Древние приписывали ему сорок доказательств для защиты учения о единстве сущего (против множественности вещей) и пять доказательств его неподвижности (против движения). Из них до нас дошло всего девять. Наибольшей известностью во все времена пользовались зеноновы доказательства против движения; например, «движения не существует на том основании, что перемещающееся тело должно прежде дойти до половины, чем до конца, а чтобы дойти до половины, нужно пройти половину этой половины и т. д.» Другими словами, если в каждый момент времени полета стрелы можно четко указать ее координаты, то она покоится в каждой точке своей траектории. В таком случае, как происходит движение и как оно возможно?

Так можно изложить известную апорию Зенона. Действительно, определённость координат в каждый момент времени не позволяет уловить, каким образом возможно изменение координат, то есть движение.

Здравый смысл отсылает нас к времени, утверждая, что движение осуществляется именно в нем. Таким образом, импульс, который имеет стрела, скорее не пространственный вектор (в пространстве движение невозможно), а временной или, вернее, пространственно-временной. Он может быть построен как вектор в четырехмерном пространстве Минковского для каждой точки пространства-времени и, таким образом, очерчивает мировую линию стрелы.

С другой стороны, само течение времени является совершенно непонятным процессом. Почему, собственно, время течет? Является ли его течение первоосновой, благодаря которой возможны процессы как таковые, или само время является следствием некоего ПЕРВОПРОЦЕССА, лежащего в основе всех процессов вообще и служащего основанием и способом СУЩЕСТВОВАНИЯ?

ВРЕМЯ (философское), форма последовательной смены явлений, состояний материи; смотри Пространство и время.

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ, философские категории. Пространство — форма существования материальных объектов и процессов (характеризует структурность и протяженность материальных систем); время — форма последовательной смены состояний объектов и процессов (характеризует длительность их бытия). Пространство и время имеют объективный характер, неразрывно связаны друг с другом, бесконечны. Универсальные свойства времени — длительность, неповторяемость, необратимость; всеобщие свойства пространства — протяженность, единство прерывности и непрерывности.

Классическая физика XIX столетия, как известно, рассматривала время как нечто абсолютное, единое для всей Вселенной, не зависящее от материи. С появлением теории относительности Эйнштейна выяснилось, что никакого абсолютного времени не существует. Время тесно связано с материей. Если бы исчезла материя, подчеркивал Эйнштейн, вместе с ней исчезли бы пространство и время.

Итак, основное заключение теории относительности, относящееся к различному ходу времени в движущихся друг относительно друга системах отсчета: время в движущейся системе отсчета течет медленнее, чем время в неподвижной системе отсчета. Пример: радиоактивное ядро, летящее с большой скоростью относительно неподвижных приборов, установленных в лаборатории, живет дольше другого такого же ядра, неподвижного в лабораторной системе отсчета. Этот факт подтверждается ежедневно в сотнях экспериментов, проводимых во всём мире.

Повторим еще раз: «здравый смысл» очень хочет предположить, что что-то случилось не с самим временем, а с часами, в данном случае с радиоактивным ядром. Но если замедляются любые часы: любое время распада различных частиц, любые колебания световой волны, связанной с испусканием света различными атомами и т. д., - то остается сказать, что замедляется само время. Заметим между прочим, что замедляются и биологические процессы, ведь в конечном счете они связаны с различными химическими реакциями, которые замедляются точно так же, как радиоактивные распады или частота колебаний световой волны'. Действительно замедляется не что иное, как само время.

У практически здоровых людей в состоянии эмоционального напряжения могут изменяться восприятие времени, скорость двигательных реакций и опознавание образа.

В тех случаях, когда человек попадает в крайне опасную ситуацию, связанную с непосредственной угрозой Жизни, как это бывает в профессиональной деятельности пилотов и водителей наземного транспорта, или во время соревнований и тренировок по техническим видам спорта, речь идет уже не только об изменении в малых пределах длительности «индивидуальной минуты», но и об изменении самого масштаба времени.

Что касается субъективного замедления течения времени, то исследование этого феномена проводилось на летчиках, которые не подозревали, что ведут самолет с двойным управлением. Неожиданно для пилота выключалась приборная доска, а самолет бросали в пике, то есть через 40 секунд он должен был бы врезаться в землю. Многочисленные скрытые телекамеры фиксировали каждое движение испытуемого летчика.

Было выявлено три типа реакций:

Паника и паралич деятельности (пилот бросал управление); поиск выхода «методом тыка» (пилот беспорядочно дергал ручки управления, этим методом можно было вывести самолет в нужное положение примерно в течение двух минут); мгновенное верное решение (пилот сам выводил самолет в нужное положение за несколько секунд).

