Viskas nėra taip paprasta
Įsivaizduokite, kad ant veido turite sulaužytą kiaušinį, ir tai nėra kalbos figūra. Bandymas žongliruoti kiaušiniais lėmė, kad vienas iš jų nukrito ir susilaužė tau ant galvos, o dabar reikia eiti į dušą ir persirengti.
- „Salik.biz“
Bet ar nebūtų lengviau minutę atsukti atgal? Galų gale kiaušinis sudužo vos per kelias sekundes - kodėl gi tu negali padaryti to paties, o atvirkščiai? Tiesiog sudėkite apvalkalą atgal, įmeskite baltą ir trynį - ir viskas. Jums būtų švarus veidas, švarūs drabužiai ir nebūtų trynių plaukuose.
Tai skamba juokingai, bet kodėl? Kodėl negaliu anuliuoti šio veiksmo? Tiesą sakant, nieko čia neįmanoma. Nėra jokio natūralaus įstatymo, kuris uždraustų tai daryti.
Be to, fizikai praneša, kad bet kuris momentas, atsirandantis kasdieniame gyvenime, bet kuriuo metu gali įvykti priešinga tvarka. Taigi kodėl gi „neišardžius“kiaušinių, „nesudegus“degtuko ar net „išniro“kojos atgal?
Kodėl šie dalykai nevyksta kiekvieną dieną? Kodėl ateitis iš viso skiriasi nuo praeities? Šis klausimas atrodo gana paprastas, tačiau norint jį atsakyti, reikia grįžti į Visatos gimimą, pasukti į atominį pasaulį ir pasiekti fizikos ribas.
Kaip ir daugelis pasakojimų apie fizikos pasaulį, taip ir šis, kilęs iš didžiojo fiziko Izaoko Niutono. Bombos maras apėmė Britaniją 1666 m., Ir būtent ji privertė Niutoną palikti Kembridžo universitetą ir grįžti namo pas savo motiną, gyvenusią Linkolnšyro kaime. Ten Niutonas nuobodžiavo ir, būdamas izoliuotas nuo išorinio pasaulio, ėmėsi fizikos.
Jis atrado tris judesio dėsnius, įskaitant garsųjį maksimumą, kad kiekvienas veiksmas turi savo priešingybę. Jis taip pat sugalvojo paaiškinimą, kodėl veikia gravitacija.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Niutono įstatymai yra neįtikėtinai veiksmingi apibūdinant mus supantį pasaulį. Jie gali paaiškinti daugybę reiškinių, pradedant nuo obuolių krentančių medžių, baigiant tuo, kodėl žemė sukasi aplink saulę.
Tačiau jie turi keistą savybę - jie dirba taip pat ir atvirkščiai. Jei kiaušinis nutrūksta, tada Niutono įstatymai sako, kad jis gali grįžti į pradinę būseną. Akivaizdu, kad tai neteisinga, tačiau beveik kiekviena teorija, kurią mokslininkai sukūrė nuo Niutono, turi lygiai tokią pačią problemą.
Fizikos įstatymai tiesiog neatsižvelgia į tai, kaip bėga laikas - pirmyn ar atgal. Jiems tai rūpi tiek, kiek informacija apie tai, ar rašote dešine ranka, ar kaire. Bet jums tikrai rūpi!
Kiek žinote, laikas turi rodyklę, nurodančią jo kryptį, ir ji visada yra nukreipta į ateitį. Galite maišyti į rytus ir vakarus, bet niekada nesimaišysite vakar ir rytoj. Tačiau pagrindiniai fizikos dėsniai neišskiria praeities ir ateities.
Pirmasis asmuo, rimtai susidūręs su šia problema, buvo austrų fizikas Ludwigas Boltzmannas, gyvenęs XIX amžiaus antroje pusėje. Tais laikais visos idėjos, kurios dabar priimamos kaip aksioma, buvo prieštaringos.
Visų pirma, fizikai nebuvo tokie įsitikinę kaip šiandien, kad viskas pasaulyje yra pagaminta iš dalelių, vadinamų atomais. Daugumos fizikų nuomone, atomų idėja negalėjo būti įrodyta, ji negalėjo būti patikrinta praktiniais metodais.
Boltzmannas buvo įsitikinęs, kad atomai iš tikrųjų egzistuoja, todėl jis pasinaudojo šia idėja paaiškindamas visus kasdienius dalykus, pavyzdžiui, ugnies liepsną, plaučių darbą ir taip, kodėl arbata atvėsta, kai jūs ant jos pučiate. Jis manė, kad gali suprasti visus šiuos dalykus, naudodamas jam taip artimą sąvoką - atomų teoriją.
