Что будет, если время остановится, и возможен ли день сурка? Рассказывает Михаил Глазов

Время — самый ценный ресурс для любого абитуриента, студента и ученого. Иногда оно летит так быстро, что его невольно хочется как-то замедлить или вообще остановить. Поговорили с доктором физико-математических наук Михаилом Глазовым о том, как будет выглядеть мир в таком случае и какие физические системы больше всего похожи на петли времени.

Фото из личного архива Михаила Глазова

— Начнем издалека. Как идет время? Оно вообще может замедляться?

— Одно из самых важных свойств времени — его однонаправленность. Всегда есть прошлое, настоящее и будущее. Однако же в физике понятие времени долго рассматривали отдельно от пространства. Казалось, что время идет одинаково вне зависимости от места: что в Петербурге, что в Москве, что на Солнце, что на далекой звезде. Но специальная и общая теории относительности Эйнштейна показали, что время не такая уж и объективная вещь. В частности, оно зависит от наблюдателя. 

Допустим, два исследователя измеряют время. Один сидит на земле, второй с огромной скоростью пролетает мимо на самолете. Время для этих исследователей идет по-разному. Для того, кто не поднимался в воздух, часы пилота будут тикать медленнее. И наоборот — пилоту покажется, что он завис в воздухе. Для него часы на земле —  медленнее. Похожим образом устроен парадокс близнецов, где первый остался на земле, а второй полетел на далекую Альфу Центавра. Относительно первого близнеца у второго время текло медленнее. Получается, когда второй вернется назад, он должен быть моложе. 

Вторая ситуация — когда гравитационное поле искривляет пространство и время. Если расположить часы близко к источнику гравитации, то время замедлится — это одно из важнейших следствий общей теории относительности Эйнштейна.

— Что будет, если время вообще остановится?

— Это даже метафорически понятно. Один из способов измерить время — посчитать, как бьется пульс. Достаточно приложить ладонь к шее или запястью. И вот представьте, что время остановилось. Вы больше не слышите пульс. Нет никакой жизни. 

Без времени, конечно, рухнут и пространственные координаты: высота, широта, долгота. Ведь все эти понятия сильно связаны между собой, теория  относительности это показала. Исчезнет одно — не будет и остальных. Все законы физики рухнут. Так что сам вопрос об остановке времени — очень жесткий, я бы сказал, не физический.  

Что можно попытаться — и это более физическая постановка задачи — посмотреть, что будет, если замедлять время сильными гравитационными полями. Если на нашу планету начнут действовать огромные гравитационные силы, которые тянут не к Земле, а к какой-то далекой планете, то сама динамика тел будет другой. Их движение будет  определяться как раз этими огромными гравитационными полями.

— А если время остановится и гравитационные поля останутся? Какое-то движение будет?

— Без времени — нет. Движение означает, что в разные моменты времени тело находится в разных местах в пространстве. У древних греков на этом было завязано несколько фундаментальных парадоксов, их называют апориями Зенона. Самый известный — про Ахилла и черепаху. Быстроногий герой никак не может догнать медлительную черепаху, потому что между ними постоянно остается какое-то расстояние. Второй — про стрелу. Казалось бы, она всегда летит в цель. Но если взглянуть на нее в каждый момент времени, она будет покоиться. В квантовой механике в честь этого парадокса назван эффект Зенона: любые квантово-механические процессы замедляются за счет измерений.

— С остановкой времени немного разобрались. А может быть такое, что время закольцевалось?

— Как в фильме «День сурка», где у героя все каждый день начиналось заново? Вряд ли. Но ученые как раз сейчас обсуждают теорию, похожую на петли времени. 

Все началось с нобелевского лауреата Фрэнка Вильчека. Он предположил, что есть квантовая система, которая будет менять состояние с некоторой периодичностью,а потом возвращаться к исходному. И делать это непрерывно, все время, не требуя источника энергии, Эту концепцию Вильчек назвал темпоральным — или временным — кристаллом: если в обычном кристалле существует периодичность в пространственном расположении атомов, то здесь — во времени. 