На вопросы «Почему и как пилот принял верное решение?» и «Сколько времени прошло, прежде чем был окончен маневр?», все удачно выполнившие задание летчики ответили однозначно: «Перебрал в уме варианты, прошло около двух минут». Значит, для них прошло две минуты, а телекамеры запечатлели время в несколько секунд.

Следовательно, в условиях, когда имеется высокая мотивация принятия решения и конечная цель его ясна, включается механизм, обеспечивающий мгновенность решения. Решение принимается за счет одновременного параллельного (а не последовательного, как обычно) рассмотрения вариантов. При этом в сознании фокусируется только тот единственный вариант (если он достигнут!), который совпал с моделью идеального результата.

Таким образом, хотя скорость процессов переработки информации может не меняться, за счет процесса «параллельного анализа» человек имеет дело как бы с другим масштабом растянувшегося для него времени.

В XVIII веке на Сицилии в городке Таконе жил уважаемый ремесленник Альберто Гордони. 3 мая 1753 года ремесленник шел по двору замка и вдруг неожиданно исчез на ровном месте, «испарился» на глазах жены, графа Занетти и Нескольких других сограждан. Изумленные люди перекопали все вокруг, но не нашли никакого углубления, куда можно было бы провалиться…

Ровно через 22 года Гордони появился опять, возник в том же самом месте, откуда исчез во дворе имения. Сам Альберто утверждал, что он никуда не исчезал, поэтому его поместили в дом для умалишенных, где только через семь лет с ним впервые заговорил некий врач, отец Марио.

У ремесленника до сих пор сохранялось ощущение, что между его «исчезновением» и «возвращением» прошло совсем немного времени…

Этому врачу Гордони рассказал, что прошёл по какому-то тоннелю к белому свету и встретился там с необычным существом женской внешности. Кроме того он наблюдал там множество загадочных механизмов и других необъяснимых вещей. А существо сообщило ремесленнику, что он провалился в трещину времени, откуда очень трудно выбраться. И всё же ему удалось это сделать.

Отец Марио ему поверил и попросил Гордони показать то место, о котором он рассказал. И когда они подошли к этому злополучному месту, ремесленник сделал несколько шагов вперёд и вновь исчез. Но теперь уже на всегда.

Возможно ли путешествие во времени — в будущее или прошлое? При этом сразу заметим, что речь здесь фактически пойдет о возможности путешествия на космическом корабле со скоростью, близкой к скорости света. Вернувшись из такого путешествия, можно «выиграть» во времени: проведя в корабле, скажем, 10 лет, можно возвратиться на Землю, где прошло 100 лет. Это, конечно, можно интерпретировать как «путешествие во времени».

В этом, и только в этом, смысле современная наука допускает путешествия в будущее.

Что касается путешествия в прошлое, то оно в принципе невозможно, так как приводит к логическому противоречию. Популярная формулировка этого противоречия состоит в том, что, совершив путешествие в прошлое, к моменту до своего рождения, можно убить своего отца и тем самым никогда не родиться.

Однако, есть и другая, более научная, формулировка — почему невозможно вернуться в прошлое.

Поскольку в мире Эйнштейна — Минковского время и пространство равноценные координаты, возвращаемся мы в покинутую нами точку пространства легко и постоянно. Но не даром, за возврат в пространстве (так же, как и за движение вперёд) мы заплатим временем. Мы вернулись туда же, но не тогда же, а позже, в другое время. Тем самым вернулись уже в иную мировую точку. Если теоретически мы могли бы двинуться по временной координате назад, в прошлое, то должны были бы за это тоже заплатить. Заплатить пространством, тоесть попали бы в другую точку Вселенной, где-то вне земной поверхности, и к тому же, весьма вероятно, кем-то уже занятую, что привело бы к немедленной гибели.

А теперь снова вернёмся к вопросу об относительной реальности путешествия в будущее на космическом корабле.

Для того чтобы получить заметный выигрыш во времени, необходимо путешествовать со скоростью, близкой к скорости света. Для этого необходимо ускорение, обеспеченное работой двигателя ракеты, длящееся достаточно долгое время. Насколько долгое? Может быть, нужны миллионы лет, чтобы достигнуть скорости, близкой к скорости света?

Пользуясь теорией относительности, можно показать, что если ускоряться в ракете с ускорением земного тяготения 3,5 года, то по часам, прошедшим на Земле, пройдет 15 лет. При скоростях, еще более близких к скорости света, разница становится гораздо более впечатляющей. Так, например, если время ускорения для пассажиров ракеты равно 10 годам, то на Земле пройдет 11 500 лет!

