Когда читаешь библию, больше удивляешься неосведомленности бога, чем его всеведению.
Твен Марк

Путеводитель
Новости
Библиотека
Дайджест
Видео
Уголок науки
Пресса
ИСС
Цитаты
Персоналии
Ссылки
Форум
Поддержка сайта
E-mail
RSS RSS

СкепсиС
Номер 2.
Follow etholog on Twitter


Подписка на новости





Rambler's Top100
Rambler's Top100



Разное


Подписывайтесь на нас в соцсетях

fb.com/scientificatheism.org

vk.com/scientificatheism_org



Уголок науки / Вселенная

Оставить отзыв. (0)

Что есть время?

Что есть время?
7 февраля 00:25
Время – это реальность или условность? Возможно ли обратить ход времени техническим путем? О природе и свойствах времени, а также о связях времени с материей и пространством размышляют кандидат физико-математических наук Александр Коганов и доктор биологических наук Александр Левич.



Обзор темы

1. Уникальные свойства времени среди других явлений природы и социума.
1.1. Уникальность момента времени. Невозможность повторного воспроизведения момента времени. Связанная с этим трудность введения времени, как научного понятия: все объекты науки, кроме времени, обладают воспроизводимостью или повторяемостью. Именно на повторных и независимых проверках базировано установление достоверных свойств объекта наблюдения.
1.2. Время, как общая характеристика всех природных явлений. Кроме времени таким свойством обладает только пространство. Все остальные характеристики не являются обязательными для объектов и процессов в природе.
1.3. Регистрация событий всегда субъективна по некоторым параметрам. В естественных науках это ? условия наблюдений, приборная база, способ регистрации измерений и описаний явлений. В социальных науках это ? субъективные интересы наблюдателя или участника событий, степень его осведомленности, влияние на форму регистрации давления со стороны социума, в который входит регистратор.
1.4. Возможность несовместимых альтернативных трактовок событий, связанная с субъективностью регистрации. Выбор одной из альтернатив часто невозможен в силу невоспроизводимости момента события. Тогда объективность возможна только в форме перечисления и учета в логических построениях различных альтернатив. Возникает необходимость построения вариативного анализа с выбором для разных теорий различных совместимых друг с другом исходных посылок.
1.5. Время является одним из первичных чувств человека (о котором древние философы забыли, перечисляя пять главных чувств). Поэтому, кроме теоретических описаний времени, имеется непосредственная интуиция Времени. Кроме того, вся логика человека построена на развертке рассуждений во времени. Таким образом, на Время невозможен внешний взгляд. Любая модель времени при своей реализации в науке уже использует время, как свой компонент и конструкт. Тут кроется опасность получения логических “порочных” кругов.

2. Подходы к изучению Времени.

2.1. Философские концепции времени.

2.1.1. С точки зрения философии можно построить теорию, исходя из того, что время вторично по отношению особому свойству мира ? изменчивости . Человеку дано чувство изменения окружающего мира. А время тогда вводится, как мера происшедших изменений. При таком подходе для каждого человека время свое. Общая для многих людей мера времени возникает, если договориться о едином явлении, изменчивость которого будет принята за эталон хода времени. Так возникли часы. Это классическая реляционная концепция времени.
2.1.2. Имеется концепция первичности человеческого восприятия в феномене времени. Время трактуется, как упорядоченность в сознании воспринимаемых человеком событий. Общезначимое время возникает, как феномен коллективного сознания.
2.1.3. Некоторые философские системы считают время иллюзией . Неуловимость момента времени трактуется как аналог призрачности самого явления. В древности именно этот взгляд на время привел к сознательному изгнанию понятия времени из математических теорий.
2.1.4. Имеется взгляд на время, как на субстанцию , активирующую изменчивость в мире. Некоторые из таких учений носят религиозный характер (изменчивость, как проявление энергии божества). Такую роль играет, например, Шива в индуизме. Но эта концепция совместима и с научными представлениями.
2.1.5. Возможны различные взгляды на понятие момента времени. Момент можно трактовать, как наименьшую доступную наблюдению длительность. Такое понятие момента абсолютно на каждом этапе развития метрологии. Альтернативной концепцией является понятие момента, как совокупности незавершенных процессов, воспринимаемых вместе. Тогда момент обладает длительностью, зависящей от типа рассматриваемых процессов. Это позволяет говорить о десятках тысяч лет в одном моменте геологической истории, или о наносекундах в такте электронных схем.