Kai kurie fizikai buvo sužavėti Boltzmanno darbais, tačiau dauguma juos atmetė. Mokslinė bendruomenė netrukus jį ištvėrė dėl savo idėjų.
Tačiau būtent jis parodė, kaip atomai yra susiję su laiko prigimtimi. Tais laikais atsirado termodinamikos teorija, apibūdinanti, kaip karštis elgiasi. Boltzmanno priešininkai tvirtino, kad negalima apibūdinti šilumos pobūdžio; jie sakė, kad šiluma yra tik šiluma.
Boltzmannas nusprendė įrodyti, kad jie klydo, o šilumą sukelia chaotiškas atomų judėjimas. Jis buvo teisus, tačiau likusį gyvenimą turėjo praleisti gindamas savo požiūrį.
Boltzmannas pradėjo bandydamas paaiškinti ką nors keisto - „entropiją“. Pagal termodinamikos dėsnius, viskas pasaulyje turi tam tikrą entropijos kiekį, o kai kas nors nutinka šiam objektui, entropija didėja.
Pvz., Jei įdėsite ledo kubelius į stiklinę vandens, jie ištirps ir stiklo entropija pakils. O entropijos augimas skiriasi nuo visko fizikoje - procesas juda viena kryptimi. Fizikai ilgai domėjosi, ar laiko srautą lemia entropijos padidėjimas.
Kaip jau galima spėti, Boltzmannas pirmasis iškėlė šią problemą, bet tada daugelis kitų mokslininkų pradėjo nagrinėti šią problemą. Dėl to tapo aišku, kad laikas gali tekti priešinga kryptimi - bet tik tuo atveju, jei entropija sumažės, o tai tiesiog neįmanoma.
Tačiau jei laikas gali tekti priešinga kryptimi, galima pastatyti laiko mašiną. 2009 m. Britų fizikas S. Hawkingas surengė laiko keliautojams skirtą vakarėlį - apgaulė buvo ta, kad po metų jis išsiuntė kvietimus į vakarėlį (nė vienas iš svečių nepasirodė).
Taigi keliauti atgal laiku greičiausiai neįmanoma. Net jei tokia galimybė egzistavo, Hawkingas ir kiti tvirtina, kad niekada negalite pasiekti tam tikro laiko momento iki to laiko, kai buvo pastatyta jūsų laiko mašina.
Bet kelionė į ateitį? Tai jau kita istorija. Be abejo, visi mes, keliautojai laiko bėgyje, bėgame iš praeities į ateitį greičiu viena valanda per valandą. Tačiau kaip upė, laiko tėkmė skirtingose vietose teka skirtingu greičiu. Šiuolaikinis mokslas siūlo keletą būdų suartinti ateitį. Čia yra jų esmės santrauka.
Lengviausias ir praktiškiausias būdas patekti į tolimą ateitį yra judėjimas labai greitai. Remiantis Einsteino reliatyvumo teorija, kai jūs važiuojate greičiu, artimu šviesos greičiui, laikas jums lėtėja išorinio pasaulio atžvilgiu.
Tai nėra tik hipotezė ar minties eksperimentas - tai matavimo rezultatas. Pasitelkę du identiškus atominius laikrodžius (vieni skraidė reaktyviniu lėktuvu, kiti liko nejudantys Žemėje), fizikai įrodė, kad skraidantys laikrodžiai dėl greičio pasitaiko lėčiau.
Orlaivio atveju poveikis yra minimalus. Bet jei būtumėte erdvėlaivyje, skraidydamas 90% šviesos greičio, laikas jums praeitų 2,6 karto lėčiau nei žemėje. Ir kuo arčiau jūsų greitis artėja prie šviesos greičio, tuo ekstremalios kelionės tampa.
Didžiausias greitis, pasiektas žmogaus technologijos dėka, gali būti vadinamas greičiu, kuriuo protonai sklinda aplink Didįjį hadronų kolliderį - 99,9999991% šviesos greičio. Remiantis reliatyvumo teorija, galima apskaičiuoti, kad protono viena sekundė yra lygi 27 777 778 sekundėms arba, praktiškai, mums 11 mėnesių.
Keista, bet dalelių fizikai atsižvelgia į lėtėjimą, kai susiduria su pūvančiomis dalelėmis. Laboratorijoje muono dalelės paprastai suyra per 2,2 mikrosekundės. Tačiau greitai judantys muonai, gaminami kosminiams spinduliams pasiekiant viršutinę atmosferą, suyra 10 kartų ilgiau.
