Ответы

Пространство-время теории относительности

Понимание пространства и времени Кантом

Проблема бесконечности мира

С рассуждениями о пространстве связана проблема бесконечности мира (Возникло даже выражение: horror infinity (лат.) - ужас бесконечного).

Мир или имеет границы или нет, то есть бесконечен.

Но принятие любого из двух возможных ответов невозможно. Как не удается представить бесконечное пространство, так и не удается представить ограниченную всœелœенную, возникает вопрос: а что находится за этой границей? В последнем случае, в случае если за границей есть что-то, то это что-то должно быть включено нами в пределы мира, значит если мы указали на границу отделяющую что-то от чего-то, то мы не указали границу мира, а лишь границу каких-то его частей. За границей мира мир должен заканчиваться - там должно быть ничто.

Итак, невозможно представить бесконечность пространства и невозможно представить ничто. Тупик

В случае если большинство философов пытались понять время и пространство как что-то внешнее по отношению к человеку, то Иммануил Кант считал, что пространство и время не существуют независимо от человека, а являются нашими формами восприятия мира. Другими словами, пространство и время не принадлежат миру, а принадлежат человеку.

ʼʼ…пространство есть не что иное, как форма всœех внешних явлений, в которой только и бывают нам даны предметы чувствʼʼ. (И.Кант. Пролегомены ко всякой будущей метафизике).

Время ʼʼприсуще не самим предметам, а только субъекту, который их созерцаетʼʼ. (И.Кант. Критика чистого разума).

В теории относительности время и пространство рассматриваются неотделимыми друг от друга и образуют так называемое четырехмерное пространство-время.

Для описания так называемых событий используются четыре координаты.

Один из признанных философов-гениев XX века Людвиг Витгенштейн считал, что философские проблемы - это загадки, порожденные употреблением слов (языка).

ʼʼОшибка этого рода снова и снова повторяется в философии; к примеру, когда мы озадачены природой времени, когда время кажется нам загадочной вещью. Мы испытываем сильную склонность считать, что здесь есть нечто скрытое, нечто такое, что мы можем увидеть извне, но внутрь чего мы заглянуть не можем. На самом делœе ничего подобного нет. Мы хотим узнать не новые факты о времени. Все факты, которые нас интересуют, открыты нашему вниманию. Но нас вводит в заблуждение употребление существительного ʼʼвремяʼʼʼʼ (Витгенштейн Л. Голубая книга).

Рассмотрим в качестве примера вопрос: ʼʼЧто такое время?ʼʼ, как задавал его святой Августин и другие. На первый взгляд, это вопрос об определœении, но тогда немедленно встает вопрос: ʼʼЧто мы достигнем определœением, ведь оно приведет нас лишь к другим неопределœенным терминам?ʼʼ. И почему нужно приходить в замешательство из-за отсутствия определœения времени, а не отсутствия, скажем, ʼʼстулаʼʼ? Почему бы нам не приходить в замешательство во всœех случаях, когда мы не можем дать определœение? Итак, определœение часто проясняет грамматику слова. Фактически именно грамматика слова ʼʼвремяʼʼ приводит нас в замешательство. Мы всœего лишь, выражаем это замешательство, задавая слегка вводящий в заблуждение вопрос - вопрос ʼʼЧто такое... ?ʼʼ...

Святого Августина в его рассуждениях о времени привело в замешательство следующее ʼʼпротиворечиеʼʼ: Как возможно измерить время? Ибо прошлое нельзя измерить, поскольку оно уже прошло; будущее нельзя измерить, потому что оно еще не наступило. Настоящее же не должна быть измерено, поскольку не имеет протяженности.

Противоречие, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ здесь, по-видимому, возникает, можно было бы назвать конфликтом между двумя различными употреблениями слова, в данном случае слова ʼʼизмеритьʼʼ. Мы можем сказать, что Августин размышляет о процессе измерения длины: скажем, расстояние между двумя отметками на ленточном транспортере, лента которого движется перед нами, и мы можем видеть только маленький ее кусочек (настоящее время). Решение этой головоломки будет заключаться в сравнении того, что мы подразумеваем под ʼʼизмерениемʼʼ (грамматика слова ʼʼизмерениеʼʼ), примененного к расстоянию на ленточном транспортере, с грамматикой этого слова, примененного ко времениʼʼ (Там же).

Здесь Витгенштейн не дает подробного объяснения как же он сам решает парадокс времени, а только указывает на метод решения.

Он предлагает пример с ленточным транспортером.

Мы видим только маленький кусочек (представляющий настоящее время), который очень мал и движется - мы не можем его измерить (не успеваем). Как же провести измерение? Соответственно, Августин считает, что и время ускользает от нас также. (Правда, во времена Августина ленточных транспортеров не было).

Но Витгенштейн призывает нас обратить внимание на грамматику слова ʼʼизмерениеʼʼ (его употребление в языке), примененную ко времени. Другими словами, обратить внимание на то, как мы измеряем время, подразумевая, что это делается по другому, в жизни у нас не возникает загадочных проблем с измерением времени.

Рассуждая о проблематическом и ʼʼпочти мистическомʼʼ аспекте идей прошлого, будущего и настоящего, Витгенштейн говорит:

ʼʼВ чем заключается данный аспект и как случается так, что он возникает, можно проиллюстрировать классическим вопросом: ʼʼКуда уходит настоящее, когда оно становится прошлым, и где находится прошлое?ʼʼ. При каких обстоятельствах данный вопрос кажется нам привлекательным? Ибо при определœенных обстоятельствах он таким не кажется, и мы устраняем его как бессмысленный.

Ясно, что данный вопрос легче всœего возникает в таких случаях, когда вещи проплывают мимо нас - к примеру, бревна, сплавляемые вниз по реке. В таком случае мы можем сказать, что бревна, которые прошли мимо нас, находятся внизу слева, а бревна, которые пройдут мимо нас, находятся вверху справа. Тогда мы используем эту ситуацию в качестве сравнения для всœего того, что случается во времени, и даже воплощаем это сравнение в нашем языке, когда говорим, что ʼʼнастоящее событие проходитʼʼ (бревно проходит), ʼʼбудущее событие должно прийтиʼʼ (бревно должно прийти). Мы говорим о течении событий; но также о течении времени - реке, по которой движется бревно.

Вот один из наиболее богатых источников философской путаницы: мы говорим о будущем событии появления чего-то в моей комнате, а также о будущем наступлении этого события.

Мы говорим: ʼʼНечто произойдетʼʼ, а также: ʼʼНечто приближается ко мнеʼʼ;мы указываем на бревно как на ʼʼнечтоʼʼ, но также и на приближение бревна ко мне.

Может случиться, что мы будем не в состоянии избавиться от последствий нашего символизма, который, по-видимому, допускает вопросы типа: ʼʼКуда девается пламя свечи, когда ее гасят?ʼʼ, ʼʼКуда девается свет?ʼʼ, ʼʼКуда девается прошлое?ʼʼ. Нас начинает преследовать наш символизм. - Мы можем сказать, что к путанице нас приводит аналогия, которая неодолимо тянет нас за собой. - Это также случается, когда значение слова ʼʼсейчасʼʼ представляется нам в мистическом светеʼʼ (Витгенштейн Л. Коричневая книга).

Парадокс времени - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Парадокс времени" 2017, 2018.

смотреть на рефераты похожие на "Парадокс времени"

План
Введение 2
1.Проблема становления 3
2. Возрождение парадокса времени 3
3. Основные проблемы и понятия парадокса времени 5
4. Классическая динамика и хаос 6

4.1 Теория КАМ 6

4.2. Большие системы Пуанкаре 8
5.Решение парадокса времени 9

5.1.Законы хаоса 9

5.2.Квантовый хаос 10

5.3.Хаос и законы физики 13
6.Теория неустойчивых динамических систем – основа космологии 14
7.Перспективы неравновесной физики 16
Заключение 19

Введение

Пространство и время – основные формы существования материи. Не существует пространства и времени, отделенных от материи, от материальных процессов. Пространство и время вне материи есть не более, чем пустая абстракция.

В трактовке Ильи Романовича Пригожина и Изабеллы Стенгерс время – это фундаментальное измерение нашего бытия.

Наиболее важной проблемой по теме моего реферата является проблема законов природы. Эту проблему "ставит на первый план парадокс времени". Обоснование этой проблемы авторами заключается в том, что люди настолько привыкли к понятию "закон природы", что он воспринимается как нечто само собой разумеющееся. Хотя в других взглядах на мир такая концепция "законов природы" отсутствует. По Аристотелю живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена собственными автономными причинами. Каждое существо стремится к достижению своей собственной истины. В Китае господствовали взгляды о спонтанной гармонии космоса, своего рода статистическое равновесие, связывающие воедино природу, общество и небеса.

