Неподвижный свет
Свет — загадочная вещь, ставящая множество вопросов. Почему у света нет локального времени? Почему для любого наблюдателя, летящего с любой скоростью, скорость света будет одинаковой? Есть ответ, который отвечает на множество подобных ответов, я его приведу, но затем придётся его подробно разбирать.
Потому, что свет никуда не летит, он неподвижен во времени.
Ничего не понятно? Скорее всего, придётся начать издалека, с, как я люблю, простой задачки.
Уточнение: выводы из предыдущих эссе из цикла могут противоречить сказанному ниже, но это связанно с тем, что я сам в процессе распутывания этого клубка фотонов, запутавшегося вокруг оси времени.
Давайте решим простую задачку:
Есть два события S1 и S2 (Уточнение: событие — это то, что происходит в определенное время и в определенном месте в пространстве-времени, другими словами, сама эта точка с четырьмя координатами x, y, z, t.), про которые мы ничего не знаем, кроме того, что в них встречались несколько наблюдателей. Про наблюдателей мы знаем, что первому потребовалось на дорогу из S1 в S2 20 квантов времени, а второму — всего 10 квантов. За квант времени примем минимальное время, например, время которое требуется пролететь свету планковскую длину. То есть это минимальное время, которое требуется для минимального изменения системы.
Вопрос: что мы можем сказать о расположении S1 и S2 на оси абсолютного времени.
Уточнение: Ось абсолютного времени — это такая же ось как и пространственная ось, но по ней перемещаются только неподвижные наблюдатели, все остальные имеют собственную ось локального времени.
Каков ответ на этот простой вопрос? Он может показаться вам неожиданным: S2 от стоит от S1 не менее чем 20 квантов, то есть на 20 и более, до бесконечности.
Почему так? Потому что мы не знаем абсолютной скорости, все наши измерения — и пространства и времени — относительны, у нас нет априорно неподвижного объекта, относительно которого мы можем изменять абсолютную скорость.
То есть в нашей задачке может найтись третий наблюдатель, который пролетел между событиями за 30 квантов — тогда мы уточним ответ и он станет «не менее чем на 30 квантов», а четвёртый — за 5 квантов, но это нам ничего не даст, он летел быстрее, у него время… что с ним было? Вот это и рассмотрим.
Для этого введу новую единицу — скорость во времени. Это Vt=ta/tl, где ta — время прошедшее между событиями по абсолютной школе, а tl — локальное время.
Для неподвижного наблюдателя Vt=1, то есть локальное время совпадает с абсолютным. Для простоты примем, что наш первый наблюдатель был неподвижным и ответ на нашу задачу однозначный — 20, тогда Vt1=1. А что с Vt2?
Скорость во времени второго наблюдателя будет равна двум: Vt2=20/10=2 (Или, если не делаем последнее допущение, то оно будет «не менее 2».) Что значит скорость во времени равна двум?
Это означает, что пока длиться один квант локального времени, у неподвижного наблюдателя проходит два кванта. То есть когда наблюдатель один двигается во времени на один квант… наблюдатель два ничего не делает, у ничего не меняется, более того — ничего не может измениться, так как всё ещё течёт предыдущий квант времени.
Таким образом можно сказать, что второй наблюдатель, движущийся наблюдатель, является не точкой в один квант на оси абсолютного времени (или это уже тоже отрезок?), а отрезком в два (или более) кванта. Вы можете себе представить отрезок на оси времени? На самом деле это не так просто, особенно если стараться представить правильно. С корректными последствиями.
Но пойдём дальше, начнём ускорять наблюдателями. Скорость во времени 10, 200… до сколько можно разгонять? До бесконечности… почти.
Коронный вопрос: чему равна скорость во времени света?
Считаем:Vt=… t/0 Какое-то целое положительное число делить на ноль, у света нет локального времени. Но нельзя же делить на ноль! Можно, получается что-то около бесконечности. Если вам не нравится деление на ноль, можно взять обратное значение к скорости во времени: Vrt=tl/ta, то есть насколько локальное время замедляется. У света будет парадоксальный ноль, а у всех массивных тел всегда отлично от нуля.
Такая перестановка не меняет дела. Скорость во времени массивных тел может стремиться к бесконечности или нулю, но никогда их не достигнет. У них, то есть нас тоже, всегда будет идти локальное время, пусть и очень медленно.
