Проблема исследования времени

Амиран Хускивадзе

1. Краткая история становления современных представлений о времени по С. Хокингу

Ниже изложена краткая история становления понятия «Время». Точнее, она представляет собой набор цитат, заимствованных из замечательной книги С. Хокинга «Кратная история времени» [1].

Великих мыслителей издавна беспокоили вопросы: Откуда взялась Вселенная? Было ли у Вселенной начало, и если было, то, что происходило до этого? Как вообще Вселенная устроена?

Найти ответы на эти вопросы старался греческий философ Аристотель еще в 4-м веке до нашей эры.

Аристотель полагал, что центром Вселенной является Земля, которая, со своей стороны, представляет собой круглый неподвижный шар. Солнце, Луна, планеты и звезды обращаются вокруг нее по круговым орбитам.

Птолемей во II веке нашей эры развил идею Аристотеля в полную космологическую модель. Он, как и Аристотель, считал, что Земля стоит в центре Вселенной. Но, в отличие от Аристотеля, он полагал, что Земля окружена восемью сферами, несущими на себе Луну, Солнце и пять известных тогда планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн. Сами планеты, считал Птолемей, движутся по меньшим кругам, скрепленным с соответствующими сферами. Это объясняло тот весьма сложный путь, который, как мы видим, совершают планеты. На самой последней сфере располагаются неподвижные звезды, которые, оставаясь, в одном и том же положении относительно друг друга, движутся по небу все вместе как единое целое. Что лежит за последней сферой, не объяснялось, но, во всяком случае, это уже не было частью той Вселенной, которую наблюдает человечество.

Модель Птолемей просуществовал до начала 16 века нашей Эры. В 1514 году польский священник Николай Коперник предложил новую модель строения Вселенной. В отличие от Аристотеля и Птолемея Коперник полагал, что центром Вселенной является Солнце, которое стоит неподвижно , а Земля и другие планеты обращаются вокруг него по круговым орбитам. Теория Коперника нашла признание, когда в 1609 г. итальянец Галилео Галилей начал наблюдать ночное небо с помощью только что изобретенного телескопа. Направив телескоп на планету Юпитер, Галилей обнаружил несколько маленьких спутников, или лун, которые обращаются вокруг Юпитера. Это означало, что не все небесные тела должны обязательно обращаться непосредственно вокруг Земли, как считали Аристотель и Птолемей.

Идею Коперника поддержал и немецкий астроном Иоганн Кеплер. Правда, Кеплер модифицировал теорию Коперника. Он предположил, что планеты движутся не по окружностям, а по эллипсам. Это совпадало с результатами наблюдений. Но Кеплер, обнаружив почти случайно, что эллиптические орбиты хорошо согласуются с наблюдениями, так и не сумел примирить этот факт со своей идеей о том, что планеты обращаются вокруг Солнца под действием магнитных сил. Объяснение пришло лишь позднее, в 1687 г., когда Исаак Ньютон опубликовал свою книгу «Математические начала натуральной философии». В этой книге Ньютон выдвинул теорию движения материальных тел во времени и пространстве. Он разработал сложные математические методы, необходимые для анализа движения небесных тел и постулировал закон всемирного тяготения. Согласно этому закону всякое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу с тем большей силой, чем больше массы этих тел и чем меньше расстояние между ними. Это то самая сила, которая заставляет тела падать на землю. Ньютон показал, что, согласно его закону, Луна под действием гравитационных сил движется по эллиптической орбите вокруг Земли, а Земля и планеты вращаются по эллиптическим орбитам вокруг Солнца. Закон Ньютона позволил с большой точностью предсказать орбиты Земли, Луны и планет. Если бы закон всемирного тяготения был иным, и сила гравитационного притяжения уменьшалась быстрее, чем по закону Ньютона, то орбиты планет были бы не эллипсами, а спиралями, сходящимися к Солнцу. Если же гравитационное притяжение убывало бы с расстоянием медленнее, то притяжение удаленных звезд оказалось бы сильнее притяжения Земли. Позже, чрезвычайно точные наблюдения за планетой Меркурий выявили небольшие расхождения между ее движением и предсказаниями теории тяготения. Общая теория относительности Эйнштейна подтвердила, что «Меркурий должен двигаться немного иначе, чем получается в теории Ньютона». Этот факт, стал одним из решающих подтверждений Общей теории относительности Эйнштейна. Однако, в утверждении этой теории еще большую роль сыграло следующее. Из законов Ньютона следует, что «единого эталона покоя не существует. Вы можете на равных основаниях утверждать, что тело А находится в покое, а тело В движется относительно тела А с постоянной скоростью или же что тело В, наоборот, покоится, а тело А движется. Предположим , например, что мы забыли о том, что наша планета вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Тогда, сидя в поезде, можно сказать, что земля покоится, а поезд несется на север со скоростью девяносто километров в час или же что поезд стоит на месте, а земля под ним убегает на юг со скоростью 90 километров в час. Если бы в этом поезде кто-нибудь экспериментировал с движущимися телами, то оказалось бы, что все законы Ньютона выполняются. Например, играя в поезде в настольный теннис, вы обнаружили бы, что траектория шарика подчиняется законам Ньютона, как если бы вы играли на неподвижном столе, и вы не могли бы сказать, что именно движется – поезд или земля.

Отсутствие абсолютного эталона покоя означает, что невозможно определить,