Идеи Вильчека были интересными, но оказалось, что не все в них верно. Судя по всему, темпоральных кристаллов в том виде, как их предложил Вильчек, быть не может. Это противоречит фундаментальным законам физики. Но, видимо, есть такие внешние условия, при которых могут существовать дискретные временные кристаллы. И существование таких систем будет полезно и для науки, и для реальной жизни. Часы на основе таких технологий были бы очень точными — намного лучше кварцевых. Сейчас, чтобы измерить время точнее, используются квантовомеханические переходы. Но ведь это — не предел. Особенно для некоторых исследований о космосе.

— Получается, одно и то же мгновение пока нельзя проживать много раз. Но можно ли — хотя бы теоретически — повернуть время вспять?

— Конечно, разговоры о машине времени — это только разговоры. Но давайте рассмотрим, при каком условии путешествия во времени могли бы существовать  теоретически. Если коротко — нужны такие точки в пространстве и времени, между которыми невозможен обмен информации. Тогда можно вернуться в прошлое, но и не нарушить фундаментальный принцип причинности.

Отлично подошла бы другая Вселенная. Вы будете там сидеть и не узнаете, что делает ваш двойник в это же самое время на Земле. И если набедокурите там — на жизни вашего двойника это вряд ли отразится. Описанный у Рэя Брэдбери эффект бабочки не будет работать. Но вернуться в прошлое и изменить какие-то свои поступки у вас точно не получится. Впрочем, есть большая вероятность, что в параллельной Вселенной параметры, описывающие наш мир, — другие. А значит, и жизнь там течет совсем иначе.

В каком-то смысле это большое счастье, что время нельзя повернуть вспять. Это значит, к своим решением нужно подходить вдумчиво и ответственно. Понимать, что жизнь не похожа на компьютерную игру, где можно «сохраниться» и вернуться назад, если что. С другой стороны, это значит, что мир движется вперед. Просто иногда чуть быстрее, чем нам хочется.

— И последний вопрос. Все мы частенько говорим: «У меня нет времени». Но что на это отвечать?

— Физик бы сказал: «Это не у вас нет времени. Вы просто неправильно его измеряете». Можно купить будильник, смарт-часы, и мера времени появится. Дальше каждый сам решает, чем это время занять. Но если хочется остановить время, стоит для начала остановиться самому и перестать куда-то спешить.

Рекомендация от Михаила Глазова

Если вы интересуетесь историей и физикой, почитайте мемуары Анатоля Абрагама «Время вспять, или физик, физик, где ты был». Это в каком-то смысле повернет время вспять — через воспоминания другого человека.

Анатоль Абрагам — французский физик, который родился в России. Его семья уехала из России после революции 1917 года и перебралась во Францию. Книга — автобиографическая, она переведена на несколько языков. В названии французского оригинала содержится отсылка к стихам Поля Верлена. Переводчики адаптировали этот заголовок и меняли стихи на локальные. Так в российском варианте появилась переделка «Чижика-пыжика».

Абрагам уехал из России маленьким мальчиком, а в конце 60-х годов прошлого века годы волею случая оказался в СССР на конференции по физике. Он пришел к тому дому в Москве, где провел детские годы. Вот, что пишет сам Анатоль Абрагам: «К нам подошла старушка и спросила не слишком любезно, чего нам надо. Я назвал себя и сказал, что жил здесь до двадцать пятого года. «Толя, это ты!» — воскликнула старушка. Я вгляделся в нее получше, увидел, что она не так уж стара, и вдруг узнал Нюру, Нюру Сальникову, шестнадцатилетнюю девушку, которая жила здесь, кажется, тысячу лет тому назад, на другой планете».

Так ученому удалось повернуть время вспять — хотя бы для себя.

Михаил Глазов — профессор Базовой кафедры ФТИ имени А. Ф. Иоффе и преподаватель Питерской Вышки. Он ведет курсы для студентов бакалаврской программы «Физика», а также для магистрантов. Задать вопрос о поступлении на физическую специальность можно в Telegram-канале для абитуриентов.