Итак, с точки зрения нормальной продолжительности человеческой жизни путешествие со скоростью, близкой к скорости света, представляется хотя и длительным, но возможным.

Представим себе улетающую от Земли ракету с пассажирами, лабораторными приборами и т. д. Поскольку абсолютно все процессы в ракете замедляются одинаково, пассажиры космического корабля не почувствуют никаких аномалий, связанных с необычным ходом времени. Они будут вставать, например, в 7 часов утра, ложиться в 12 ночи, в середине дня тратить час на обед и т. д. И стареть они будут совершенно нормально: за 10 лет тридцатилетний человек станет сорокалетним. И только если отслеживать происходящее в корабле по часам на Земле, мы обнаружим, что за 10 лет путешествия на ракете на Земле прошло, скажем, 20 лет. При всей парадоксальности этого вывода трудно немедленно указать на какое-нибудь логическое противоречие.

Действительно, если рассматривать путешествие в будущее в подобном контексте, то оно, в самом деле, вполне возможно. Однако, повторюсь в очередной раз, что это путешествие будет происходить не во Времени, а в пространстве за счёт замедления движения всех процессов в ускоряющемся космическом корабле. Всё дело именно в ускорении и в тех перегрузках, которые испытывают при этом живые и неживые объекты.

Представим себе, что после длительного путешествия ракета возвращается на Землю. Какой из братьев окажется старше: тот, который оставался на Земле, или брат-путешественник? Здесь, конечно, опять ответ должен быть однозначным, и таковым он и является — брат, оставшийся на Земле, будет старше.

Ответ состоит в том, что во время какой-то части путешествия братья не движутся друг относительно друга равномерно. Путешествие неизбежно должно включать участки ускорения и замедления ракеты. На этих участках положение братьев-близнецов не будет эквивалентным.

Среди различных возможных систем отсчета в природе выделены так называемые «инерциальные системы отсчета». Определение «инерциальной системы» состоит в том, что в ней предоставленное самому себе тело, то есть тело, на которое не действуют никакие внешние силы, сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

«Ускоренные системы» движутся с ускорением относительно инерциальных систем. Предоставленные самим себе тела в этих системах не сохраняют состояние покоя или равномерного движения. Земля с очень хорошей точностью является инерциальной системой. Тормозящая и ускоряющаяся ракета — нет. В этом и состоит несимметрия между братьями. брат-путешественник на некоторых участках траектории находится в ускоренном состоянии отсчета.

Специальная теория относительности имеет дело только с инерциальными системами и равномерным движением. Общая теория относительности описывает ускоренное движение.

Для нашего случая заключение общей теории относительности состоит в следующем.

В течение интервалов ускорения и торможения ракеты время в ракете течет медленнее, чем на Земле. При подведении окончательного баланса времени — определении полного времени путешествия этими промежутками пренебречь нельзя. На первый взгляд это может показаться странным, так как кажется, что эти промежутки времени могут быть сделаны сколь угодно малыми по сравнению с длительным временем путешествия с равномерной скоростью. Это, однако, не так, потому что, согласно общей теории относительности, эффект замедления времени в ускоренной системе координат зависит от расстояния между часами, показания которых сравниваются друг с другом. Чем дальше ускоряемые часы от часов, находящихся в инерциальной системе, тем больше будет эффект.

А вот это уже не факт. При чём тут расстояние, если земные и бортовые часы ракеты были синхронизированы на Земле перед стартом. Конечно, если бы такая синхронизация производилась на расстоянии 1 000 000 км., то разница между часами составила бы минимум 3 секунды. Но это не повод, чтобы ставить замедление «времени» на борту ракеты в зависимость от увеличения расстояния между двумя системами отсчёта. Мы можем говорить о разнице в ходе часов на Земле и в ракете только при условии ускоренного движения одной из систем отсчёта. То есть, чем дольше летят ускоряемые часы относительно часов, находящихся в инерциальной системе, тем больше будет эффект «замедления Времени».

Читая фантастические произведения о межзвёздных путешествиях к другим мирам, меня всегда привлекала идея так называемых гиперпространственных прыжков, или гипердрайва. Обычно этот процесс описывается как прорыв звездолёта в некое подпространство, где не действуют привычные физические законы, и откуда по прошествии нескольких секунд, минут или часов корабль выходит в привычное космическое пространство за сотни и тысячи световых лет от точки входа. Однако, лишь редкие писатели фантасты выдвигают по поводу этих гиперпрыжков хоть какие-то научные теории, пусть даже ошибочные. Я считаю, что такое перемещение или нечто похожее действительно возможно при определённых обстоятельствах.

