Техника - молодёжи 1986-10, страница 25
РЕЯЛь И ОГО ИДЕаЛ р Ч О ГО D>P£MEHM ВРЕМЕНИ Физику можно определить как «элиминацию» явлений из реального времени. Рассматривая объекты, не зависящие от времени,— статические или такие, которые повторяются при воспроизведении начальных условий, ученые могут делать свои «предсказания», принципиально отличные от предвидения. Первые совершаются в идеально математическом времени, а вторые — в реальном физическом времени. И. Ньютон включил в идеальную математику «абсолютное» время, очистив его от такого неотъемлемого свойстве реальной жизни, как необратимость. После этого стала возможной классическая механика, в которой координаты идеальных тел в «абсолютном» пространстве сопоставляются с показаниями часов, отсчитывающих «абсолютное» время, не зависящее ни от объектов, ни от процессов реального мира. Платой за такой противоестественный симбиоз стал парадокс обратимости времени, согласно которому любой механический процесс может быть обращен вспять. Но, как выяснилось, такая «машина времени» возможна только в системе, в принципе недоступной наблюдению... Связать классическую механику с реальными изучаемыми системами можно с помощью так называемых начальных усло- ОБРАТИМОЕ ВРЕМЯ НЬЮТОНА «Эллины, так же как древние восточные мыслители Египта, Индии, Халдеи, считали человечество и мир очень древними и исчисляли историческое время десятками и сотнями тысяч лет,—уписал в своих «Размышлениях натуралиста» академик В. Вернадский. — Допускались бесконечность времени и повторяемость одних и тех же событий, предметов, людей через сотню и больше тысяч лет... В эпоху Плотина (III век.— Г. С.) начало все больше и больше приобретать значение еврейско-христианское представление о малой длительности и конечности человеческого существования и всего Мира... В эпоху Плотина миллионами людей ожидался как реальное явление конец Мира — прекращение времени». И представляется не случайным, что именно в Западной Европе, именно в начале XI века и именно священником (аббатом Гербертом, позднее ставшим папой Сильвестром II) были изобретены механические колесные часы с боем. А через несколько столетий на башнях тысяч соборов, церквей, крепостей появились часы, бой которых — эти «глухие стенания времени» — должен был напоминать об убегающем времени и приближении конца мира и судного дня. Поначалу шкала этих часов была неравномерной: светлое и темное время суток делилось на равное число «часов времени», длительность которых менялось в течение года. Но с 1345 года, когда для удобства астрономических наблюдений астрономы разделили сутки на 24 часа, начала складываться современная система измерения времени с равномерной шкалой часов. И не в последнюю очередь это чисто техническое достижение утвердило тогдашних философов во мнении, что время непрерывно и однородно и потому может быть уподоблено линии... вий, позволяющих как бы привить к стволу реального времени ветвь времени идеального. Платой за эту плодотворную прививку становятся все возрастающие затраты на повышение точности измерений — существенно необратимых процессов. О необратимости процессов в механической системе, утверждал Р. Клаузиус, можно судить по остаточному эффекту, обнаруживающемуся после того, как все тела вернулись в исходное состояние. Малейшее отклонение от первоначального состояния — компенсация Клаузиуса — доказывает, что система претерпела необратимые процессы. Поворот стрелки часов, позволяющий отличить предшествующее от последующего,— это тоже компенсация Клаузиуса, которой не может быть в обратимой системе. Если даже взять простейшую систему — движение абсолютно упругих шаров, то и для нее невозможно точно предсказать события будущего и восстановить события прошлого. Само наблюдение делает этот процесс необратимым, и при его «проигрывании» вспять во времени шары займут положение, отличное от исходного (см. 1-ю стр. обложки). «Время,— писал И. Барроу, предшественник Ньютона по лукасовой кафедре в Кембридже,— обладает только длиной, подобно ей во всех своих частях и может рассматриваться как составленное путем простого сложения последующих мгновений...» И далее Барроу утверждал, что время продолжает течь непрерывным равномерным потоком независимо от того, движутся или покоятся тела в окружающем мире. Эта точка зрения оказала сильное влияние на Ньютона, который под ее воздействием выработал новое, отличное от аристотелевского представление о времени. «Абсолютное, истинное, математическое время,— писал он в своих знаменитых «Началах натуральной философии»,— само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно». Итак, Аристотель вообще отрицал возможность какой-либо связи между математикой, трактующей о вещах вневременных, и физикой, объекты которой невозможно исторгнуть из времени реального мира. Архимед включил в сферу действия математики идеализированные статичные объекты, неподвижность которых позволяла как бы «элиминировать» их из реального времени. Ньютон же предложил нечто более удивительное — он ввел в саму математику равномерное, обратимое, идеализированное время, которое в отличие от реального не зависит ни от объектов, ни от процессов реального ми-pal Если теперь представить себе абсолютное пространство — вместилище всевозможных физических тел, свойства которого, как и свойства абсолютного времени, не зависят от присутствия самих этих тел, и сопоставлять их пространственные положения с отметками на нити абсолютного времени, то мы получим достаточно точное представление о мире классической механики. Занявшись исследованием процессов, происходящих в таком мире, очистив их от помех, вызываемых трением и нагревом, ученые составили строгие, стройные, точные уравнения классической механики. И оказалось, что справедливость этих уравнений сохраняется при перемене знака времени на обратный! Как ни парадоксально, такое необычное представление о времени оказалось весьма ценным для науки. Ведь с его помощью удалось исторгнуть механические движения из жестких и многообразных взаимосвязей реального мира и буквально препарировать их. В обратимом времени классической механики можно делать вещи, немыслимые в реальном времени. Рассматриваемые в обратимом времени процессы всегда можно остановить, вернуть назад, чтобы уточнить ускользнувшие от внимания детали. Благодаря этому течение механических процессов может быть понято и изучено СУДЬБУ ПАУЧЬЕ , |
