Пути в незнаемое

Если бы все явления в природе изменили одинаково свой ритм, то изменился бы только масштаб измерения времени, и этого никак нельзя было бы заметить.

Равномерность хода времени означает, что во всякое время, и сегодня, и завтра, и через год, относительная скорость всех процессов в природе одинакова.

Если какая-либо машина или лабораторная установка в этом году работает не так, как в прошлом, то нам всегда удается это объяснить износом деталей или изменением климата, но не изменением в ходе времени.

Равномерность хода времени установлена с колоссальной точностью на примере излучения атомов. Атомы на звезде, излучают свет такой же длины волны, как и атомы сегодняшнего дня, даже, если — был испущен миллиард лет тому назад.

Все, о чем мы говорим, относится ко всем явлениям в природе, в том числе и биологическим. Таким образом, речь идет о всеобъемлющем свойстве природы. На научном языке это звучит следующим образом: все законы природы инвариантны (неизменны) относительно операций переноса в пространстве и времени и относительно поворота в пространстве. Это обстоятельство и называется симметрией законов природы.

Закон сохранения энергии и другие законы сохранения вытекают из симметрии пространства и времени

Существует поразительная и вместе с тем естественная связь между свойствами пространства и времени и так называемыми законами сохранения, такими, как закон сохранения энергии или закон сохранения количества движения.

Каждому виду симметрии соответствует свой закон сохранения. Так, например, закон сохранения энергии является следствием симметрии природы относительно сдвигов во времени. Симметрия относительно сдвигов в пространстве приводит к закону сохранения количества движения.

Попробую пояснить, как неравномерность хода времени приводит к несохранению энергии. Допустим, что неравномерность хода времени проявилась в том, что начиная с некоторого момента времени стала периодически изменяться постоянная тяготения при неизменных массах тел. Тогда легко построить машину, которая будет получать энергию из ничего. Для этого нужно поднимать грузы в периоды слабого тяготения и превращать эту энергию в кинетическую, сбрасывая грузы в периоды более сильного тяготения. Вы видите, что неравномерность хода времени, то есть изменение относительного ритма разных процессов, приводит к нарушению закона сохранения энергии.

Теперь не так странно, что закон сохранения энергии выполняется во всех явлениях природы. Ведь он вытекает из общего свойства нашего мира, — равномерность хода времени.

Из сказанного вытекает, что однородность хода времени можно проверять по тому, насколько точно выполняется закон сохранения энергии.

Если бы время (допустим, в новогоднюю ночь) шло быстрее, это означало бы, что в эту ночь свет горел бы ярче, краски были бы интенсивнее, объятия жарче и мысли острее и глубже, чем обычно. Если такие ощущения и возникают, их следует объяснять процессами, происходящими внутри нас, а не истинным уплотнением хода времени — время течет равномерно. И, как это ни удивительно, для доказательства этого достаточно убедиться, что в бездушных машинах энергия с большой точностью сохраняется. И наоборот, только из того факта, что атомы во все времена испускают свет с колоссальной точностью, одной и той же частоты, можно заключить, что с такой же точностью выполняется закон сохранения энергии и что все другие процессы также не изменяют своего ритма без внешнего воздействия.

Красота науки — не только и даже не столько в логической стройности, но в богатстве связей.

Зеркальная симметрия пространства

Кроме перечисленных видов симметрии (или инвариантности) имеется еще несколько других симметрий. Прежде всего нас будет интересовать зеркальная симметрия законов природы. Эта симметрия означает следующее. Если две экспериментальные установки отличаются только тем, что одна есть зеркальное отражение другой, то такие две установки работают совершенно одинаково (например, часы с правыми и левыми винтами имеют одинаковый ход).