Известно, что общая теория относительности предполагает наличие искривлённого пространства вблизи больших масс материи.

Учитывая аналогию возникающих в неинерциальных системах отсчета сил инерции с гравитационными, А. Эйнштейн предположил, что массивные тела вызывают вокруг себя локальное искривление четырехмерного пространства-времени.

Релятивистская теория гравитации удовлетворяет принципу соответствия (в пределе малых масс и скоростей из нее непосредственно выводится закон Всемирного тяготения Ньютона). В то же время уравнения гравитации предсказывают ряд наблюдаемых эффектов, необъяснимых с позиций классической физики:

1. Прецессия эллиптических орбит планет, движущихся в поле сферических тел (зарегистрирована у ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия).

2. Эффект «абсолютного» замедления времени в гравитационном поле или при ускоренном движении (зарегистрирован по измерению времени распада нестабильных ядер и «красному смещению» световых волн в гравитационном поле).

3. Искривление лучей света вблизи массивных тел, отличное по величине от эффекта, предсказываемого классической теории (наблюдается по изменению видимого положения звезд вблизи края Солнца).

Исходя из третьего примера, подтверждённого некоторыми данными, предположим, что наш звездолёт достиг максимально возможной для материальных объектов скорости в космическом вакууме. Его скорость приближена к скорости света, но не достигает её. При этом масса звездолёта многократно возрастает. А значит, пространство вокруг него начинает искривляться, благодаря мощному гравитационному полю.

Предположим так же, что звездолёт будущего оснащён какой-либо установкой, способной поглощать энергию из вне. Например, с помощью некого генератора поля аннигиляции он сможет превращать космическое пространство (атомы газа и других веществ) в энергию за счёт реакции аннигиляции, одновременно образуя вокруг звездолёта своеобразный плазменно-энергетический кокон. Внутри «кокона» должна образоваться новая среда, как при эффекте кавитации. Например, физический вакуум, существование которого теоретически доказано. Одновременно, внешний источник энергии мог бы позволить звездолёту достичь скорости света. Но что же будет с ним дальше?…

Могу предположить три варианта развития событий.

1. Звездолёт, окружённый плазменно-энергетическим коконом, находясь в среде физического вакуума, спокойно превышает скорость света и продолжает лететь с ускорением в дальние дали. При этом, сам звездолёт становится ни видим для внешнего наблюдателя, но его световой фантом будет лететь далеко позади настоящего звездолёта, как звуковой след движется позади сверхзвукового самолёта.

2. Звездолёт достигает скорости света в пустоте космического вакуума. Масса корабля возрастает до такой степени, что пространство вокруг него сильно искривляется или «свёртывается» подобно ленте Мёбиуса. Таким образом, звездолёт просто исчезает из поля зрения внешнего наблюдателя. Но он снова появится в зоне видимости, как только его скорость и масса уменьшатся до определённой степени, и пространство вокруг корабля снова «развернётся».

3. Звездолёт достигает скорости света в пустоте космического вакуума. Масса корабля, окружённого защитно-силовым полем, становится критической, но пространство вокруг него не просто «свёртывается», а как бы «прорывается» вспышкой света. Таким образом, звездолёт исчезает из поля зрения внешнего наблюдателя и попадает в подпространство. Действующие в гипотетическом гиперпространстве законы могут быть не подходящими для постоянного пребывания там цельного материального объекта. Поэтому звездолёт, в любом случае, через какой-то промежуток Времени будет выброшен обратно в обычный космос.

Вопрос только в том, где после этого окажется наш звездолёт? В какой точке вселенной. У соседней звезды или в другой галактике. Возможно, это будет зависеть от продолжительности полёта в искривлённом пространстве или в гиперпространстве. А может, ещё от каких-то иных факторов. В любом случае, в ходе таких полётов будет происходить и путешествие в будущее, так как часы на борту звездолёта и все остальные процессы будут идти медленнее, чем такие же часы на Земле.

Как бы там ни было, все представленные варианты имеют право на существование, и они дают теоретический шанс будущим поколениям на межзвёздные путешествия.

Под импульсом материальной точки релятивистская механика понимает не просто произведение массы материальной точки на ее скорость, а произведение массы на частное от деления скорости на некоторую функцию, зависящую от квадрата отношения скорости материальной точки к скорости света в пустоте.

Из новых уравнений механики с очевидностью следует, что скорость материальной точки никогда не может достигнуть скорости света в пустоте. Таким образом, скорость света в пустоте оказывается верхним пределом скорости передачи энергии в пространстве.

