Звідки ми знаємо, що час існує?

Все наше життя регулюється годинниками, але те, що вони вимірюють, менш виразне. Як ми можемо бути певні?

Це пояснює професор космології в Інституті космології та гравітації Портсмутського університету Казуя Кояма, повідомляють в Інформаційній службі спільноти з досліджень та розробок (CORDIS) Європейської Комісії, передають OstanniPodii.com.

Вранці дзвонить будильник. Ви сідаєте на ранковий поїзд до офісу. Ви робите перерву на обід. Ви сідаєте на вечірній поїзд назад. Ви робите годинну пробіжку. Вечеряєте. Лягайте спати. Повторюєте. Святкуються дні народження, поминаються втрати. Народжуються нові країни, підіймаються та падають імперії. Все існування пов'язане з часом.

Але ми не можемо його побачити та не можемо доторкнутися. Звідки нам знати, що він дійсно є?

“У фізиці є те, що називається ідеєю "абсолютного часу", яка використовується для опису різних змін як послідовності подій”, - починає пояснення Кояма. “Ми використовуємо ньютонівську фізику для опису того, як рухаються речі, і в цьому час є важливим елементом”.

Досі класичне ньютонівське уявлення про час — де час постійний у всьому Всесвіті — є гарним наближенням до того, як люди сприймають час у своєму повсякденному житті. Ми всі сприймаємо час однаково та синхронізуємо наші годинники однаково, незалежно від того, де ми знаходимося у світі, чи то Лондон, Токіо чи Буенос-Айрес.

Немає часу без простору

Однак фізики зрозуміли, що насправді час може поводитись по-іншому та не так послідовно, як вважав Ньютон. “Коли ми говоримо про час, ми маємо думати також про простір — вони йдуть у комплекті разом”, - каже він. “Ми не можемо роз'єднати ці два поняття, і те, як об'єкт переміщається у просторі, визначає, як він сприймає час”.

Коротко кажучи, час, який ви відчуваєте, залежить від вашої швидкості переміщення в просторі як спостерігача — зазначено в спеціальній теорії відносності Ейнштейна, теорії про те, як швидкість впливає на масу, час і простір.

Крім того, згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, гравітація великого об'єкта може впливати на швидкість перебігу часу. Було проведено багато експериментів, які згодом довели це. Фізики навіть виявили, що чорні діри викривляють простір-час навколо себе завдяки своїм величезним гравітаційним полям. Кояма продовжує досліджувати цю теорію.

“Гарний, переконливий приклад, щоб зрозуміти все це — це подивитися на те, як ми використовуємо GPS”, - продовжує Кояма. “GPS працює завдяки мережі супутників, що обертаються навколо Землі. Вони розташовані на дуже великій висоті, і тому гравітація, яку вони відчувають, слабша. Тому час для них має йти швидше, ніж для нас на землі, де гравітація вища. Але оскільки супутники рухаються навколо планети на дуже високих швидкостях, це по суті допомагає сповільнити час, компенсуючи відсутність гравітації».

Розуміння того, як ці два ефекти працюють і впливають один на одного, потрібне для забезпечення правильного функціонування глобальної мережі GPS. І послідовна теорія часу, яка пояснює, як рухаються об'єкти, є найважливішим компонентом у цій справі. Отже, годинник не обманює нас: час існує поза нашим власним сприйняттям.

Чи можемо ми колись повернутися назад у часі?

Нарешті, питання про те, чи стануть колись можливими подорожі у часі, було також поставлено Коямі.

“Мені шкода вас розчаровувати, але для того, щоб подорож у часі стала можливою, нам доведеться відкрити абсолютно новий тип матерії, здатної змінювати кривину часу та простору”, - каже Кояма. “Така матерія повинна мати властивості, яких просто не існує в природі. Ми, фізики, твердо вважаємо, що повернутися у минуле просто неможливо, але фантазувати про це приємно”.