формируют упорядоченную очередь, как это делают англичане, они хаотично толпятся, как привыкли итальянцы.                                 

Читайте также: Часы, которые изменили смысл времени

 «Известный автор маргинального труда». В чём ошибка Николая Козырева?