Тайны квантового мира: О парадоксальности пространства и времени

Связано ли направление течения времени с направлением большей части процессов во Вселенной?

Камера Вильсона

Реальные эксперименты по проверке КЭЗ, как и в случае ЭПР-парадокса, довольно сложны в исполнении. В качестве упрощенной модели можно принять, что исследуемая радиоактивная система находится внутри детектора элементарных частиц (в переохлажденном паре в камере Вильсона или в перегретой жидкости в пузырьковой камере). Тогда продукты радиоактивного распада будут фиксироваться по своим трекам через характерное время их жизни в среде детектора. При этом для обеспечения идеального непрерывного измерения необходимо, чтобы длина свободного пробега частиц стремилась к нулю. В предельном случае при бесконечно частых сверхкратких — «нулевых» актах измерения радиоактивный распад должен прекратиться.

График интенсивности радиоактивного распада образца вещества в зависимости от времени

Картина времени

Также и времени нет самого по себе, но предметы
Сами ведут к ощущенью того, что в веках совершилось,
Что происходит теперь и что воспоследствует позже.
И неизбежно признать, что никем ощущаться не может
Время само по себе, вне движения тел и покоя.

Лукреций Кар, «О природе вещей»

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ

Видный английский астрофизик Артур Эддингтон, известный своими поисками доказательств релятивистской природы окружающей нас действительности, в свое время высказал замечательное предположение, что направление течения времени связано с расширением Вселенной, назвав это явление «стрела времени». Он предполагал, что если наша Вселенная эволюционирует циклически и в определенный момент ее расширение сменится сжатием, то тут же изменит свое направление полета и стрела времени.

И хотя чаще всего парадоксы квантовой физики связаны с распространением обыденных макроскопических понятий пространства и времени на квантовые объекты, какой-то аналог «стрелы времени» должен существовать и в микромире. Впрочем, микрочастицы вовсе не обязаны принадлежать только к знакомому нам частному случаю пространства-времени (математики называют его гладким топологическим многообразием Минковского) в виде обычного евклидова пространства трех измерений из школьных учебников, дополненного координатной осью времени. Вполне возможно, что они «обитают» в своем специфическом микропространстве, в которое переходит многообразие Минковского на «планковских дистанциях», выражаемых в миллиметрах дробными числами с тридцатью нулями. В этой таинственной глубине могут происходить совершенно невероятные вещи, предсказываемые формальными математическими моделями, и далекие, даже астрономические расстояния «здесь» могут соответствовать неразличимой близости «там». Вот, кстати, и еще один вариант разгадки ЭПР-парадокса, причем несравненно более «физичный», чем чудотворное квантовое сознание наблюдателей и «разумные потенциалы» микрочастиц, встречающиеся у отдельных современных исследователей.

Фантастика? Однако вспомним некоторые факты из жизни современной квантовой теории поля, описывающей элементарные частицы. Общепризнано (насколько подобное можно заявить сегодня), что в основе всех физических явлений лежат квантовые поля, дискретными составляющими которых выступают элементарные частицы. Эти частицы постоянно участвуют в сложных процессах взаимопревращения, возникновения и исчезновения. Для любопытствующих я весьма бы рекомендовал пару лучших книг по данной тематике: «Атомную физику» моего учителя Александра Ильича Ахиезера и «Физику элементарных частиц» Льва Борисовича Окуня, крупнейшего мирового авторитета в данной области. Удивительно, но пространственно-временные представления, которые использует квантовая теория поля, по своей сути являются макроскопическим миром Минковского!

Мировая линия в континууме Минковского

Отныне понятия пространства самого по себе и времени самого по себе осуждены на отмирание и превращение в бледные тени, и только своего рода объединение этих двух понятий сохранит независимую реальность.

Герман Минковский

КОНТИНУУМ МИНКОВСКОГО