2.2. Математические подходы к моделированию времени .
2.2.1. С точки зрения построения математических конструкций времени, можно стать на субстанциональный подход. Вводится гипотетическая субстанция, накопление или (альтернативно) расход которой влечет первичную изменчивость Вселенной. Свойства времени выводятся из свойств этой субстанции.
2.2.1.1. Некоторые сторонники этого подхода наделяют субстанцию времени энергией. В таких моделях Вселенная либо необратимо накапливает энергию, либо теряет ее. Так объясняется необратимость времени.
2.2.1.2. Другой вид субстанции связан с гипотетическим материальным носителем энтропии-информации, которая также имеет тенденцию необратимого изменения в консервативных системах. (А. П. Левич, 1998)
2.2.2. Основной математической моделью двадцатого века стала модель единого четырехмерного пространства-времени, оформленной как теория относительности (ТО).
2.2.2.1. В основе модели ТО лежит единая пространственно-временная геометрия Минковского . Она позволила эффективно объяснить многие явления изменения геометрических размеров и темпа протекания процессов при наблюдении их из разных систем отсчета. В этой модели время выступает как сектор четырехмерия с особой "времяобразной" геометрией. Само пространство-время выступает как своеобразная четырехмерная субстанция, трехмерные сечения которой часто отождествляют с особым агрегатным состоянием вещества ? физическим вакуумом. Необратимость времени в этой концепции не имеет объяснения и постулируется независимо. (А. Эйнштейн, 1905; Минковский, 1914; Гильберт, 1915)
2.2.2.2. С релятивистским подходом тесно связана модель пространства-времени как особой топологии в черырехмерии ? коническая индукция. В этой модели пространство-время наделяется особой системой окрестностей, конусами, для которой все возможные изоморфные преобразования совпадают с преобразованиями Лоренца. При этом необратимость хода времени для всех процессов, описанных в такой индукции оказывается теоремой. (А. В. Коганов, 1999)
2.2.2.3. Возможно получение ТО из представления о причинно-следственной упорядоченности событий , расположенных в четырехмерии. При таком подходе первично задается частичный порядок событий, а геометрия Минковского возникает как изометрия изоморфных преобразований этой упорядоченности. Необратимость времени тогда совпадает с постулатом необратимости причин и следствий.(Р. И. Пименов, 1989) .
2.2.3. Чисто реляционный подход к понятию времени .
Этот тип моделей исходит явно или неявно из представления о времени, как о параметре изменчивости явлений природы . Сама изменчивость описывается специальной системой уравнений, одним из параметров которой служит переменная, интерпретируемая, как измеренное время. На этой основе построены все механики семнадцатого - девятнадцатого веков. Свойства времени, вытекающие из таких моделей, совпадают со свойствами пространственной прямой. Особые свойства, такие как необратимость, приходится отдельно постулировать.
Промежуточное положение занимает общая теория относительности (ОТО), в которой сама метрика времени описывается системой уравнений вместе с другими параметрами. Для ТО характерно отношение ко времени, как к геометрической сущности (можно сказать ? субстанции), и, на ряду с этим, метрика времени ? реляционный параметр.
2.2.4. Неустойчивость, как референт необратимости времени .
Для объяснения необратимости времени в некоторых моделях используется тот факт, что процессы описанные устойчивыми уравнениями для прямого хода времени оказываются неустойчивыми для обратного хода. Так, например, ведет себя уравнение теплопроводности или диффузии.
Другой тип процессов неустойчив в будущее или в обе стороны. Это процессы, имеющие кризисные или катастрофические точки развития. В таких точках выбор траектории процесса случаен, и сам факт такого выбора предполагает необратимое время: при повторном проходе точки кризиса может быть произведен иной выбор.
2.2.5. Время в квантовой механике (КМ).
Математический аппарат КМ построен на интерпретации всех измерений, как усреднений по ансамблю. Иными словами, одноразовое измерение дает на микроуровне недостоверный результат, и только среднее по большому числу однотипных замеров дает достоверное значение измеряемой величины.
2.2.5.1. Поскольку момент времени принципиально не повторим, то в КМ отсутствует оператор измерения координаты времени. Можно измерять только длительности повторяемых реализаций одного процесса. Это одна из сложнейших проблем квантовой механики, поскольку числовую меру времени приходится брать из классической макрофизики. Фактически, это означает замену усреднения многократного эксперимента усреднением большого числа синхронных однотипных процессов , происходящих в макроскопических часах на микроуровне. Удовлетворительной теории этого измерения до сих пор нет.
2.2.5.2. Структура макроскопического времени в КМ может трактоваться как дискретная . Ячейкой является зона флюктуаций длительности процессов в силу принципа неопределенности. Внутри этой зоны невозможно измерять длительности. Поэтому теряет смысл и направленность времени. С другой стороны, границы этих ячеек сами не фиксированы. В этом смысле, время сохраняет непрерывность.