Мотивацией для авторов к рассмотрению вопроса парадокса времени послужил тот факт, что парадокс времени не существует сам по себе, с ним тесно связаны два других парадокса: "квантовый парадокс", "космологический парадокс" и понятие хаоса, которые, в конечном счете, могут привести к решению парадокса времени.

1.Проблема становления

На становление парадокса времени было обращено внимание одновременно с естественнонаучной и философской точек зрения в конце XIX века. В работах философа Анри Бергсона время играет главную роль при осуждении взаимодействий между человеком и природой, а так же пределов науки. Для венского физика Людвига Больцмана введение в физику времени как понятия, связано с эволюцией, было целью всей его жизни.

В труде Анри Бергсона "Творческая эволюция" высказывалась мысль о том, что наука успешно развивалась только в тех случаях, когда ей удавалось свести происходящие в природе процессы к монотонному повторению, иллюстрацией чего могут служить детерминистические законы природы. Но всякий раз, когда наука пыталась описывать созидательную силу времени, возникновение нового, она неизбежно терпела неудачу.

Выводы Бергсона были восприняты как выпад против науки.

Одна из целей которую преследовал Бергсон при написании своего труда
"Творческая эволюция", было "намерение показать, что целое имеет такую же природу, как и я".

Большинство ученых в настоящее время отнюдь не считают в отличие от
Бергсона, что для понимания созидательной деятельности нужна "другая" наука.

В книге "Порядок из хаоса" была изложена история физики XIX века в центре, которой была проблема времени. Так во второй половине XIX века возникли две концепции времени соответствующие противоположным картинам физического мира, одна из них восходит к динамике, другая к термодинамике.

2. Возрождение парадокса времени

Последние десятилетие XX века стали свидетелями возрождения парадокса времени. Большинство проблем обсуждавшихся Ньютоном и Лейбницем все еще актуальны. В частности проблема новизны. Жак Моно был первым кто привлек внимание к конфликту между понятием законов природы, игнорирующих эволюцию и созданием нового.

В действительности рамки проблемы ещё шире. Само существование нашей вселенной бросает вызов второму началу термодинамики.

Подобно возникновению жизни для Жака Моно, рождение вселенной воспринимается Азимовым как повседневное событие.

Законы природы более не противопоставляются идее истиной эволюции, включающие в себя инновации, которые с научной точки зрения с научной точки зрения определяются тремя минимальными требованиями.

Первое требование – необратимость, выражающаяся в нарушении симметрии между прошлым и будущим. Но этого не достаточно. Если рассмотреть маятник колебания, которого постепенно затухают или Луну, период вращения которой вокруг собственной оси все более убывают. Еще одним примером могла служить химическая реакции, скорость которой до достижения равновесия обращается в нуль. Такие ситуации не соответствуют истинно эволюционным процессам.

Второе требование – необходимость введения понятия события. По своему определению события не могут быть выведены из детерминистического закона, будь он обратимым во времени или не обратимым: событие как бы его не трактовали, означает, что происходящее не обязательно должно происходить.
Следовательно, в лучшем случае можно надеяться на описание события в терминах вероятностей.

Отсюда следует третье требование, которое необходимо ввести.
Некоторые события должны обладать способностью, изменять ход эволюции, т.е. эволюция должна быть не стабильной, т.е. характеризоваться механизмом, способным делать некоторые события исходным пунктом нового развития.

Теория эволюции Дарвина служит прекрасной иллюстрацией всех трех сформулированных выше требований. Необратимость очевидна: она существует на всех уровнях от новых экологических ниш, которые в свою очередь открывают новые возможности для биологической эволюции. Теория Дарвина должна была объяснить поразительное событие – возникновение видов, но Дарвин описал это событие как результат сложных процессов.

Дарвинский подход дает лишь модель. Но каждая эволюционная модель должна содержать необратимость события и возможность для некоторых событий стать отправным пунктом для нового порядка.

В отличие от дарвинского подхода термодинамика XIX века, сосредотачивает основное внимание на равновесии отвечающему только первому требованию, т.к. она выражает не семетричность между прошлым и будущим.

Однако за последние 20 лет термодинамика претерпела значительные изменения. Второе начало термодинамики более не ограничивается описанием выравнивания различий, которым сопровождается приближение к равновесию.

3. Основные проблемы и понятия парадокса времени

Парадокс времени "ставит перед нами проблему законов природы".
Эта проблема требует более детального рассмотрения. По Аристотелю живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена их собственными автономными внутренними причинами. Каждое существо стремится к достижению своей собственной истины. В Китае господствовали взгляды о спонтанной гармонии космоса, своего рода статистическом равновесии, связывающем воедино природу, общество и небеса.

Не маловажную роль сыграли и христианские представления о Боге как о устанавливающем законы для всего живого.

Для Бога все есть данность. Новое, выбор или спонтанные действия относительны с человеческой точки зрения. Подобные теологические воззрения, казалось, полностью подкреплялись открытием динамических законов движения.
Теология и наука достигли согласия.

Понятие хаоса вводится, т.к. хаос позволяет разрешить парадокс времени и приводит к включению стрелы времени в фундаментальное динамическое описание. Но хаос делает и нечто большее. Он привносит вероятность в классическую динамику.

Парадокс времени не существует сам по себе. С ним тесно связаны два других парадокса: "квантовый парадокс" и "космологический парадокс".

Между парадоксом времени и квантовым парадоксом существует тесная аналогия. Сущность квантового парадокса заключается в том, что ответственность за коллапс несет наблюдатель и производимые им наблюдения.
Следовательно аналогия между двумя парадоксами заключается в том, что человек отвечает за все особенности, связанные со становлением и событиями в нашем физическом описании.

Теперь, надо отметить третий парадокс – космологический парадокс.
Современная космология приписывает нашей вселенной возраст. Вселенная родилась в результате большого взрыва около 15млд. лет назад. Ясно, что это было событием. Но в традиционную формулировку понятий законов природы события не входят. Это и поставило физику на грань величайшего кризиса.
Хокинг написал о Вселенной так: "…она просто должна быть, и все!".

4. Классическая динамика и хаос

4.1 Теория КАМ

С появлением работ Колмогорова, продолженных Арнольдом и Мозером, - так называемой теории КАМ - проблему не интегрируемости перестали рассматривать как проявление сопротивления природы прогрессу, а начали рассматривать как новый отправной пункт дальнейшего развития динамики.

Теория КАМ рассматривает влияние резонансов на траектории. Следует отметить, что простой случай гармонического осциллятора с постоянной частотой, не зависящей от переменной действия J, является исключением: частоты зависят от значений принимаемых переменными действия J. В различных точках фазового пространства фазы различны. Это приводит к тому, что в одних точках фазового пространства динамической системы существует резонанс, тогда как в других точках резонанса нет. Как известно, резонансы соответствуют рациональным соотношениям между частотами. Классический результат теории чисел сводится к утверждению, что мера рациональных чисел по сравнению с мерой иррациональных чисел равна нулю. Это означает, что резонансы встречаются редко: большинство точек в фазовом пространстве нерезонансные. Кроме того, в отсутствие возмущений, резонансы приводят к периодическому движению (так называемые резонансные торы), тогда как в общем случае мы имеем квазипериодическое движение (нерезонансные торы).
Можно сказать кратко: периодические движения - не правило, а исключение.

Таким образом, мы вправе ожидать, что при введении возмущений характер движения на резонансных торах резко изменится (по теореме Пуанкаре), в то время как квазипериодическое движение изменится незначительно, по крайней мере при малом параметре возмущения (теория КАМ требует выполнения дополнительных условий, которые мы не будем здесь рассматривать). Основной результат теории КАМ состоит в том, что теперь мы имеем два совершенно различных типа траекторий: слегка изменившиеся квазипериодические траектории и стохастические j траектории, возникшие при разрушении резонансных торов .

Наиболее важный результат теории КАМ - появление стохастических траекторий - подтверждается численными экспериментами. Рассмотрим систему с двумя степенями свободы. Ее фазовое пространство содержит две координаты q1, q2 и два импульса p1, р2. Вычисления производятся при данном значении энергии H(q1,q2,p1,p2), и поэтому остается только три независимых переменных. Чтобы избежать построения траекторий в трехмерном пространстве, условимся рассматривать только пересечение траекторий с плоскостью q2p2.
Для еще большего упрощения картины мы будем строить только половину этих пересечений, а именно учитывать только такие точки, в которых траектория
«пронзает» плоскость сечения снизу вверх. Таким приемом пользовался еще
Пуанкаре, и он называется сечением Пуанкаре (или отображением Пуанкаре). В сечении Пуанкаре отчетливо видно качественное различие между периодическими и стохастическими траекториями.

