Время и течение событий

 

В статье рассматриваются различные понятия времени. На основе материала по данной теме проведен анализ способов измерения времени, определена связь силы тяготения со скоростью течения событий. По результатам исследования изучен вопрос о влиянии различных факторов на время течения событий.

Ключевые слова: время, физика, течение событий

 

«Время идёт». Мы проживаем день, два, месяц и так из года в год. Мы живём «по часам». Назначаем во сколько нам нужно встретиться с кем-то. Определяем, сколько нам осталась до какого-либо события. Но что такое время? Кто и как его определяет? Это тема актуальна в наше время.

В книге «Пространство и время в современной картине Вселенной» профессор Поль Дэвис утверждает, что времени не существует, что оно на самом деле зависит от различных факторов [1]. Он приводит примеры, которые доказывают это. Так что же такое время на самом деле?

Цель исследования: рассмотреть связь времени и скорости течения события.

Задачи:

−                    Проанализировать различные теории и взгляды на понятие «время»;

−                    Рассмотреть способы измерения времени;

−                    Определить связь силы тяготения со скоростью течения событий;

−                    Изучить вопрос о влиянии различных факторов на время течения событий.

Объект исследования: Время.

Предмет исследования: события, происходящие во времени.

Гипотеза: Если временное пространство зависит от скорости течения событий и от силы тяготения, то течением времени можно управлять.

Понятие времени различно в разных разделах науки, например в философии — это необратимое течение, внутри которого происходят все существующие в бытии процессы, являющиеся фактами, в обиходе время — это пустота, протяженность, объем т. е. место куда можно поместить предметы, а в количественном (метрологическом) смысле понятие «время» имеет три аспекта:

−                    координаты события на временной оси;

−                    относительное время, временной интервал между двумя событиями;

−                    субъективный параметр при сравнении нескольких разночастотных процессов.

Учёные высказывались по поводу истинного понятия времени. Аристотель говорил: Время не определяется временем ни в отношении количества ни качества. Времени не существует. Благодаря изменениям нам кажется, что протекло время [2]. Декарт же утверждал следующее: Время — это длительность каких-либо событий. У каждого события может быть различная скорость в один промежуток времени. Мы называем временем не что иное, как способ мыслить истинную длительность вещей [2].

Биологи и палеонтологи,сравниваядлительный ряд последовательных превращений видов, получили представление о своеобразном проявлении времени в истории живого вещества. Сравнительная анатомия, физиология, биофизика, психология занялись исследованиями эффектов памяти, скорости реакции и физиологических процессов в организмах, отдельных клетках и органах. Геологи выработали представление о поведении минералов, горных пород и структур в масштабах огромных интервалов, выстраивая события Земли по хронологической шкале. В технике подсчитываются скорости некоторых фундаментальных процессов распространения электромагнитных волн, осевого вращения земли и т. д. [3].

Создается впечатление, что идея равномерного времени появилась у нас как гипотеза, а затем, принимаемая на веру с младенческих лет и передаваемая из поколения в поколение, превратилась в догму, аксиому. Не потому, что она очевидна и не требует доказательств. Просто мы не требуем доказательств и даже не замечаем их необходимость.

Организм использует в качестве меры времени последовательность физиологических процессов, проходящих в стадии пассивности и активности. Эти хронометры уточняются, упорядочиваются, приводятся в соответствие колебаниям параметров окружающего мира. Микрокосм становится моделью космоса. 'Как писал известный советский физиолог П. К. Анохин, «основой развития жизни и ее отношения к внешнему неорганическому миру были повторяющиеся воздействия этого внешнего мира на организм» [4]. Именно такие воздействия, как результат изначальных свойств пространственно-временной структуры неорганического мира, обусловили собой всю анатомическую организацию и приспособленные функции первичных живых существ».

В 1905 г. Альберт Эйнштейн опубликовал работу, посвященную СТО, которая окончательно разрушила шаткие основы классических понятий пространства и времени. Эта теория основывалась на двух положениях. Согласно первому из них, принципу относительности, все инерциальные системы отсчета эквивалентны друг другу в отношении постановки в них любых физических экспериментов. Это означает, что равномерное и прямолинейное, движение такой лабораторной системы никак не отражается на результатах проводимых в ней опытов, если она не ускоряется и не вращается. Второе положение постулирует скорость света. Он полагает, что скорость света постоянна во всех системах отсчета и не зависит от скорости источника и приемника света [5].

Также возможно такое явление как замедление времени. В быстро движущемся космическом корабле время течет медленнее, чем в лаборатории «неподвижного» наблюдателя, что представлено на рисунке 1. Эффект замедления времени на борту ракеты касается буквально всего, включая атомные процессы и даже биологические ритмы экипажа. Это открывает возможность путешествий во времени, но только в будущее. Путешествие в прошлое, согласно этой теории, невозможно [5].

Рис. 1. Частная теория относительности и возможное замедление времени

 

Формулы расчёта:

1.                Замедление времени и инвариантность скорости света
2.                Движение с переменной скоростью
3.                Движение с постоянной скоростью.