2.2.6. Вариативность или предопределенность будущего варьируется для разных моделей. Для ТО в ее классической форме будущее считается заранее фиксированным. До него только надо “дожить”. В парадигме КМ будущее считается случайно генерируемым по волновым функциям частиц во Вселенной. Связать ТО и КМ в этом пункте может только концепция ветвящегося будущего: все события на ветвях фиксированы, но выбор ветви случаен. Однако на этом пути имеются трудности. Легче всего они устраняются концепцией зоны первичного взрыва (сингулярности) из которой началось развитие вселенной и самого времени. Тогда имеется возможность осуществить ветвление будущего без противоречий.

3. Проблема обратимости времени .

Гипотетическая возможность изменения хода времени на обратный локально в некотором объеме пространства порождает проблему согласования причинных связей. Имеется несколько возможных трактовок обращения хода времени.
3.1. Буквальное обращение времени для материального тела означает его полное совмещение с самим собой в прошлом. Тогда сохранится и вся его дальнейшая эволюция. Такая трактовка совместима с принципом причинности и даже имеет физическую модель: прокручивание киноленты назад, с последующим повторным показом эпизода фильма. Однако такое обращение хода времени принципиально не может быть обнаружено никакими измерениями. Поэтому этот случай нет смысла рассматривать.
3.2. Обращение хода времени внешнего мира для наблюдателя, находящегося в данном объеме, при сохранении направления времени внутри объема. При такой трактовке возможно совмещение физического тела с самим собой в разных состояниях. Это очень сильное нарушение логики, и для анализа таких ситуаций современная физика не готова.
3.3. Обращение хода времени в форме туннельного эффекта (скачка в прошлое) или в форме разветвления времени с зацикливанием одной ветви на момент, предшествующий ветвлению (топология пространства с “ручками”). При такой модели возникает класс допустимых состояний всех процессов, которые должны быть согласованы по состоянию в точке склейки ветвей. Возникновение таких дополнительных ограничений может служить индикатором прохождения данного объема через точку склейки и сигналом к ожиданию появления точки разветвления времени. Такие конструкции совместимы с современными физическими теориями. Однако сами эти согласующие ограничения могут сделать невозможным перемещение во времени макроскопических тел без разрушения их структуры.