Если движение периодическое, то траектория пересекает плоскость q2p2 в одной точке. Если движение квазипериодическое, т.е ограничено поверхностью тора, то последовательные точки пересечения заполняют на плоскости q2p2 замкнутую кривую. Если же движение стохастическое, то траектория случайным образом блуждает в некоторых областях фазового пространства, и точки ее пересечения так же случайным образом заполняют некоторую область на плоскости q2р2.

Еще один важный результат теории КАМ состоит в том, что, увеличивая параметр связи, мы тем самым увеличиваем области, в которых преобладает стохастичность. При некотором критическом значении параметра связи возникает хаос: в этом случае мы имеем положительный показатель Ляпунова, соответствующий экспоненциальному разбеганию со временем любых двух близких траекторий. Кроме того, в случае полностью развитого хаоса облако точек пересечения, порождаемое траекторией, удовлетворяет уравнениям типа уравнения диффузии.

Уравнения диффузии обладают нарушенной симметрией во времени. Они описывают приближение к равномерному распределению в будущем (т. е. при t
-> +?). Поэтому весьма интересно, что в компьютерном эксперименте, исходя из программы, составленной на основе классической динамики, мы получаем эволюцию с нарушенной симметрией во времени.

Следует подчеркнуть, что теория КАМ не приводит к динамической теории хаоса. Ее главный вклад состоит в другом: теория КАМ показала, что при малых значениях параметра связи мы имеем промежуточный режим, в котором сосуществуют траектории двух типов - регулярные и стохастические. С другой стороны, нас интересует главным образом то, что произойдет в предельном случае, когда снова останется лишь один тип траекторий. Эта ситуация соответствует так называемым большим системам Пуанкаре (БСП). К их рассмотрению мы сейчас переходим.

4.2. Большие системы Пуанкаре

При рассмотрении предложенной Пуанкаре классификации динамических систем на интегрируемые и неинтегрируемые мы отметил, что резонансы встречаются редко, поскольку возникают в случае рациональных соотношений между частотами. Но при переходе к БСП ситуация радикально изменяется: в
БСП резонансы играют главную роль.

Рассмотрим в качестве примера взаимодействие между какой-нибудь частицей и полем. Поле можно рассматривать как суперпозицию осцилляторов с континуумом частот wk. В отличие от поля частица совершает колебания с одной фиксированной частотой w1. Перед нами пример неинтегрируемой системы
Пуанкаре. Резонансы будут возникать всякий раз, когда wk =w1. Во всех учебниках физики показано, что испускание излучения обусловлено именно такими резонансами между заряженной частицей и полем. Испускание излучения представляет собой необратимый процесс, связанный с резонансами Пуанкаре.

Новая особенность состоит в том, что частота wk есть непрерывная функция индекса k, соответствующая длинам волн осцилляторов поля. Такова специфическая особенность больших систем Пуанкаре, т. е. хаотических систем, у которых нет регулярных траекторий, сосуществующих со стохастическими траекториями. Большие системы Пуанкаре (БСП) соответствуют важным физическим ситуациям, в действительности - большинству ситуаций, с которыми мы сталкиваемся в природе. Но БСП позволяют также исключить расходимости Пуанкаре, т. е. устранить основное препятствие на пути к интегрированию уравнений движения. Этот результат, заметно приумножающий мощь динамического описания, разрушает отождествление ньютоновской или гамильтоновой механики и обратимого во времени детерминизма, поскольку уравнения для БСП в общем случае приводят к принципиально вероятностной эволюции с нарушенной симметрией во времени.

Обратимся теперь к квантовой механике. Между проблемами, с которыми мы сталкиваемся в классической и квантовой теории, существует аналогия, поскольку предложенная Пуанкаре классификация систем, на интегрируемые и неинтегрируемые остается в силе и для квантовых систем.

5.Решение парадокса времени

5.1.Законы хаоса

Трудно говорить о «законах хаоса», пока мы рассматриваем отдельные траектории. Мы имеем дело с негативными аспектами хаоса, такими как экспоненциальное разбегание траекторий и не вычислимость. Ситуация резко меняется, когда мы переходим к вероятностному описанию. Описание в терминах вероятностей остается в силе при любых временах. Поэтому и законы динамики надлежит формулировать на вероятностном уровне. Но этого не достаточно.
Чтобы включить в описание нарушение симметрии во времени, мы должны выйти из обычного гильбертова пространства. В рассмотренных ними здесь простых примерах необратимые процессы определялись только временем Ляпунова, но все приведенные соображения могут быть обобщены и на более сложные отображения, описывающие необратимы! процессы другого типа, например, диффузию .

Полученное нами вероятностное описание несводимо: это неизбежное следствие того, что собственные функции принадлежат к классу обобщенных функций. Как уже упоминалось, этот факт можно использовать в качестве отправного пункта нового, более общего определения хаоса. В классической динамике хаос определяется "экспоненциальным разбеганием" траекторий, но такое определение хаоса не допускает обобщения на квантовую теорию. В квантовой теории нет "экспоненциального разбегания" волновых функций и, следовательно, не существует чувствительности к начальным условиям в обычном смысле. Тем не менее, существуют квантовые системы, характеризующиеся несводимыми вероятностными описаниями. Помимо прочего такие системы имеют принципиальное значение для нашего описания природы.
Как и прежде, фундаментальные законы физики применительно к таким системам формулируются в виде вероятностных утверждений (а не в терминах волновых функций). Можно сказать, что такие системы не позволяют отличить чистое состояние от смешанных состояний. Даже если мы выберем в качестве исходного, чистое состояние, оно со временем превратится в смешанное состояние.

Исследование описанных в этой главе отображений представляет большой интерес. Эти простые примеры позволяют наглядно представить, что мы имеем в виду, говоря о третьей, несводимой, формулировке законов природы. Тем не менее, отображения - не более чем абстрактные геометрические модели. Теперь же мы обратимся к динамическим системам на основе гамильтонова описания - фундамента современной концепции законов природы.

5.2.Квантовый хаос

Квантовый хаос отождествляется с существованием несводимого вероятностного представления. В случае с БСП в основе такого представления лежат резонансы Пуанкаре.

Следовательно, квантовый хаос связан с разрушением инварианта движения вследствие резонансов Пуанкаре. Это свидетельствует о том, что в случае БСП невозможно переходить от амплитуд |?i+> к вероятностям |?i+>

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Идея, что можно попасть в прошлое или будущее, породила целый жанр хронофантастики, - и кажется, что все возможные парадоксы и подводные камни нам давно известны. Теперь мы читаем и смотрим такие произведения не ради того, чтобы взглянуть на другие эпохи, а ради путаницы, которая неизбежно возникает при попытках нарушить ход времени. Какие же фокусы со временем лежат в основе всех хроноопер и какие сюжеты можно собрать из этих кирпичиков? Давайте разбираться.

Разбудите, когда наступит будущее

Самая простая задача для путешественника во времени - попасть в будущее. В таких историях можно даже не продумывать, как именно устроен временной поток: поскольку будущее на наше время не влияет, сюжет почти не будет отличаться от полёта на другую планету или в сказочный мир. В каком-то смысле все мы и так путешествуем во времени - со скоростью одна секунда в секунду. Вопрос только в том, как увеличить скорость.

В XVIII-XIX веках одним из фантастических явлений считались сновидения. Летаргический сон приспособили для путешествий в будущее: Рип ван Винкль (герой одноимённого рассказа Вашингтона Ирвинга) проспал двадцать лет и очутился в мире, где все его близкие уже умерли, а его самого успели забыть. Такой сюжет сродни ирландским мифам о народе холмов, который тоже умел манипулировать временем: тот, кто провёл под холмом одну ночь, возвращался через сотню лет.

Этот метод «попадания» не устаревает

С помощью снов писатели того времени объясняли любые фантастические допущения. Если рассказчик сам допускает, что диковинные миры ему привиделись, какой с него спрос? К такой хитрости прибегнул Луи-Себастьен де Мерсье, описывая «сон» об утопическом обществе («Год 2440»), - а это уже полноценное путешествие во времени!

Впрочем, если путешествие в будущее нужно правдоподобно обосновать, сделать это без противоречий с наукой тоже несложно. Прославленный «Футурамой» метод криогенной заморозки в теории может сработать - поэтому сейчас многие трансгуманисты стараются сохранить свои тела после смерти в надежде, что медицинские технологии будущего позволят их оживить. Правда, по сути это просто адаптированный под современность сон ван Винкля, поэтому сложно сказать, считать ли это «настоящим» путешествием.

Быстрее света

Для тех, кто хочет всерьёз поиграть со временем и углубиться в дебри физики, лучше подойдёт путешествие со скоростью света.

Теория относительности Эйнштейна позволяет на околосветовых скоростях сжимать и растягивать время, чем в фантастике с удовольствием пользуются. Знаменитый «парадокс близнецов» гласит, что если долго носиться по космосу на околосветовой скорости, за год-другой таких полётов на Земле пройдёт пара веков.

