"Млечный Путь, Xxi век", No 1 (38), 2022

Эти предположения существуют уже много десятилетий, и, хотя у нас нет окончательного вывода, безусловно, есть убедительные математические доказательства такой связи.

Мы не знаем, была ли наша Вселенная рождена созданием черной дыры, но на данный момент это дразнящая возможность, которую было бы глупо исключать.

***

Живем ли мы во Вселенной без времени?

Оливер Луз

Ежедневно мы неизбежно сталкиваемся со временем. Это помогает нам организовать нашу жизнь, к лучшему или к худшему, и мы также привыкли делить наше ощущение времени на три основных блока: прошлое, настоящий момент и будущее. Время неразрывно связано с нашим повседневным опытом. Но насколько мы уверены в его существовании? Если бы нас попросили придумать определение времени, мы бы быстро сошлись на часах или других устройствах и явлениях, демонстрирующих неуклонно повторяющееся движение. Хотя эти инструменты предназначены для измерения времени, они не говорят нам, что такое время на самом деле. Имеет ли смысл говорить о времени, существующем независимо от часов?

Если мы ответим отрицательно, сделает ли это время менее универсальным? Действительно ли мы стираем время, удаляя все часы во Вселенной? Разве Вселенная не знала времени до появления первых часов, сделанных человеком? Если мы утверждаем, что время реально, существует ли оно объективно во Вселенной или является следствием сложной работы нашего мозга, пытающегося придать смысл окружающему миру?

Время отсчета

Поскольку понятие времени тесно связано с часами, давайте сначала углубимся в определение часов. По большому счету любое устройство, обладающее тремя основными характеристиками, может считаться часами:

оно имеет регулярные циклические узоры равной продолжительности (постоянная частота),

оно способно измерять эту периодическую активность и впоследствии отображать ее на выходном дисплее.

Повторяющиеся процессы, которые можно использовать для создания часов, включают вибрации кристалла кварца, колебания маятника, подпрыгивающие пружины, радиоактивный распад и повторение восходов солнца. То, что считается часами согласно этому описанию, распространяется - но не исключительно - на наручные часы, напольные часы, мобильный телефон, солнечные часы и атомные часы. Из этого определения исключены таймеры, секундомеры, календари, маятники и циркадные ритмы, то есть биологические и поведенческие ритмы с периодом продолжительности примерно 24 часа. В примере с кварцевыми часами батарея пропускает электричество через кристалл, заставляя его колебаться 32 768 раз в секунду - циклический образец равной продолжительности.

Схема часов - измерительная часть - ведет подсчет вибраций, производя один электрический импульс каждую секунду. Получив этот импульс, внутреннее двигательное устройство дает указание стрелкам часов тикать - выходной дисплей - что позволяет нам считывать время.

Приведенный пример подразумевает, что понятие секунды уже должно быть определено, чтобы кварцевые часы функционировали должным образом -часы не говорят нам, что такое время, а лишь измеряют его.

На самом деле Международная система единиц (система СИ) определяет секунду как "длительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями невозмущенного основного состояния атома ???Cs". Для выполнения таких точных измерений нам нужны атомные часы. Это современное устройство для хронометража в основном состоит из взаимодействия шести лазеров, охлаждающих пакет атомов цезия (Cs) до температуры, близкой к абсолютному нулю, в результате чего резонатор, излучающий микроволны, слегка изменяет энергетические уровни атомов цезия (Cs). атомы - состояние атома с наименьшим энергетическим уровнем называется основным состоянием.

Когда другой лазер теперь направлен на атомы, они излучают свет в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра - если разница энергий между двумя атомными состояниями совпадает с энергией падающего света, атом будет поглощать и повторно излучать свет - как следствие постоянного перехода атомов цезия между двумя незначительно различными энергетическими уровнями (называемыми сверхтонкими уровнями) в пределах своего основного состояния. Этот излучаемый свет обнаруживается, и, учитывая, что свет состоит из колеблющихся электромагнитных волн, свойство света, которое затем используется для определения секунды, - это период, т. е. время, которое требуется световой волне, чтобы преодолеть расстояние между двумя последовательными пиками волны. Расстояние это называется длиной волны.

Итак, секунда определяется как продолжительность 9,19 2 631 770 временных интервалов (периодов), связанных с обнаруженным светом, - имейте в виду, что приведенное выше определение секунды опирается на понятие времени, но не объясняет, что такое само время.