Вернёмся к свету. Свет, точнее каждый фотон в отдельности, представляет собой отрезок на оси времени. Он не двигается из прошлого в будущее… потому, что для движения нужно менять временную координату, а у него нет на это времени, у него ничего не может измениться, так как для этого нужен хотя бы один квант локального времени, а у фотона даже его нет, у него нет времени вообще.
Почему же мы тогда считаем, что свет летит откуда куда-то, из когда-то в когда-то? Потому, что мы сами движемся во времени, и потому, что мы видим, воспринимаем только один момент времени. В отличии от пространства, в котором мы легко оперируем отрезками, грубо говоря, можем одновременно увидеть целый фрагмент на пространственной оси. Уточнение: под «мы» я имею в виду не конкретно человека, а абстрактного наблюдателя, так будет точнее.
Что мы получаем? Фотон — четырёхмерный отрезок, в котором ничего не меняется, нет течения времени, хотя его проекция на ось абсолютного времени и на другие локальные временные оси могут быть длинными, фотон может «лететь» тысячелетиями. Мы все движущиеся во времени наблюдатели, потому у нас создаётся иллюзия, что свет движется, хотя на самом деле в каждый момент времени вы воспринимаем как бы срез отрезка. При этом, если проанализировать ситуацию, то выяснится, что мы не можем напрямую проследить движение света, так как мы не можем дважды зарегистрировать один и тот же фотон. Мы не можем наблюдать фотон, мы знаем только о его рождении и смерти — как раз потому, что между этими двумя состояниями никаких изменений и нет, нет квантов времени, в которые могли бы происходить изменения. Всё движение фотона мы реконструируем — исходя из опыта измерения массивных тел, которые имею локальное время, а потому считаем, что свет летит.
Ещё одна, одна из многих, когнитивных ошибок, ничего более, всё типично.
В этом эссе я старался придерживаться общепринятых физических представлений о времени, свете, теории относительности. Потому не предполагаю, что рассказал что-то принципиальное новое, лишь постарался понятно, в первую очередь для себя, объяснить некоторые физические положения.
Так из всего вышесказанного логично вытекает объяснение почему для всех наблюдателей свет движется с одной скоростью. Напомню, что 4-вектор скорости является единичным (это я разбирал в первом эссе «Путешествие на скорости света») и предназначен для пересчёта из одной системы координат в другую. И когда мы это делаем для массивных тел, мы вычисляем новые скорости как в пространственных осях, так и на временной оси. Для света же временная ось отсутствует, потому как не пересчитывай скорость в пространстве остаётся всё той же. Точнее даже так: там нечего вычислять с помощью преобразований Лоренца из-за того, что изменение времени равно нулю.
Раз я упомянул прошлые эссе, то нужно признать, что в них отображены частично неправильные представления о свете, связанные с тем, что я не смог сразу правильно разделить абсолютное и локальное время, что оказалось критическим для понимания того, что свет не движется, а является отрезком. (Вы чувствуете разницу между отрезком длинной 10 квантов и точкой проходящей 10 квантов?) Я не мог понять почему свет «движется», если ось его локального времени перпендикулярна ось абсолютного времени, но чувствовал, что он не движется. Я не мог найти мелкую, парадоксальную деталь, что свет является отрезком. Потому, большинство рассуждений в предыдущих эссе, если и не правильные, то полезные, прокладывают путь и объясняют термины, необходимые для дальнейших умозаключений.
Показательно, что эта проблема — разделение абсолютного и относительного (локального) — характерна и для понимания буддизма. Очень многие с ней сталкиваются, пытаясь понять сложные логические и философские проблемы буддизма.
Все представленные рассуждения о свете и о том, что он никуда не летит, не являются окончательными, так как вызывают новый поток вопросов: почему мы движемся во времени? а мы — отрезок или точка на оси времени? почему всё движется во времени с одной скоростью? почему мы воспринимаем только точку на оси времени? можно ли воспринимать сразу отрезок по оси времени, так же как мы делаем с пространством?
И особняком стоит вопрос: а движемся ли мы во времени на самом деле? В абсолютном времени, конечно, не в локальном. Я пока не готов полностью отказаться от идеи, что движение во времени — ещё одна когнитивная ошибка, хотя для этого остаётся всё меньше места. Зато возникают новые, неожиданные варианты ответов.
Часть ответов, на поставленные выше вопросы, я могу дать, но далеко не все. Есть куда копать дальше. Если вам интересно — присоединяйтесь!
Кроме эссе в этом сборнике, теме путешествий и особенностям, связанных со временем, посвящены два рассказа: «Стой и смотри» и «Пробить гравитацию«, где схожие темы поданы в более художественной форме.