Более того: математик Гёдель предложил для уравнений Эйнштейна такое решение, при котором во вселенной могут возникать временные петли - нечто вроде порталов между разными временами. Именно этой моделью воспользовались в фильме « », сперва показав разницу в течении времени возле горизонта чёрной дыры, а потом и прокинув с помощью «кротовой норы» мостик в прошлое.

Все сюжетные повороты, которые сейчас придумывают авторы хроноопер, уже были у Эйнштейна и Гёделя (снято на iPhone 5)

Можно ли таким образом попасть в прошлое? Учёные в этом сильно сомневаются, но фантастам их сомнения не мешают. Достаточно заявить, что превышать скорость света запрещено только простым смертным. А Супермен может сделать вокруг Земли пару оборотов и вернуться в прошлое, чтобы предотвратить гибель Лоис Лейн. Да что там скорость света - даже сон может работать в обратном направлении! А у Марка Твена янки получил ломом по голове и при дворе короля Артура.

Конечно, в прошлое летать интереснее - как раз потому, что оно неразрывно связано с настоящим. Если автор вводит в историю машину времени, он обычно хочет как минимум запутать читателя временными парадоксами. Но чаще всего главная тема в таких историях - борьба с предопределением. Можно ли изменить собственную судьбу, если она уже известна?

Причина или следствие?

Ответ на вопрос о предопределении - как и сама концепция путешествия во времени - зависит от того, по какому принципу устроено время в конкретном фантастическом мире.

Терминаторам законы физики не указ

В реальности главная проблема с путешествием в прошлое не скорость света. Если отправить назад во времени что угодно, хотя бы сообщение, это нарушит фундаментальный закон природы: принцип причинности. Даже самое захудалое пророчество - уже в каком-то смысле путешествие во времени! Все известные нам научные принципы строятся на том, что сперва происходит событие, а потом у него возникают последствия. Если следствие опережает причину, это ломает законы физики.

Чтобы «починить» законы, надо придумать, как мир реагирует на такую аномалию. Тут-то фантасты и дают волю воображению.

Если жанр фильма - комедия, то риска «сломать» время обычно нет: все поступки героев слишком малозначительны, чтобы повлиять на будущее, и главная задача - выпутаться из собственных проблем

Можно заявить, что время - единый и неделимый поток: между прошлым и будущим как бы натянута нить, по которой можно перемещаться.

Именно в такой картине мира возникают самые известные петли и парадоксы: например, если в прошлом убить своего дедушку, можно исчезнуть из вселенной. Появляются парадоксы из-за того, что эта концепция (философы называют её «Б-теорией») утверждает: прошлое, настоящее и будущее столь же реальны и неизменны, как и привычные нам три измерения. Будущее пока что неизвестно - но рано или поздно мы увидим тот единственный вариант событий, который должен произойти.

Такой фатализм порождает самые ироничные истории о путешественниках во времени. Когда пришелец из будущего пытается исправить события прошлого, он внезапно обнаруживает, что сам стал их причиной, - более того, так было всегда. Время в таких мирах не переписывается - в нём просто возникает причинно-следственная петля, и любые попытки что-то изменить лишь закрепляют изначальный вариант. Этот парадокс одним из первых подробно описал в новелле «По собственным следам» (1941), где оказывается, что герой выполнял задание, полученное от самого себя.

Герои мрачного сериала «Тьма» от Netflix отправляются в прошлое, чтобы расследовать преступление, но поневоле вынуждены сами совершать поступки, которые к этому преступлению ведут

Бывает и хуже: в более «гибких» мирах неосторожный поступок путешественника может привести к «эффекту бабочки». Вмешательство в прошлое переписывает разом весь временной поток - и мир не просто меняется, а напрочь забывает, что изменился. Обычно только сам путешественник помнит, что раньше всё было иначе. В трилогии « » за прыжками Марти не мог уследить даже док Браун - но он хотя бы полагался на слова товарища, когда тот описывал изменения, а обычно таким историям просто никто не верит.

В общем, однопоточное время - штука запутанная и безысходная. Многие авторы решают себя не ограничивать и прибегают к помощи параллельных миров.

Сюжет, в котором герой оказывается в мире, где его рождение кто-то отменил, пошёл от рождественского фильма «Эта прекрасная жизнь» (1946)

Раздвоение времени

Эта концепция не только позволяет избавиться от противоречий, но ещё и захватывает воображение. В таком мире возможно всё: каждую секунду он делится на бесконечное множество похожих друг на друга отражений, отличающихся парой мелочей. Путешественник во времени на самом деле ничего не меняет, а лишь скачет между разными гранями мультиверсума. Такой сюжет очень любят в сериалах: почти в любом шоу найдётся серия, где герои оказываются в альтернативном будущем и пытаются вернуть всё на круги своя. На бесконечном поле и резвиться можно бесконечно - и никаких парадоксов!

Сейчас в хронофантастике чаще всего используют модель с параллельными мирами (кадр из «Звёздного пути»)

Но самое интересное начинается, когда авторы отказываются от «Б-теории» и решают, что фиксированного будущего не бывает. Может, неизвестность и неопределённость и есть нормальное состояние времени? В такой картине мира конкретные события происходят только на тех отрезках, на которых есть наблюдатели, а остальные моменты - всего лишь вероятность.

Прекрасный пример такого «квантового времени» показал Стивен Кинг в « ». Когда Стрелок невольно создал временной парадокс, он едва не сошёл с ума, потому что помнил одновременно две линии событий: в одной он путешествовал в одиночку, в другой со спутником. Если герою попадались на глаза свидетельства, напоминавшие о прошлых событиях, воспоминания об этих точках складывались в одну непротиворечивую версию, но промежутки были словно в тумане.

Квантовый подход в последнее время популярен - отчасти благодаря развитию квантовой физики, а отчасти потому, что он позволяет показывать ещё более запутанные и драматичные парадоксы.

Марти Макфлай едва не стёр себя из реальности, помешав своим родителям познакомиться. Пришлось срочно всё исправлять!

Взять, например, фильм «Петля времени» (2012): как только молодое воплощение героя совершало какие-то действия, пришелец из будущего тут же их вспоминал - а до того в его памяти царил туман. Поэтому он старался не вмешиваться лишний раз в своё прошлое - например, не показывал молодому себе фотографию будущей жены, чтобы не сорвать их первую неожиданную встречу.

«Квантовый» подход виден и в « »: раз Доктор предупреждает спутников о специальных «фиксированных точках» - событиях, которые нельзя изменить или обойти, - значит, вся остальная ткань времени подвижна и пластична.

Впрочем, даже вероятностное будущее блекнет по сравнению с мирами, где Время обладает собственной волей - или на его страже стоят существа, подстерегающие путешественников. В такой вселенной законы могут работать как угодно - и хорошо ещё, если со стражами можно договориться! Самый яркий пример - лангольеры , которые после каждой полуночи съедают вчерашний день вместе со всеми, кому не повезло там оказаться.

Как работает машина времени

На фоне такого разнообразия вселенных сама техника путешествий во времени - вопрос второстепенный. Со времён машины времени не изменились: можно придумать новый принцип действия, но вряд ли это повлияет на сюжет, и со стороны путешествие будет выглядеть примерно одинаково.

Машина времени Уэллса в экранизации 1960 года. Вот где стимпанк!

Чаще всего принцип работы вообще не объясняют: человек залезает в кабинку, любуется гудением и спецэффектами, а потом выбирается уже в другом времени. Этот способ можно назвать мгновенным скачком: ткань времени словно прокалывается в одной точке. Нередко для такого прыжка сперва надо разогнаться - набрать скорость в обычном пространстве, а техника уже переведёт этот импульс в скачок во времени. Так поступали и героиня аниме «Девочка, покорившая время», и док Браун на знаменитом DeLorean из трилогии «Назад в будущее». Видимо, ткань времени - из тех препятствий, которые штурмуют с разбега!

DeLorean DMC-12 - редкая машина времени, которая вправе называться машиной (JMortonPhoto.com & OtoGodfrey.com )

Но иногда бывает наоборот: если считать время четвёртым измерением, в трёх обычных измерениях путешественник должен оставаться на месте. Машина времени помчит его по временной оси, и в прошлом или будущем он появится ровно в той же точке. Главное, чтобы там не успели ничего построить, - последствия могут быть очень неприятными! Правда, в такой модели не учитывают вращение Земли - на самом-то деле неподвижных точек не бывает, - но в крайнем случае всё можно списать на магию. Именно так работал : каждый оборот волшебных часов соответствовал одному часу, но с места путешественники не двигались.

Суровее всего с такими «статичными» путешествиями обошлись в фильме «Детонатор» (2004): там машина времени проматывала ровно минуту за минуту. Чтобы попасть во вчерашний день, надо было просидеть в железной коробке целых 24 часа!