Šis metodas taip pat įkvėptas Einšteino darbo. Remiantis jo bendrojo reliatyvumo teorija, kuo daugiau jauti sunkumą, tuo lėtesnis laikas juda. Pavyzdžiui, artėjant prie Žemės centro, gravitacijos jėga didėja. Laikas eina lėčiau nei jūsų kojoms.
Vėlgi, šis poveikis buvo išmatuotas. 2010 m. JAV nacionalinio standartų ir technologijos instituto fizikai padėjo du atominius laikrodžius ant lentynų, kurių vienas buvo 33 cm aukštesnis už kitą, ir išmatavo jų pažymėjimo greičio skirtumą. Žemiau esančios lentynos laikrodis žymėjo lėčiau, nes jis buvo šiek tiek labiau veikiamas gravitacijos.
Norėdami būti tolimoje ateityje, viskas, ko mums reikia, yra ypač stiprios vietos vieta, kaip juodoji skylė. Kuo arčiau sienos, tuo lėčiau juda - bet tai rizikinga, nes perėję liniją niekada negalėsite grįžti. Bet kokiu atveju, poveikis nėra toks stiprus, todėl kelionė turbūt nėra verta.
Tarkime, kad turite technologiją nuvažiuoti didelius atstumus, kad patektumėte į juodąją skylę (artimiausia yra maždaug 3000 šviesmečių atstumu). Pačios kelionės metu laikas sulėtės daug labiau nei kelionės metu per pačią juodąją skylę.
(Tarp žvaigždžių aprašyta situacija, kai viena valanda planetoje prie juodosios skylės yra septynerių metų Žemėje atitikmuo, yra per ekstremali ir visiškai neįmanoma mūsų visatai, sako Kipo Thorne'as, filmo mokslinis patarėjas.)
Turbūt nuostabiausias dalykas yra tai, kad GPS sistemos savo darbe turi atsižvelgti į laiko išsiplėtimo poveikį (tiek dėl palydovų greičio, tiek dėl juos veikiančios sunkio jėgos). Be šių taisymų telefono GPS negalės nustatyti jūsų padėties Žemėje, net kelių kilometrų spinduliu.
Kitas būdas keliauti į ateitį yra sulėtinti laiko suvokimą, sulėtinant ar sustabdant savo kūno gyvenimo procesus, o paskui juos paleidus iš naujo.
Bakterijų sporos gali gyventi milijonus metų sustabdytoje animacijoje, kol tinkama temperatūra, drėgmė ir maisto sąlygos vėl pradės metabolizmą. Kai kurie žinduoliai, tokie kaip lokiai ir voverės, žiemojimo metu gali sulėtinti medžiagų apykaitą, o tai labai sumažina jų ląstelių poreikį deguoniui ir maistui. Ar žmonės kada nors galės padaryti tą patį?
Nors visiškas kūno metabolizmo sustabdymas dar nėra šiuolaikinių mokslų dalykas, kai kurie mokslininkai siekia trumpalaikio „žiemojimo“, trunkančio kelias valandas, efekto. Tai gali būti pakankamai laiko, kad padėtų asmeniui išgyventi, pavyzdžiui, širdies sustojimo metu, prieš išvežant jį į ligoninę.
Kita technika, kuri priveda prie organizmo hipoterminio „užmigdymo“- kraujas pakeičiamas šaltu druskos tirpalu - buvo naudojamas kiaulėms ir šiuo metu yra atliekamas klinikinių žmonių tyrimų Pitsburge metu.
Bendrasis reliatyvumas taip pat suteikia galimybę greitai keliauti laiko-erdvės tuneliais, kurie galėtų padėti įveikti milijardų šviesos metų atstumus ar tiesiog skirtingus laikus.
Daugelis fizikų, įskaitant S. Hawkingą, mano, kad erdvės-laiko tuneliai, nuolat atsirandantys skirtingose kvantinio apvalkalo vietose, yra daug mažesni nei atomų.
Triukas yra sugriebti vieną ir padidinti jį iki žmogaus proporcijų - žygdarbis, kuriam reikės milžiniškos energijos, tačiau tai įmanoma tik teoriškai.
Mėginimai įrodyti tokį metodą žlugo, galiausiai dėl bendrojo reliatyvumo ir kvantinės mechanikos nesuderinamumo.
Remiantis žurnalo „Nežinomas“medžiaga