Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - Алексей Михайлович Семихатов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Рис. 5.10. Свет приходит к наблюдателю не из других точек пространства «сейчас» (слева), а из точек/событий в пространстве-времени, которые настолько же удалены в прошлое, насколько они далеки в пространстве (в центре). Все они образуют в пространстве-времени коническую поверхность, называемую световым конусом прошлого (справа). Угол между образующей конуса и плоскостью определяется скоростью света и равен 45°, если для измерения промежутков времени и расстояний в пространстве используются одни и те же единицы
Мы видим не само пространство, а его погружение в прошлое время
Все явления/события, которые вы видите прямо сейчас, только-только успели «дотянуться» до вас самым быстрым из возможных сигналов – световым. Внутри пространства-времени они образуют поверхность конуса, как показано на рис. 5.10 справа. Вершина конуса в точке пересечения координатных линий – это ваше здесь и сейчас, а каждая точка на его поверхности отдалена от вас в прошлое ровно настолько, насколько она удалена от вас в пространстве. Эта поверхность и есть наблюдаемая сейчас Вселенная (в реальности она содержит еще одно пространственное измерение). Внутренность же конуса составляют все события, о которых вы могли узнать вчера, или год назад, или когда-нибудь еще до настоящего момента. Весь конус описывает ваше абсолютное прошлое, потому что каждая точка там могла бы быть событием, способным повлиять на вас к текущему моменту. А все то, что снаружи конуса, находится слишком далеко в пространстве по сравнению с отдалением в прошлое, чтобы успеть сообщить вам о своем существовании. Это ваше безразличное прошлое; на вас никак не может сказаться то, что происходит в тех в точках пространства-времени, расстояние до которых больше их удаления от вас в прошлое. Вы их вообще не видите и ничего о них не знаете; их нет для вас в вашем «сейчас» (позже, когда свет от них дойдет к вам, вы узнаете, что, оказывается, они были, и тогда они попадут в ваше абсолютное прошлое).
Будущее тоже бывает разным; не в смысле более светлое или, наоборот, с налетом апокалиптичности, а в смысле абсолютное и безразличное. То будущее, в котором вы в принципе можете очутиться или по крайней мере на которое можете повлиять, – это все те события, которые находятся ближе к вам в будущем времени, чем отстоят от вас в пространстве. Если речь идет о чьем-то дне рождения ровно через месяц, то поздравить виновницу торжества вовремя удастся, только если она находится от вас на расстоянии не больше одного светового месяца. Если расстояние – точно световой месяц, то ваш единственный шанс – виртуальная открытка, переносимая электромагнитной волной («светом»). Свет определяет границу зоны вашего влияния: эту границу составляют все те события, до которых от вас в точности столько световых лет (световых дней, световых часов, световых минут, …) в пространстве, сколько лет (дней, часов, минут, …) в будущее (рис. 5.11). Повлиять на них вы можете, только если отправите туда свет прямо сейчас (например, зажигая красную или зеленую лампу, вы можете передать информацию «стой» или «иди» на вверенный вам космический перекресток). Но, кроме того, в пространстве-времени, как мы видим, пользуясь присвоенной себе привилегией наблюдать его со стороны, есть множество событий, которые еще не наступили для вас, честно расположившегося в вершине конуса, но повлиять на которые вы не в состоянии, потому что даже свет не успеет до них дойти. Один месяц по времени до дня рождения и 32 световых дня в пространстве до именинницы – и вы опоздали с поздравлением; вашу репутацию уже ничто не спасет, кроме, быть может, запоздалых объяснений, что против вас были фундаментальные законы Вселенной. В некотором роде такое будущее – уже не совсем будущее: не так уж важно, случится или уже случилось такое событие, раз нет способа на него повлиять. Оно и называется безразличным будущим.
Безразличность взаимна. Если невозможен сигнал от А к Б, то в пространстве-времени, которое мы здесь обсуждаем, невозможен и сигнал от Б к А. Квалификация безразличного кажется мне более важной, чем отнесение к «прошлому» или «будущему». Деление безразличного на прошлое и будущее вообще условно: временной порядок событий в безразличном зависит от движения наблюдателя! С точки зрения одних ваших коллег, разъезжающих по Вселенной в командировках, сначала вы испытали приступ отчаяния от невозможности поздравить вашу подругу, а потом она, хоть и огорчившись отсутствием вашего поздравления, отметила свой день рождения. Но для других – сначала прошел ее день рождения, а потом уже вы о нем вообще вспомнили и стали рвать на себе волосы. Порядок событий может быть различным в зависимости от того, как наблюдатели движутся относительно друг друга.
Рис. 5.11. Граница области событий в пространстве-времени, на которые можно в принципе повлиять из «здесь и сейчас» в точке пересечения координатных осей, – конус, называемый световым конусом будущего. Это все те точки в пространстве-времени, через которые проходит световой сигнал, посылаемый здесь и сейчас. На то, что внутри конуса, можно повлиять и более медленными средствами. Все это – абсолютное будущее. События снаружи конуса лишены причинной связи со «здесь и сейчас»; это безразличное будущее. Как и на рис. 5.10, образующая конуса составляет угол 45° с плоскостью
С одновременностью, да и с временным порядком двух событий, случающихся в одной и той же точке в пространстве, вопросов не возникает. Несложно определить, например, что два световых луча приходят в одну точку одновременно. А как понимать одновременность двух событий, разделенных пространственным расстоянием? Пользуясь абсолютностью скорости света, мы объявим их одновременными, если световые сигналы от них одновременно пришли в точку, расположенную от них на равном удалении (например, в середине прямой, их соединяющей). Вооружившись этим определением и временно забыв о ваших страданиях из-за дня рождения подруги, устройтесь теперь точно в середине длинного железнодорожного вагона, чтобы воочию увидеть, как порядок событий зависит от относительного движения. В своем вагоне вы проезжаете мимо меня, стоящего на перроне. Я заранее знал расписание движения вашего поезда[90] и длину вашего вагона и приготовил вам