Существует парадокс в замедлении времени, который обнаружил Альберт Эйнштейн [5]. Самый известный это парадокс близнецов, он обычно формулируется так: Пусть брат-близнец А отправляется в космический полет на звезду Х, находящуюся от нас на расстоянии, скажем, 20 световых лет. Скорость звездолета близка к скорости света: v=0,9с. Долетев до звезды примерно за 22,3 года (по своим часам), корабль разворачивается и летит обратно по часам брата А, совершившего этот полет, прошло примерно Т=44,6 года. Второй брат-близнец Б дожидался возвращения брата А на земле. У трапа звездолета брата А встретил дряхлый старец, которому пришлось ждать встречи более 100 лет.

Формула расчёта:

Парадокс возникает при попытки обратить рассуждения. Ведь с точки зрения брата А (неподвижный наблюдатель) движется брат Б и по его часам проходит больше времени. Но с точки зрения брата Б движется брат А и по его часам должно пройти больше времени. Таким образом, брат А должен вернуться постаревшим. Казалось бы, формулы специальной теории относительности симметричны относительно замены

Английский астрофизик Стивена Хоукинг различает три стрелы времени:термодинамическую — направление времени в котором возрастает беспорядок, а с ним и энтропия [6].Психологическую — направление, в котором время движется от прошлого к будущему.Космологическую — направление, в котором Вселенная расширяется.

Существует также множество видов часов, с помощью которых измеряют время. Огненные часы, являются одними из первых представителей изобретений измерения времени. Их принцип основывается на использовании процесса горения различных веществ. Водяные часы известны со времён ассиро-вавилонян и древнего Египтаприбор для измерения промежутковвременив виде цилиндрического сосуда с истекающей струёй воды. Солнечные часы одни из самых древних видов часов. При перемещении солнца по небу тень от стержня движется по циферблату, показывая точное время. Песочные часы представляют собой два сосуда, соединенных узкой горловиной, через которую песок из верхнего сосуда перемещается в нижний. Точность хода маятниковых часов обеспечивается колебаниями маятника, в качестве источника энергии выступает спираль. Основными элементами кварцевых часов являются электронный блок и пошаговый электродвигатель, а также источник питания — батарейка. Электрические часы, используютэлектричествов качествеисточника энергии. Астрономические часы — сложные инструменты, которые, указывая время дня посредством особых механических приспособлений. Еще в Древней Греции и в Древнем Риме высаживались цветочные часы — специально подобранные растения, цветки которых раскрываются и закрываются в разное время суток. Атомные часы (молекулярные,квантовыечасы) — прибор для измерения времени, в котором в качестве периодического процесса используются собственные колебания, связанные с процессами, происходящими на уровнеатомовили молекул. Это самые точные часы в мире [7].

Учёными доказано, что течение время зависит от силы тяготения. На каждой планете своё время. Сила тяготения зависит от размеров и массы планеты. Чем больше масса планеты → тем больше сила тяготения → тем больше скорость течения времени. При наличии гравитации пространство-время перестаёт быть «плоским» и подчиняться правилам евклидовой геометрии, а обладает более или менее сложной геометрической структурой, в частности кривизной. Свободнопадающая частица движется в этом искривленном пространство-времени по наиупрямейшему возможному пути — геодезической линии. Если бы тяготение отсутствовало, пространство-время было бы плоским [1]. Тогда путь такой частицы соответствовал бы привычной ньютоновой модели движения в отсутствии сил т. е. мы имели бы равномерное движение по прямой линии.

Сила тяготения вычисляется по формуле

Солнце: На Солнце гравитация (тяготение) в 28 раз сильнее, чем на Земле, таблица 1. Человеческое тело весило бы там 2 т и было бы мгновенно раздавлено собственной тяжестью. Впрочем, еще не достигнув Солнца, все превратилось бы в раскаленный газ.

Земля: Сила тяготения на Земле составляет ≈ 9.8 н/кг, согласно таблице 1. Если провести опыт, бросать яблоко с высоты 1 метр, то на разных планетах скорость яблока, а следовательно и время полёта будет различаться. Там, где сила тяготения будет больше — скорость и время будет быстрее, чем на планетах, где сила тяготения значительно меньше.

Сила тяготения на Эмпайр Стейт Билдинг: Если поместить одни атомные часы у подножия Эмпайр Стейт Билдинг, а вторые на вершине, каждый сможет сам убедиться, что верхние идут быстрее. Оставаясь внизу, можно за одну человеческую жизнь сэкономить несколько тысячных долей секунды. Те кто наверху — немного старше тех, кто внизу.

