Что такое время для физика?

В фильме «Интерстеллар» содержится весьма интересная мысль. Главный герой в беседе произносит ключевую фразу. Точную цитату я сейчас не вспомню, но суть можно передать так:

Возможно, в другой Вселенной живут существа, для которых путешествия во времени не сложнее, чем для нас восхождение на гору.

Эта идея заставляет глубоко задуматься о нашем понимании времени и о том, как физика вообще может описать такое неоднозначное понятие. С одной стороны время похоже на полноценную физическую сущность и материю, а с другой — ничуть не больше обычной метрики. При этом если время является ещё одним измерением, то оно тоже будет очень и очень странным.

Если время является полноценным измерением, то нужно отталкиваться от четырехмерного мира. Но можно ли считать полноценным измерением то, что фигурирует в концепции 3+1 по-Эйнштейновски? Да, можно. Такое описание действительности означает лишь то, что пространственные и временные измерения жёстко связаны друг с другом. Это никак не мешает времени быть самостоятельным измерением.

Время в физике всегда было предметом споров и воспринималось как нечто среднее между философским осмыслением реальности и действительной физической величиной. До сих пор у ученых нет однозначного ответа на вопрос о природе времени. Время пытались интерпретировать как очередное квантовое поле, рассматривать как физическую субстанцию и даже искали гипотетические хрононы. Парадоксально, но все варианты исследования времени заканчивались теми или иными успехами. Например, хрононы имели некоторое математическое подтверждение и мелькали в моделях.

Среди множества теорий появилась и такая, которая утверждает, что время — это несуществующая величина. Это лишь иллюзия, а всё происходящее вокруг и направление течения энтропии есть своеобразное восприятие реальности. События происходят одновременно и никак иначе. Но субъективный взгляд на вопрос заставляет видеть направление.

Теорий было невероятно много, но предлагаю всё-таки сконцентрироваться на мысли, которую высказали в «Интерстеллар». Если существа могут путешествовать по времени также, как мы путешествуем по пространству, то это означает, что они способны использовать время как самостоятельное измерение. При этом совершенно не обязательно, чтобы время является чем-то материальным.

Подход, который построен на попытке описать время как материальную субстанцию, совсем не объективен. Многие в этом вопросе ссылаются на поиск хрононов, но это будет квантом поля, а не частицей, аналогичной кислороду в окружающем воздухе. Мы ведь почему-то не рассматриваем гору, на которую лезем и которая имеет высоту, как интерпретацию материального эквивалента расстояния. По этой же причине не совсем логично искать и связь времени с чем-то близким по значению. Важно не путать измерения и измеряемые сущности.

Гора и правда измеряется расстоянием. Но это не связано с прямым соответствием конкретной материи и соответствующего измерения. Также оно работает и со временем. Только мы не осознаем соответствующую материю.

Мы легко можем сопоставить длину автобуса с пространственным измерением. Но с временным измерением этот фокус не получается. Мы, конечно же, можем предположить, что выполнение такой-то работы занимает такой-то промежуток времени, но совершенно непонятно, как перемещаться в таком измерении.

Возможность полноценно перемещаться во времени подразумевала бы, что мы разложили все дела на день в некоторой последовательности и выбираем, какое дело сделать. Примерно также мы выбираем, куда можно пойти в пространственном измерении. Можно сходить в магазин, а можно в автосервис. В нашей практике эти дела можно менять местами, но не варьировать их расположением на временной шкале.

Невозможность работать со временем исключает развитие в этом направлении. В пространственном измерении мы смогли сделать машину и перемещаться. Ведь мы осознаем и понимаем, как самовольно менять координату. Во времени так сделать не получается. Потому и нет машины, которая будет ездить по времени.

Физика при этом утверждает, что пространство связано со временем через скорость света. Эта связь мало помогает оценить сущность самого временного измерения. Мы можем лишь полагать, что есть некоторое 3+1 и это соотношение будет всегда работать. Что пространство без времени невозможно. Кстати, не исключено, что пространство невозможно ещё много без чего и что измерений значительно больше, просто время мы хоть как-то чувствуем и полагаем, что такая штука вообще может существовать.

Согласно концепции в фильме, если есть существо, воспринимающее пространство-время не как 3+1 измерения, а как полноценные 4 измерения, то оно сможет перемещаться во времени так же, как мы перемещаемся по вертикали в 3+1. Перемещение во времени станет для него самой обычной незаурядной способностью. Существо сможет перемещаться из точки А в точку Б.

Ценность примера из «Интерстеллара» для осознания физической природы времени в том, что он наводит на мысль ограниченности понимания человека. Мы на уровне конструкции сознания не способны полноценно воспринимать время и работать с ним. Отсюда и все парадоксы или недопонимания. Полагаю, что их нет у тех видов, которые способны это воспринимать. При этом возможно, что это настолько странное измерение, что мы даже не способны представить себе все нестандартные его вариации.

Физика при этом остаётся довольно консервативной и восприятие времени в классическом понимании строится на метрике, которая просто подтверждает связь пространственного и временного измерений. Это ещё одно измерение, которое измеряет нечто, непонятное сознанию человека. Оно совершенно точно связано с пространством и работает, как 3+1. Измерение может иметь абсолютно любую специфику и допускать такие моменты, что все события уже произошли или что это набор кадров, между которыми легко можно перемещаться. При этом время не логично воспринимать как материю, а теорию о хрононах следует рассматривать скорее как попытку описать время через соответствующее ему физическое поле.