Дэйв Голдберг - Вселенная в зеркале заднего вида. Был ли Бог правшой? Или скрытая симметрия, антивещество и бозон Хиггса

Однако на самом деле у пространства и времени куда больше общего, чем мы привыкли думать — хотя время и в самом деле отличается от пространственных измерений.

Скорость света — это не только валютный курс между веществом и энергией ( E = mc 2), но и темп конверсии между пространством и временем. Возможно, вы слышали о световых годах; световой год — это всего-навсего расстояние, которое свет проходит за год, около 10 16 метров. Если вам трудно такое представить (еще бы!), это примерно четверть расстояния до ближайшей звезды — Проксимы Центавра.

А если вы предпочитаете осмыслить это в терминах ограниченности наших технических возможностей, то вспомните космический корабль «Вояджер‑I»: он запущен НАСА еще в 1977 году и с тех пор летит за пределы Солнечной системы. Это самый далекий рукотворный объект, запущенный с Земли, и сейчас он находится примерно в 20 миллиардах километров от Земли. Это расстояние свет покрывает чуть меньше чем за 17 часов .

Вот вам близкое соотношение между пространством и временем. Многие физики именно так к ним и относятся — понятия секунды и световой секунды для них взаимозаменяемы, а скорость света они легкомысленно приравнивают к единице. С практической точки это вопрос того, как мы определяем меры времени и расстояния [23] С таким легкомысленным отношением к пространству-времени можно, конечно, и палку перегнуть. Например, если похвастаешься, что твой звездолет может пролететь по дуге Кесселя меньше чем за 12 парсеков, выставишь себя полным идиотом. .

В 1983 году на Семнадцатой Генеральной конференции по мерам и весам — очень пышное название — секунду определили в терминах «сверхтонкого перехода» цезия‑133. Атом цезия периодически испускает свет, и на конференции решили, что секунда — это 9 192 631 770 периодов испускания фотона.

Если знаешь, что такое секунда, рассчитать расстояние — пара пустяков. Метр определяется очень просто: это расстояние, которое свет проходит за 1/299 792 458 секунды.

Из того, что скорость света конечна, следует, что мы вечно смотрим в прошлое. Солнце, которое мы видим сейчас — не то, каково оно в данный момент . Это Солнце 8 минут назад. Может быть, 7 минут назад оно погасло, а мы об этом ничего не знаем и не можем узнать. Когда Нил Армстронг произнес свои бессмертные слова о крошечном шаге одного человека, они были достоянием истории — и в буквальном, и в переносном смысле, поскольку радиоволны, передававшие его сообщение, шли до нас около 1,3 секунды.

Вы заглядываете в прошлое даже в повседневных ситуациях, например, когда читаете книгу. Если вы держите книгу на расстоянии около 30 сантиметров от глаз, значит, вы заглядываете в прошлое примерно на 1 миллиардную секунды.

Выходит, перемещаться в пространстве и во времени — это в некотором смысле одно и то же, однако я хочу подчеркнуть различия. Во-первых, во времени вы двигаетесь гораздо быстрее , чем в пространстве. За одну секунду вы покрываете одну секунду времени (естественно). Но даже самые быстрые искусственные спутники покрывают лишь 0,2 световые миллисекунды пространства в 1 секунду времени. Это все равно что на месте стоять.

Мы путешествуем во времени гораздо быстрее, чем в пространстве, поскольку это прямо следует из безумной скорости света. Свет перемещается так быстро, что еще несколько столетий назад мы не были уверены, что его скорость вообще конечна. Чтобы понять, что такое время, нам нужно сначала понять, что такое пространство — и это не метафора.

Например, первые расчеты расстояния до Солнца — сейчас мы знаем, что оно равно 149 597 870 километрам и называется (несколько неизобретательно) астрономической единицей — были сделаны на основании одной лишь геометрии, и оно исчислялось в радиусах Земли.

Древние — те, которым хватило ума понять, что не Солнце вращается вокруг Земли, а наоборот — применили для вычисления этой важной ступени в лестнице расстояний самые разные и относительно неудачные подходы. Насколько именно они были неудачными, мы судить не можем, поскольку точно не знаем, как переводить древние единицы расстояния в современные. Аристарх Самосский, работавший в III веке до н. э., сделал одну из лучших оценок для своего времени (то есть почти до наших дней) и ошибся примерно в 15 раз.

Лишь около двух тысяч лет спустя, в конце XVIII века, французский астроном Жером Лаланд воспользовался редким и долгожданным астрономическим событием, чтобы точно вычислить расстояние до Солнца: астрономическим транзитом (прохождением) Венеры.