Иногда модель, в которой больше трёх измерений, трактуют ещё хитрее. Вспомним теорию Гёделя, согласно которой между разными временами можно прокладывать петли и тоннели. Если она верна, через дополнительные измерения можно попробовать пробраться в другое время - чем и воспользовался герой « ».

В более ранней фантастике по схожему принципу работала «воронка времени»: некое подпространство, куда можно попасть специально (на TARDIS Доктора Кто) или случайно, как произошло с экипажем эсминца в фильме «Филадельфийский эксперимент» (1984). Полёт по воронке обычно сопровождается головокружительными спецэффектами, а выходить из корабля не рекомендуется, чтобы не потеряться во времени навсегда. Но по сути это всё та же обычная машина времени, доставляющая пассажиров из одного года в другой.

Внутри временных воронок почему-то всегда бьют молнии и иногда летают титры

Если же авторы не хотят углубляться в дебри теорий, аномалия времени может существовать сама по себе, без всяких приспособлений. Достаточно войти не в ту дверь, и вот герой уже в далёком прошлом. Тоннель это, точечный прокол или магия - кто его разберёт? Главный вопрос - как выбраться обратно!

Чего сделать нельзя

Впрочем, обычно фантастика всё-таки работает по правилам, пусть и вымышленным, - поэтому для путешествий во времени часто придумывают ограничения. Например, можно вслед за современными физиками заявить, что перемещать тела быстрее скорости света (то есть в прошлое) всё-таки нельзя. Но в некоторых теориях есть частица под названием «тахион», на которую это ограничение не действует, потому что у неё нет массы… Может, сознание или информацию всё-таки можно отправить в прошлое?

Когда за путешествия во времени берётся Макото Синкай, у него всё равно получается трогательная история о дружбе и любви («Твоё имя»)

В реальности, скорее всего, так смухлевать не получится - всё из-за того же принципа причинности, которому до типа частиц нет дела. Но в фантастике «информационный» подход кажется более правдоподобным - да ещё и оригинальным. Он позволяет герою, например, оказаться в собственном молодом теле или отправиться в путешествие по чужим сознаниям, как происходило с героем сериала «Квантовый скачок». А в аниме Steins;Gate поначалу умели отправлять в прошлое только SMS - попробуй измени ход истории с такими ограничениями! Но от ограничений сюжеты только выигрывают: чем сложнее задача, тем интереснее смотреть, как её решают.

Гибрид телефона с микроволновкой для связи с прошлым (Steins;Gate)

Иногда дополнительные условия накладывают и на обычные, физические путешествия во времени. Например, зачастую машина времени не может отправить никого в прошлое раньше того момента, когда она была изобретена. А в аниме «Меланхолия Харухи Судзумии» путешественники во времени разучились отправляться в прошлое дальше определённой даты, потому что в этот день произошла катастрофа, повредившая ткань времени.

И тут начинается самое интересное. Незамысловатые скачки в прошлое и даже временные парадоксы - это лишь вершина айсберга хронофантастики. Если время можно изменить или даже повредить, что ещё с ним можно сделать?

Парадокс на парадоксе

Путешествия во времени мы любим за путаницу. Даже простой скачок в прошлое порождает такие завихрения, как «эффект бабочки» и «парадокс дедушки», - в зависимости от того, как устроено время. Но на этом приёме можно строить куда более сложные комбинации: например, прыгнуть в прошлое не единожды, а несколько раз подряд. Так создаётся стабильная временная петля, или «день сурка».

У вас бывает дежа-вю?
- А разве ты меня об этом уже не спрашивала?

Зациклить можно один день или несколько - главное, чтобы всё заканчивалось «сбросом» всех изменений и путешествием обратно в прошлое. Если мы имеем дело с линейным и неизменным временем, такие петли сами возникают из причинно-следственных парадоксов: герой получает записку, отправляется в прошлое, пишет эту записку, отправляет самому себе… Если же время каждый раз переписывается или порождает параллельные миры, получается идеальная ловушка: человек раз за разом переживает одни и те же события, но любые изменения всё равно заканчиваются сбросом на исходную позицию.

Чаще всего такие сюжеты посвящены попыткам разгадать причину временной петли и вырваться из неё. Иногда петли завязаны на эмоции или трагические судьбы персонажей - особенно этот элемент любят в аниме («Девочка-волшебница Мадока», «Меланхолия Харухи Судзумии», «Когда плачут цикады»).

Но у «дней сурка» есть несомненный плюс: они позволяют за счёт бесконечных попыток рано или поздно добиться успеха в любом начинании. Недаром Доктор Кто, попав в такую ловушку, вспоминал легенду о птичке, которая за многие тысячи лет по крошке сточила каменную скалу, а его коллега ухитрился своими «переговорами» довести до белого каления внеземного демона! В таком случае разрушить петлю можно не геройским поступком или прозрением, а обычным упорством, - и по пути научиться паре-тройке полезных навыков, как случилось с героем «Дня сурка».

В «Грани будущего» инопланетяне используют временные петли в качестве оружия - чтобы просчитать идеальную тактику боя

Ещё один способ построить из обычных прыжков более сложную конструкцию - синхронизировать два отрезка времени. В фильме «Люди Икс: Дни минувшего будущего» и в «Разведчике времени» временной портал умели открывать только на фиксированное расстояние. Грубо говоря, в полдень воскресенья можно переместиться в полдень субботы, а час спустя - уже только в час дня. При таком ограничении в истории о путешествии в прошлое появляется элемент, которого там, казалось бы, не может быть - цейтнот! Да, можно отправиться назад и попытаться что-то исправить, но в будущем время идёт своим чередом - и герой, например, может опоздать вернуться.

Чтобы усложнить путешественнику жизнь, можно сделать прыжки во времени случайными - отобрать у него контроль над происходящим. В сериале «Остаться в живых» такая беда случилась с Десмондом, который слишком плотно взаимодействовал с временной аномалией. Но ещё в 1980-х на той же идее построили сериал «Квантовый скачок». Герой постоянно оказывался в разных телах и эпохах, но не знал, сколько продержится в этом времени, - и уж тем более не мог вернуться «домой».

Крутим время

Героиня игры Life is Strange встаёт перед трудным выбором: отменить все правки, которые она вносила в ткань времени ради спасения подруги, или погубить целый город

Второй приём, с помощью которого разнообразят путешествия во времени, - изменение скорости. Если можно промотать пару лет, чтобы оказаться в прошлом или будущем, почему бы, например, не поставить время «на паузу»?

Как показал ещё Уэллс в рассказе «Новейший ускоритель», даже замедление времени для всех, кроме себя - очень мощный инструмент, а уж если его совсем остановить, можно куда-нибудь тайно проникнуть или выиграть дуэль - причём совершенно незаметно для противника. А в веб-сериале «Червь» один супергерой умел «замораживать» предметы во времени. С помощью этого нехитрого приёма можно было, например, пустить под откос поезд, поставив у него на пути обычный лист бумаги, - ведь застывший во времени объект не может измениться или сдвинуться!

Застывшие во времени враги - это очень удобно. В шутере Quantum Break в этом можно убедиться лично

Скорость можно изменить и на отрицательную, и тогда получатся знакомые читателям Стругацких контрамоты - люди, живущие «в обратную сторону». Такое возможно только в мирах, где работает «Б-теория»: вся временная ось уже предопределена, вопрос только в том, в каком порядке мы её воспринимаем. Чтобы ещё сильнее запутать сюжет, можно запустить в разных направлениях двух путешественников во времени. Так случилось с Доктором и Ривер Сонг в сериале «Доктор Кто»: они скакали по эпохам туда-сюда, но первая (для Доктора) их встреча для Ривер была последней, вторая - предпоследней, и так далее. Чтобы избежать парадоксов, героине приходилось следить, чтобы случайно не проспойлерить Доктору его будущее. Потом, правда, порядок их встреч превратился в полную чехарду, но героям «Доктора Кто» к такому не привыкать!

Миры со «статичным» временем порождают не только контрамотов: нередко в фантастике появляются существа, которые одновременно видят все точки своего жизненного пути. Трафальмадорцы из «Бойни номер пять» благодаря этому относятся к любым злоключениям с философским смирением: для них даже смерть - всего лишь одна из многочисленных деталей общей картины. Доктор Манхэттен из « » из-за такого нечеловеческого восприятия времени отдалился от людей и ударился в фатализм. Абраксас из «Бесконечного путешествия» регулярно путался в грамматике, силясь понять, какое событие уже произошло, а какое будет завтра. А у инопланетян из рассказа Теда Чана «История твоей жизни» возник особенный язык: все, кто его выучил, тоже начинали одновременно видеть прошлое, настоящее и будущее.

Фильм «Прибытие», снятый по мотивам «Истории твоей жизни», начинается с флешбэков… Или нет?

Впрочем, если контрамоты или трафальмадорцы действительно путешествуют во времени, то со способностями Ртути или Флэша всё не так очевидно. Ведь на самом деле это они ускоряются относительно всех остальных - разве можно считать, что на самом деле замедляется весь мир вокруг?