 

Таблица 1

Сила тяготения в зависимости от массы планеты

 

На основе использованного материала была составлена гипотеза: Скорость течения событий зависит от разных критерий, например: возраста, настроения, самочувствия, от времени суток, от интереса к событию

Опрос среди двух 11 классов и студентов 4 курса. Вопрос 1. Как для вас движется время? Опрос показал, время в интернете и последняя минутка сна проходят с большой скоростью, данные представлены в таблице 2. Так же быстро течёт время при разговоре по телефону. Минута до окончания урока (пары) и минута ожидания микроволновки, так же частично ожидание лифта — очень долго длятся. Если человек чего-то ожидает — время всегда идёт гораздо медленнее обычного.

 

Таблица 2

Результаты анкетирования «Как для вас движется время?»

 

Опрос у 11 классов двух профилей физико-математический и химико-биологический. Вопрос 2. Когда время идёт быстрее при просмотре на медленную улитку или при быстрых гонках мотоциклов? Результаты представлены на Рисунке 2 Улитка имеет маленькую скорость, а мотоцикл большую. Большинство ответили то, что время пройдёт быстрее за наблюдением мотоциклов, нежели улиткой. При исследование был выявлен занимательный факт, что ответ «улитка» выбрали только химико-биологический профиль.

Рис. 2. Результаты вопроса 2. Когда время идёт быстрее при просмотре на медленную улитку или при быстрых гонках мотоциклов?

 

Также проведено исследование между различными группами людей.

Критерий: возраст. Опрошенных подростков (15–18 лет) 30 человек, взрослых (25–35 лет) 30 человек. Опрос среди подростков и взрослыхпоказал, что у подростков время днём идёт быстрее, чем у взрослых. Школа, домашняя работа и внеклассные занятия — проходят гораздо быстрее, чем работа, домашние дела у старшего поколения. Данные представлены в Таблице 3

 

Таблица 3

Результаты опроса по критерию возраст

 

Критерий: время суток. Опрос среди 1 и 2 смены средней общеобразовательной школы показал, что в первую половину дня уроки проходят гораздо быстрее, чем у тех, кто учится с 14:00, данные представлены в таблице 3. Отучившись только с 7 до 14:00 у детей остаётся гораздо больше времени на различные другие занятия, чем у учащихся второй смены. Данные представлены в Таблице 4

 

Таблица 4

Результаты опроса по критерию времени суток

 

Критерий: интерес. Опрос у 11 класса (химико-биологического и физико-математического профилей). Биологический класс увлечён биологией и все ученики данного профиля выбирают, что рассказ о биологических процессах для них будет быстрее проходить, чем про технику, данные представлены в таблице 5. У Математического класса наоборот. Ученики физ-мата указали, что про технический новинки им слушать интереснее и время таким образом пройдёт у них быстрее.

 

Таблица 5

Результаты опроса по критерию интереса

 

Критерий: самочувствие. Опрос среди больных и здоровых людей. В опросе приняло участие 50 человек, данные представлены в Таблице 6.Выполнение домашней работы, уборки в комнате быстрее проходит, когда человек себя чувствует хорошо (здоровый), у больного человека и у человека с плохим самочувствием время идёт медленнее именно из-за состояния здоровья.

 

Таблица 6

Результаты опроса по критерию самочувствия

 

Критерий: настроение. Опрос среди людей с различным настроением. Приняло участие 49 человек. Практически все люди отметили, что с хорошим настроением — время протекает быстрее, чем когда в плохом. Но среди опрошенных нашёлся человек, у которого наоборот — когда он в плохом настроение всё идёт быстрее, а когда в хорошем — тянется, данные представлены на Рисунке 3

Рис. 3. Результаты опроса по критерию настроения

 

Если событие имеет большую скорость — психологически время идёт быстрее. Как показало исследование, не только от скорости течения события зависит осознание того, как время «прошло» — быстро или медленно. Так же оно зависит если сам человек увлечён в занятости в данный промежуток времени. У каждого взгляд на определённые события — различны. К единому выводу прийти невозможно, но больше всего опрошенных подтвердили мою версию.

Время играет важную роль в нашей жизни. Мы засыпаем и просыпаемся. Идём на встречи, всегда смотря на часы. Существует множество различных часов для удобства определении времени в любом месте, при любых условиях.

Действительно время величина относительная. Оно зависит от силы тяготения, от скорости течения события, а так же от субъективных факторов. Время течения одного и того же события воспринимается по разному разными субъектами. Также время зависит от места течения события. Оно не может быть постоянным. Течением времени можно управлять.

 

Литература:

 

1.                Поль Девис «Пространство и время в современной картине Вселенной», издательство «Мир», 1979 г.
2.                Высказывание учёных http://aphorism-citation.ru/
3.                И. В. Савельев «Курс общей физики», издательство «Наука», 1995 г.
4.                Анохин П. К. «Очерки по физиологии функциональных систем», 1975 г.
5.                М. Бори «Эйнштейновская теория относительности», издательство «мир», 1998.
6.                Стивенс Хокинг «Краткая история времени», 2004 г.
7.                Р. Финман, Р. Леймон «Фейнмановские лекции по физики», том 2 «Пространство, время, движение», издательство «Мир», 1992 г.