Возможные аспекты обсуждения темы

1. Природа времени, связь его сущности с измерением длительности.
2. Каковы свойства времени.
2.1. Время универсально или специфично для некоторых сущностей.
2.2. Дискретность или непрерывность хода времени.
Объективный и субъективный аспекты этой проблемы.
2.3. Объективна ли направленность хода времени?
2.4. Возможно ли обратить ход времени техническим путем?
2.5. Вариативность будущего: иллюзия или реальность?
2.6. Одномерно или многомерно физическое время?
2.7. Как трактовать понятие равномерности хода времени?
3. Как понимать вневременное бытие? Связь с искусством и религией.
4. Смысл изучения времени. Необходимость создания моделей времени.
4.1. Какими бывают модели времени.
4.2. Наука? Философия? Метафизика? Натурфилософия?
4.3. Адекватна ли математика задаче моделирования времени?
Математические подходы к таким моделям.
4.4. Что значит экспериментировать со временем?
4.5. Можно ли вводить парадигму открытого генерируемого Времени Вселенной?
5. Подходы к изучению времени.
5.1. Время ? реальность или условность.
5.2. Время ? это отношение между событиями (реляция) или независимая субстанция?
5.3. Связь времени и материи.
5.4. Реальна ли связь времени и пространства?
5.5. Время и энергия.
5.6. Время и энтропия.
5.7. Время и причинность.
6. Время в общей картине мира.
6.1. Связь феномена времени с явлением жизни.
6.2. Можно ли говорить о происхождении времени, его становления и течения.
6.3. Как понимать различие собственных времен у разных наблюдателей? 6.4. Почему все сущее бренно?
6.5. В каком смысле следует трактовать идею машины времени? Осуществима ли она?
7. Измерение времени.
7.1. Эталоны равномерности.
7.2. Принцип неопределенности, как неустранимая погрешность.
7.3. Изменение наблюдаемого темпа процессов при движении.


Библиография

Библиотека Института исследований времени: www.chronos.msu.ru
Конструкции времени в естествознании: на пути к пониманию феномена времени. М.: МГУ, 1996.
Аксенов Г. П. Причина времени. М.: Эфиториал, 2000.
Аристов В. В. Статистическая механика и модель описания пространства-времени. М., 1999.
Владимиров Ю. С. Реляционная теория пространства-времени и взаимодействий. М.: МГУ, 1996; 1998.
Коганов А. В. Индукторные пространства и процессы//ДАН. 1992. Т. 324. № 5.
Коганов А. В. Индукторные пространства, как средство моделирования/Вопросы кибернетики: алгебра, гипергеометрия, вероятность, моделирование. М., 1999.
Коганов А. В. Эталонные основы математического языка: Интегральная геометрия, математические модели, понимание изображений. М.: НИИСИ РАН, 2001.
Коганов А. В. Аксиоматика индукторных пространств, внутренние изображения групп. Интегральная геометрия, математические модели, понимание изображений. М.: НИИСИ РАН, 2001.
Лебедев А. Неоднозначное мироздание: Апокрифические размышления о Стрелах Времени. Кострома, 2000.
Левич А. П. Время ? субстанция или реляция? Отказ от противопоставления концепций//Философские исследования. 1998. №1.
Левич А. П. Природные референты течения времени: становление как изменение количества субстанции//Философия науки. М.: ИФ РАН, 2000. Вып. 6.
Левич А. П.. Рождение парадигмы открытого генерируемого "временем" Мира//Вопросы философии. 2002 (в печати).
Macey S. L.. Encyclopedia of Time. New York, London: Garland Publishing, 1994.

Тема № 69
Эфир 7.02.2002
Хронометраж 1:17

Источник: Программа А. Гордона
Оставить отзыв. (0)

111


Создатели сайта не всегда разделяют мнение изложенное в материалах сайта.
"Научный Атеизм" 1998-2013

Дизайн: Гунявый Роман      Программирование и вёрстка: Muxa