Физики заметят, что теория относительности недаром называется именно так. Можно и мир ускорить, и наблюдателя замедлить - это одно и то же, вопрос только в том, что взять за точку отсчёта. А биологи скажут, что никакой фантастики здесь нет, ведь время - понятие субъективное. Обычная муха тоже видит мир «в слоу-мо» - так быстро её мозг обрабатывает сигналы. Но можно не ограничиваться мухой или Флэшем, ведь в некоторых хронооперах существуют параллельные миры. Кто мешает пустить в них время с разной скоростью - или даже в разные стороны?

Известный пример такого приёма - «Хроники Нарнии», где формально путешествий во времени нет. Но время в Нарнии течёт куда быстрее, чем на Земле, поэтому одни и те же герои попадают в разные эпохи - и наблюдают историю сказочной страны от её создания до падения. А вот в комиксе Homestuck, который, пожалуй, можно назвать самой запутанной историей о путешествиях во времени и параллельных мирах, два мира запустили в разных направлениях - и при контактах между этими вселенными возникала та же неразбериха, что у Доктора с Ривер Сонг.

Если циферблаты ещё не изобрели, песочные часы тоже сойдут («Принц Персии»)

Убить время

На основе любого из этих приёмов можно написать рассказ, от которого даже у Уэллса затрещала бы голова. Но современные авторы с удовольствием пользуются всей палитрой сразу, завязывая в клубок временные петли и параллельные миры. Парадоксы при таком подходе накапливаются пачками. Даже при одном прыжке в прошлое путешественник может ненароком убить своего дедушку и исчезнуть из реальности - а то и стать собственным отцом. Пожалуй, лучше всех над «парадоксом причинности» поиздевался в рассказе «Все вы, зомби», где герой оказывается сам себе и папой, и мамой.

По рассказу «Все вы, зомби» снят фильм «Патруль времени» (2014). Практически все его персонажи - это один и тот же человек

Само собой, парадоксы надо как-то разрешать, - поэтому в мирах с линейным временем оно часто восстанавливается само, по воле судьбы. Например, почти все начинающие путешественники первым делом решают убить Гитлера. В мирах, где время можно переписывать, он погибнет (но по закону подлости получившийся мир будет ещё хуже). У Асприна в «Разведчиках времени» покушение провалится: либо пистолет заклинит, либо ещё что-нибудь произойдёт.

А в мирах, где фатализм не в почёте, приходится следить за сохранностью прошлого самостоятельно: для таких случаев создают специальную «полицию времени», которая отлавливает путешественников, пока они не натворили бед. В фильме «Петля времени» роль такой полиции взяла на себя мафия: прошлое для них - слишком ценный ресурс, чтобы позволять кому-то его портить.

Если нет ни судьбы, ни хронополицейских, путешественники рискуют попросту сломать время. В лучшем случае получится как в цикле Джаспера Ффорде «Четверг Нонетот», где полиция времени доигралась до того, что случайно отменила само изобретение путешествий во времени. В худшем - разрушится ткань реальности.

Как не раз показывали в «Докторе Кто», время - вещь хрупкая: от одного взрыва могут пойти трещины в мироздании по всем эпохам, а из-за попытки переписать «фиксированную точку» может схлопнуться и прошлое, и будущее. В Homestuck после подобного инцидента мир пришлось пересоздавать заново, а в все эпохи смешались воедино, из-за чего события книг теперь невозможно соединить в непротиворечивую хронологию… Ну а в манге Tsubasa: Reservoir Chronicle стёртому из реальности сыну собственного клона пришлось заменить себя новым человеком, чтобы в уже случившихся событиях было хоть какое-то действующее лицо.

Некоторые герои мультиверсума Tsubasa существуют минимум в трёх воплощениях и происходят из других произведений той же студии

Любимое развлечение фанатов - рисовать для самых запутанных произведений хронологии

Звучит безумно? Но за такое безумие мы и любим путешествия во времени - они раздвигают границы логики. Когда-то, должно быть, и обычный скачок в прошлое мог свести непривычного читателя с ума. Сейчас же хронофантастика по-настоящему сияет на длинных дистанциях, когда авторам есть где развернуться, а временные петли и парадоксы наслаиваются друг на друга, порождая самые невообразимые комбинации.

Увы, часто бывает, что конструкция складывается под собственным весом: либо скачков во времени становится слишком много, чтобы был смысл за ними следить, либо авторы на ходу меняют правила вселенной. Сколько раз уже Скайнет переписывал прошлое? И кто сейчас сможет сказать, по каким правилам работает время в «Докторе Кто»?

Зато, если хронофантастика при всех своих парадоксах получается стройной и внутренне непротиворечивой, она запоминается надолго. Именно этим подкупают BioShock Infinite, Tsubasa: Reservoir Chronicle или Homestuck. Чем сложнее и запутаннее сюжет, тем более сильное впечатление остаётся у тех, кто добрался до конца и сумел окинуть взглядом сразу всё полотно.

* * *

Путешествия во времени, параллельные миры и переписывание реальности неразрывно связаны, поэтому сейчас без них не обходится почти ни одно фантастическое произведение - будь то фэнтези наподобие «Игры престолов» или научно-фантастическое исследование новейших теорий физики, как в «Интерстелларе». Мало какой сюжет даёт такой же простор для воображения - ведь в истории, где любое событие можно отменить или повторить несколько раз, возможно всё. При этом элементы, из которых складываются все эти истории, довольно просты.

Похоже, за последние сто лет авторы сделали со временем всё, что только возможно: пускали вперёд, назад, по кругу, в один поток и в несколько… Поэтому лучшие из таких историй, как и во всех жанрах, держатся на персонажах: на пришедшей ещё из древнегреческих трагедий теме борьбы с судьбой, на попытках исправить собственные ошибки и на тяжёлом выборе между разными ветками событий. Но как бы ни скакала хронология, история всё равно будет развиваться только в одном направлении - в том, которое интереснее всего зрителям и читателям.

Введение. 2

1.Проблема становления. 3

2. Возрождение парадокса времени. 3

3. Основные проблемы и понятия парадокса времени. 5

4. Классическая динамика и хаос. 6

4.1 Теория КАМ... 6

4.2. Большие системы Пуанкаре. 8

5.Решение парадокса времени. 9

5.1.Законы хаоса. 9

5.2.Квантовый хаос. 10

5.3.Хаос и законы физики. 13

6.Теория неустойчивых динамических систем – основа космологии. 14

7.Перспективы неравновесной физики. 16

Пространство и время – основные формы существования материи. Не существует пространства и времени, отделенных от материи, от материальных процессов. Пространство и время вне материи есть не более, чем пустая абстракция.

В трактовке Ильи Романовича Пригожина и Изабеллы Стенгерс время – это фундаментальное измерение нашего бытия.

Наиболее важной проблемой по теме моего реферата является проблема законов природы. Эту проблему "ставит на первый план парадокс времени". Обоснование этой проблемы авторами заключается в том, что люди настолько привыкли к понятию "закон природы", что он воспринимается как нечто само собой разумеющееся. Хотя в других взглядах на мир такая концепция "законов природы" отсутствует. По Аристотелю живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена собственными автономными причинами. Каждое существо стремится к достижению своей собственной истины. В Китае господствовали взгляды о спонтанной гармонии космоса, своего рода статистическое равновесие, связывающие воедино природу, общество и небеса.

Мотивацией для авторов к рассмотрению вопроса парадокса времени послужил тот факт, что парадокс времени не существует сам по себе, с ним тесно связаны два других парадокса: "квантовый парадокс", "космологический парадокс" и понятие хаоса, которые, в конечном счете, могут привести к решению парадокса времени.

На становление парадокса времени было обращено внимание одновременно с естественнонаучной и философской точек зрения в конце XIX века. В работах философа Анри Бергсона время играет главную роль при осуждении взаимодействий между человеком и природой, а так же пределов науки. Для венского физика Людвига Больцмана введение в физику времени как понятия, связано с эволюцией, было целью всей его жизни.

В труде Анри Бергсона "Творческая эволюция" высказывалась мысль о том, что наука успешно развивалась только в тех случаях, когда ей удавалось свести происходящие в природе процессы к монотонному повторению, иллюстрацией чего могут служить детерминистические законы природы. Но всякий раз, когда наука пыталась описывать созидательную силу времени, возникновение нового, она неизбежно терпела неудачу.

Выводы Бергсона были восприняты как выпад против науки.

Одна из целей которую преследовал Бергсон при написании своего труда "Творческая эволюция", было "намерение показать, что целое имеет такую же природу, как и я".

Большинство ученых в настоящее время отнюдь не считают в отличие от Бергсона, что для понимания созидательной деятельности нужна "другая" наука.