Материальное тело, покоящееся относительно некоторого наблюдателя, обладает в системе координат, связанной с этим наблюдателем, энергией, равной произведению массы покоя на квадрат скорости света. Но если тело начинает двигаться, то его масса возрастает. При приближении скорости тела к скорости света она стремится к бесконечности. Это еще раз указывает на то, что никакому материальному телу с массой покоя, отличной от нуля, невозможно сообщить скорость, равную или тем более превышающую скорость света в пустоте. Эйнштейн обобщил этот результат, показав, что всякое материальное тело, обладающее некоторой массой (измеренной каким-либо наблюдателем), имеет, с точки зрения того же самого наблюдателя, энергию, равную произведению измеренной им массы на квадрат скорости света.

Размышляя над свойствами «кротовых нор» и приключениями героев научно-фантастического романа Сагана, американский астрофизик Торн и его коллеги придумали космическую конструкцию машины времени, позволяющую путешествовать в любых направлениях во времени — в будущее, в прошлое, куда угодно.

Машина соединяет «кротовой норой» два космических вокзала — Альфа и Бета, расположенных где-то между Землей и Марсом на сравнительно близком расстоянии друг от друга. Скажем, на расстоянии, которое можно за пару часов преодолеть на обычной ракете, а если воспользоваться «кротовым тоннелем», то из Альфы в Бету можно спокойно попасть за одну две минуты. В космических масштабах экономия времени не так уж велика, но не в ней дело. Машина Торна предназначена для путешествий во времени, а не в пространстве, и в этом ее отличие от открытой героями романа Сагана транспортной системы Космических Предтечей.

Допустим далее, что так же, как на железных дорогах и аэродромах, на космических станциях установлено единое мировое время. Пусть, например, стенные часы и наши ручные хронометры, когда мы прощаемся с друзьями и входим в люк «кротовой нноры» на станции Альфа, показывают ровно полночь — ноль часов. Такое же время и настенных часах вокзала станции Бета. Выглянув на этой станции из тоннеля, мы зафиксируем на наших хронометрах и на вокзальных часах несколько минут первого. Однако открывать люк и выходить из «норы» мы не будем — нас ждет еще одна важная особенность машины Торна.

Мы уже знаем, что входное и выходное отверстия «кротовой норы» представляют собой воронкообразные искривления пространства. А теория Эйнштейна говорит, что пространственные искривления всегда сопровождаются возникновением гравитационного поля, то есть им всегда сопутствует определенная энергия, а следовательно, и масса (вспомним еще раз формулу, связывающую массу с энергией). Другими словами, воронка «кротовой норы» на станции Бета — это закрытый шарообразным металлическим люком сгусток силового поля, который ведет себя подобно массивному телу. Его можно привести в движение сначала ускорить, затем замедлить и вернуть на место. Для этого можно использовать, например, силу тяготения астероида с укрепленными на нем реактивными двигателями.

Воронка «кротовой норы» будет следовать за ним, как железная гайка за магнитом. Вспомним теперь, что движущиеся часы отстают от неподвижных. Поэтому, когда мы, совершив путешествие в кабине разогнанного до больших скоростей конца «кротовой норы», вернемся на исходное место и выйдем на вокзале станции Бета, наши часы покажут меньшее время, чем вокзальные.

Пусть скорость и время движения были таковы, что наши ручные часы показывают ровно час, а вокзальные часы на станциях Альфа и Бета — полдень. Это означает, что мы сдвинулись в будущее на целых одиннадцать часов.

И вот тут мы подходим к самому главному. Сдвиг в будущее произошел лишь во внешнем пространстве, где от Альфы к Бете и обратно летают обычные ракеты. Если же смотреть сквозь «кротовую нору», то никакого сдвига нет, ведь наши ручные хронометры и стенные часы на вокзале Альфа все время оставались неподвижными относительно друг друга («нора» передвигалась, но внутри нее никакого движения не было) и должны поэтому показывать одинаковое время. Иначе говоря, мы видим сразу два состояния вокзала Альфа: в бинокль из люка тоннеля на станции Бета наблюдаем за тем, что происходит там в полдень, а через тоннель рассматриваем события, происходившие там в час ночи. «Кротовая нора» соединяет теперь разделенные одиннадцатью часами прошлое и настоящее станции Альфа.

С точки зрения здравого смысла этому трудно поверить — одно и то же место, но сразу в два различных момента времени!

В современной науке и философии есть представление о том, что:

1. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Течение абсолютного времени изменяться не может.

2. Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая постигаемая чувствами внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как- то: час, день, месяц, год.

2. Н. Непомнящий. «Время — назад.» Москва. «АСТ» 2000.