В книге "Порядок из хаоса" была изложена история физики XIXвека в центре, которой была проблема времени. Так во второй половине XIXвека возникли две концепции времени соответствующие противоположным картинам физического мира, одна из них восходит к динамике, другая к термодинамике.

Последние десятилетие XX века стали свидетелями возрождения парадокса времени. Большинство проблем обсуждавшихся Ньютоном и Лейбницем все еще актуальны. В частности проблема новизны. Жак Моно был первым кто привлек внимание к конфликту между понятием законов природы, игнорирующих эволюцию и созданием нового.

В действительности рамки проблемы ещё шире. Само существование нашей вселенной бросает вызов второму началу термодинамики.

Подобно возникновению жизни для ЖакаМоно, рождение вселенной воспринимается Азимовым как повседневное событие.

Законы природы более не противопоставляются идее истиной эволюции, включающие в себя инновации, которые с научной точки зрения с научной точки зрения определяются тремя минимальными требованиями.

Первое требование – необратимость, выражающаяся в нарушении симметрии между прошлым и будущим. Но этого не достаточно. Если рассмотреть маятник колебания, которого постепенно затухают или Луну, период вращения которой вокруг собственной оси все более убывают. Еще одним примером могла служить химическая реакции, скорость которой до достижения равновесия обращается в нуль. Такие ситуации не соответствуют истинно эволюционным процессам.

Второе требование – необходимость введения понятия события. По своему определению события не могут быть выведены из детерминистического закона, будь он обратимым во времени или не обратимым: событие как бы его не трактовали, означает, что происходящее не обязательно должно происходить. Следовательно, в лучшем случае можно надеяться на описание события в терминах вероятностей.

Отсюда следует третье требование , которое необходимо ввести. Некоторые события должны обладать способностью, изменять ход эволюции, т.е. эволюция должна быть не стабильной, т.е. характеризоваться механизмом, способным делать некоторые события исходным пунктом нового развития.

Теория эволюции Дарвина служит прекрасной иллюстрацией всех трех сформулированных выше требований. Необратимость очевидна: она существует на всех уровнях от новых экологических ниш, которые в свою очередь открывают новые возможности для биологической эволюции. Теория Дарвина должна была объяснить поразительное событие – возникновение видов, но Дарвин описал это событие как результат сложных процессов.

Дарвинский подход дает лишь модель. Но каждая эволюционная модель должна содержать необратимость события и возможность для некоторых событий стать отправным пунктом для нового порядка.

В отличие от дарвинского подхода термодинамика XIX века, сосредотачивает основное внимание на равновесии отвечающему только первому требованию, т.к. она выражает не семетричность между прошлым и будущим.

Однако за последние 20 лет термодинамика претерпела значительные изменения. Второе начало термодинамики более не ограничивается описанием выравнивания различий, которым сопровождается приближение к равновесию.

Парадокс времени "ставит перед нами проблему законов природы". Эта проблема требует более детального рассмотрения. По Аристотелю живые существа не подчиняются никаким законам. Их деятельность обусловлена их собственными автономными внутренними причинами. Каждое существо стремится к достижению своей собственной истины. В Китае господствовали взгляды о спонтанной гармонии космоса, своего рода статистическом равновесии, связывающем воедино природу, общество и небеса.

Не маловажную роль сыграли и христианские представления о Боге как о устанавливающем законы для всего живого.

Для Бога все есть данность. Новое, выбор или спонтанные действия относительны с человеческой точки зрения. Подобные теологические воззрения, казалось, полностью подкреплялись открытием динамических законов движения. Теология и наука достигли согласия.

Понятие хаоса вводится, т.к. хаос позволяет разрешить парадокс времени и приводит к включению стрелы времени в фундаментальное динамическое описание. Но хаос делает и нечто большее. Он привносит вероятность в классическую динамику.

Парадокс времени не существует сам по себе. С ним тесно связаны два других парадокса: "квантовый парадокс" и "космологический парадокс".

Между парадоксом времени и квантовым парадоксом существует тесная аналогия. Сущность квантового парадокса заключается в том, что ответственность за коллапс несет наблюдатель и производимые им наблюдения. Следовательно аналогия между двумя парадоксами заключается в том, что человек отвечает за все особенности, связанные со становлением и событиями в нашем физическом описании.

Теория КАМ рассматривает влияние резонансов на траектории. Следует отметить, что простой случай гармонического осциллятора с постоянной частотой, не зависящей от переменной действия J, является исключением: частоты зависят от значений принимаемых переменными действия J. В различных точках фазового пространства фазы различны. Это приводит к тому, что в одних точках фазового пространства динамической системы существует резонанс, тогда как в других точках резонанса нет. Как известно, резонансы соответствуют рациональным соотношениям между частотами. Клас­сический результат теории чисел сводится к утверждению, что мера рациональных чисел по сравнению с мерой иррациональных чисел рав­на нулю. Это означает, что резонансы встречаются редко: большинство точек в фазовом пространстве нерезонансные. Кроме того, в отсутствие возмущений, резонансы приводят к пери­одическому движению (так называемые резонансные торы), тогда как в общем случае мы имеем квазипериодическое движение (нерезонансные торы). Можно сказать кратко: периодические движения - не правило, а исключение.

Парадоксы путешествий во времени регулярно занимают умы не только ученых, осмысляющих возможные последствия такого перемещения (хоть и гипотетического), но и вполне далеких от науки людей. Наверняка вы не раз спорили с друзьями, что все-таки будет, если увидеть себя в прошлом - как и многие авторы фантастики, писатели и режиссеры. Сегодня в прокат как раз вышел фильм с Итаном Хоуком в главной роли «Патруль времени» по рассказу одного из лучших фантастов всех времен Роберта Хайнлайна. В этом году уже прошло с успехом несколько фильмов, касающихся темы времени вроде «Интерстеллар» или «Грани будущего». Мы решили порассуждать, какие потенциальные опасности могут ждать героев временного сай-фая, от убийства своих предшественников до расщеплений реальности.

Текст: Иван Сорокин

Парадокс убитого дедушки

Самый распространенный, а заодно и самый понятный из парадоксов, настигающих путешественника во времени. Ответ на вопрос «что случится, если в прошлом вы убьете собственного деда (отца, мать и т. п.)?» может звучать по-разному - самым популярным исходом является возникновение параллельной временной последовательности, вычеркивающей виновного из истории. В любом случае для самого темпонавта (этим словом, по аналогии с «космонавтом» и «астронавтом», иногда обозначают пилота машины времени) это не сулит совершенно ничего хорошего.

Пример в кино: Вся история о тинейджере Марти Макфлае, случайно отправившемся в 1955 год, построена на предотвращении аналога этого парадокса. Случайно покорив собственную мать, Марти начинает буквально исчезать - сначала с фотографий, а потом и из ощутимой реальности. Есть много причин, по которым первый фильм трилогии «Назад в будущее» можно считать абсолютной классикой, но одна из них - то, как аккуратно сценарий обходит идею потенциального инцеста. Конечно, по масштабности замысла этот пример вряд ли может сравниться с известным сюжетом из «Футурамы» в результате которого Фрай таки становится собственным дедом, случайно погубив того, кто должен был этим дедом стать; в итоге это событие имело последствия, отразившиеся буквально на всей вселенной мультсериала.

Вытягивание себя за волосы

Второй по распространенности сюжет в кино, связанном с путешествиями во времени: отправляясь в славное прошлое из ужасного будущего и пытаясь изменить его, герой в итоге сам становится причиной своих (или всеобщих) бед. Нечто аналогичное может происходить и в позитивном контексте: сказочный помощник, направляющий сюжет, оказывается самим героем, пришедшим из будущего и обеспечивающим верный ход событий. Эту логику развития происходящего сложно назвать парадоксом: так называемая временная петля здесь замкнута и всё происходит ровно так, как и должно быть, - но в контексте взаимодействия причины и следствия человеческий мозг всё равно не может не воспринимать эту ситуацию как парадоксальную. Назван же этот прием, как несложно догадаться, в честь барона Мюнхгаузена, вытаскивающего самого себя из болота.

Пример в кино: В космической эпопее «Интерстеллар» (осторожно, спойлер) используется огромное множество сюжетных поворотов разной степени предсказуемости, но возникновение «закрытой петли» является чуть ли не главным твистом: гуманистическое послание Кристофера Нолана о том, что любовь сильнее гравитации, получает окончательную форму только в самом конце фильма, когда оказывается, что духом книжной полки, оберегающим астрофизика в исполнении Джессики Честейн, был герой Мэттью МакКонахи, отправляющий послания в прошлое из недр черной дыры.

Парадокс имени Билла Мюррея

Сюжеты о зацикленных временных петлях какое-то время назад уже стали отдельным поджанром сай-фая о темпонавтах - как в литературе, так и в кино. Ничуть не удивительно, что почти любое такое произведение автоматически сравнивают с «Днем сурка», который с годами стал восприниматься не только как притча об экзистенциальном отчаянии и стремлении ценить жизнь, но и как занятное исследование возможностей поведения и саморазвития в крайне ограниченных условиях. Главный парадокс здесь заключается не в самом наличии петли (природа этого процесса затрагивается в подобных сюжетах далеко не всегда), а в невероятной в своем объеме памяти темпонавта (именно она способна обеспечивать какое-либо движение сюжета) и столь же невероятной инертности окружающих ко всем свидетельствам того, что положение главного героя поистине уникально.

Пример в кино: Недоброжелатели окрестили «Грань будущего» чем-то вроде «„Дня сурка“ с инопланетянами», но по факту сценарий одного из лучших фантастических фильмов года (который, кстати говоря, был сверхудачным для этого жанра) обращается со своими петлями куда деликатнее. Парадокс идеальной памяти здесь обойден в результате того, что главный герой записывает и продумывает свои ходы, взаимодействуя с другими героями, а проблема эмпатии решена за счет того, что в фильме присутствует еще один персонаж, в определенный момент обладавший подобными навыками. Кстати, и возникновение петли здесь тоже объясняется.

Обманутые ожидания

Проблема несоответствия результата ожиданиям всегда присутствует в нашей жизни - но в случае путешествий во времени она может ранить особенно сильно. Обычно этот сюжетный прием используется как воплощение пословицы «Будь осторожен в своих желаниях» и работает согласно законам Мерфи: если события могут развиваться по худшему из возможных путей, то так всё и случится. Поскольку сложно предполагать, что путешественник во времени способен заранее оценить, как будет выглядеть дерево возможных результатов его или ее действий, то у зрителя редко возникает сомнение в правдоподобности таких сюжетов.

Пример в кино: Одна из самых печальных сцен в недавнем ромкоме «Бойфренд из будущего» выглядит так: темпонавт в исполнении Донала Глисона пытается вернуться во времена до рождения своего ребенка и в итоге приходит домой к совершенно незнакомому малышу. Это удается исправить, но в результате такой коллизии герой понимает, что на его движения по временной стреле накладывается больше ограничений, чем ему казалось до того.

Аристотель со смартфоном

Этот парадокс представляет частный случай популярного научно-фантастического тропа «продвинутая технология в отсталом мире» - только в качестве «мира» здесь используется не другая планета, а наше собственное прошлое. Нетрудно догадаться, чем чревато внедрение условного пистолета в мир условных дубинок: обожествление пришельцев из будущего, разрушительное насилие, смена уклада жизни в конкретном сообществе и тому подобное.

Пример в кино: Безусловно, самым ярким примером губительного влияния подобного вторжения должна служить франшиза «Терминатор»: именно появление андроидов в США 1980-х в итоге приводит к возникновению искусственного интеллекта «Скайнет», буквально уничтожающего человечество. Более того, главный повод к созданию «Скайнет» дают протагонисты Кайл Риз и Сара Коннор, из-за действий которых основной чип Терминатора попадает в руки компании Cyberdyne, из глубин которой в итоге и выходит «Скайнет».

Тяжелая доля помнящего

Что происходит с памятью темпонавта, когда в результате его же действий меняется сама временная стрела? Гигантский в своих масштабах стресс, который неизбежно должен возникнуть в подобном случае, авторы-фантасты зачастую игнорируют, но вот неоднозначность положения героя игнорировать не получается. Вопросов здесь возникает ну очень много (и все они не имеют однозначного ответа - для адекватной проверки ответов на них нужно буквально заполучить в руки машину времени): помнит ли темпонавт все события или же только их часть? Сосуществуют ли в памяти темпонавта две параллельные вселенные? Не воспринимает ли он своих изменившихся друзей и родственников как других людей? Что будет, если подробно рассказывать людям из нового таймлайна об их аналогах в предыдущем таймлайне?

Пример в кино: Хотя бы один пример подобного состояния есть почти в любом фильме о путешествиях во времени; из недавнего сразу вспоминается Росомаха из последней серии «Людей Икс». Идея того, что в результате успеха операции герой Хью Джекмана станет единственным, кто сможет вспомнить исходное (крайне мрачное) развитие событий, озвучена в фильме несколько раз; в итоге Росомаха настолько рад снова увидеть всех своих друзей, что воспоминания, способные травмировать даже человека с адамантиевым скелетом, отходят на второй план.

Пугающий ты № 2

Нейрофизиологи довольно активно изучают то, как люди воспринимают свою внешность; важным аспектом этого является реакция на близнецов и двойников. Обычно подобные встречи характеризуются повышенным уровнем тревоги, что довольно неудивительно: мозг перестает адекватно воспринимать положение в пространстве и начинает путать внешние и внутренние сигналы. Теперь представьте, что должен чувствовать человек, видящий себя же - но другого возраста.

Пример в кино: Взаимодействие главного героя с собой же отлично обыграно в фильме Райана Джонсона «Петля времени», где молодого Джозефа Симмонса играет Джозеф Гордон-Левитт в хитром гриме, а пожилого, прибывшего из недалекого будущего - Брюс Уиллис. Когнитивный дискомфорт и невозможность наладить нормальный контакт - одна из важных тем картины.

Несбывающиеся предсказания

Ваше мнение по поводу того, являются ли подобные события парадоксальными, напрямую зависит от того, придерживаетесь ли вы лично детерминистской модели Вселенной. Если свободной воли как таковой нет, то умелый темпонавт может спокойно ставить огромные деньги на различные спортивные соревнования, предсказывать итоги выборов и церемоний наград, вкладываться в акции нужных компаний, раскрывать преступления - ну и так далее. Если же, как это обычно бывает в фильмах о путешествиях во времени, действия темпонавта всё же способны менять будущее, то функция и роль предсказаний, основанных на своеобразном инсайте пришельца из будущего, столь же неоднозначны, как и в случае тех прогнозов, что основаны исключительно на логике и прошлом опыте (то есть похожих на те, которые используются и сейчас).

Пример в кино: Несмотря на то, что в «Особом мнении» фигурируют лишь «ментальные» путешествия во времени, сюжет этого фильма служит яркой иллюстрацией для обеих моделей мироздания: и детерминистской, и учитывающей свободу воли. Сюжет вертится вокруг предсказания еще не совершенных преступлений при помощи «ясновидящих», способных визуализировать намерения потенциальных убийц (ситуация предельного детерминизма). Ближе к концу фильма оказывается, что видения всё же способны изменяться во времени - соответственно, человек в какой-то мере сам определяет свою судьбу.

Я был вчера в завтра

В большинстве главных языков мира существует несколько времен для обозначения событий, происходящих в прошлом, настоящем и будущем. Но как быть с темпонавтом, который вчера мог наблюдать гибель Солнца, а сегодня он уже находится в компании динозавров? Какие времена использовать в речи и на письме? В русском, английском, японском и многих других языках подобный функционал попросту отсутствует - а выкручиваться приходится так, что неизбежно происходит нечто комичное.

Пример в кино: «Доктор Кто», конечно же, относится к области телевидения, а не кинематографа (хотя в перечне работ, относящихся к франшизе, можно найти и несколько телевизионных фильмов), но не упомянуть сериал здесь нельзя. Путаное использование Доктором различных времен стало поводом для издевательств еще в доинтернетовские времена, а после возрождения сериала в середине нулевых авторы решили намеренно подчеркнуть эту деталь: теперь и экранный Доктор способен связать свое нелинейное восприятие времени с особенностями языка (а заодно и посмеяться над получающимися фразами).

Мультиверс

Самый фундаментальный парадокс путешествий во времени - не зря он напрямую связан с серьезной понятийной дискуссией в квантовой механике, основанной на принятии или неприятии понятия «мультиверса» (то есть совокупности множественных вселенных). Что на самом деле должно произойти в тот момент, когда вы «меняете будущее»? Остаетесь ли вы самим собой - или становитесь копией себя в ином таймлайне (а соответственно, и в иной вселенной)? Сосуществуют ли все таймлайны параллельно - так, что вы лишь перескакиваете из одного в другой? Если количество решений, меняющих ход событий, бесконечно, то бесконечно ли число параллельных вселенных? Значит ли это, что мультиверс бесконечен по своим размерам?

Пример в кино: Идея множественных параллельных таймлайнов обычно не находит адекватного отображения в кино по одной простой причине: сценаристы и режиссеры начинают бояться, что их никто не поймет. Но Шейн Кэррат, автор «Детонатора», не таков: разобраться в сюжете этого фильма, где одна нелинейность накладывается на другую, а для полного объяснения перемещений героев во времени требуется рисовать схему мультиверса с пересекающимися таймлайнами, можно только после приложения значительных усилий.

Главная » Грамматика » Временные парадоксы. Временные парадоксы Гипотеза повреждения временной последовательности