Котра година? П'ять кращих теорій на тему четвертого виміру

«Час — це те, що заважає тому, щоб усе відбувалося одночасно». Заява фізика Джона Уїлера справедливо резюмує те, що робить час, на відміну від чого-небудь іншого. Особливо це виділяється на тлі того, що наша полювання на самі базові інгредієнти реальності не принесла нам нічого, що можна було б пов'язати з часом. Ейнштейну вдалося більше інших: він об'єднав час із простором. Але ще до нього було зрозуміло, що закони фізики працюють однаково, незалежно від того, ви рухаєтеся вперед у часі або назад. І це просто ніяк не відповідає нашому досвіду. Що ж таке час? Ось п'ять наших кращих теорій на поточний момент.

Час... просто є

Слідом за загальною теорією відносності стрімко прибула квантова механіка і затвердила звичне нам поняття часу. Гудіння квантового світу відповідає авторитарного цокання годинника, які знаходяться за межами будь описуваної системи частинок. Тим не менш квантово-механічне зображення часу не є переконливим. Взяти рівняння Уїлера — Де Вітта, що описує квантовий стан всієї Всесвіту. Якщо ця система буде всім, що ми знаємо, де тоді будуть перебувати цокаючий квантові годинничок?

Час... просто ілюзія

Фізик Джуліан Барбур вважає, що нам, можливо, . На його думку, простір і час, об'єднане загальною теорією відносності Ейнштейна, потрібно роз'єднати. Єдиний спосіб визначити простір, на його думку, це розглянути його як геометричне співвідношення між спостережуваними частинками, не звертаючи увагу на час. Кожну конфігурацію він називає «знімком», що існує в просторі можливостей». У концепції Барбура існують тільки ці знімки. Час не реально, а лише наслідок нашого сприйняття — ілюзія, яка з'являється з-за того, що Всесвіт постійно змінюється від одного знімка до іншого.

Час... це стріла ентропії

Тільки от схема Барбура не зачіпає більш тонке питання. Всі наші фізичні закони симетричні в часі, що означає, математично кажучи, все може протікати однаково вперед і назад в часі. За одним винятком. Другий закон термодинаміки говорить, що ентропія, або кількість безладу, завжди зростає з плином часу в окремих зборах частинок та енергії. Другий закон пояснює, чому горщик води не може самостійно розігрітися, наприклад. Унікальна асиметрія цього закону змусила багатьох фізиків задуматися, що виключно односторонній протягом часу пов'язано з ентропією. Є також квантова версія цієї «ентропійної стріли часу», розроблена фізиком Санду Попеску з Брістольського університету у Великобританії. Попеску і його колеги показали, що ми можемо розглядати зростаючу ентропію .

Час... абсолютно реально, зрештою

Можливо, стріла ентропії часу — це не вся історія, вважає Смолін з Інституту Периметра у Ватерлоо, Канада. Він зазначає, що якщо ентропія постійно зростає, то Всесвіт в момент Великого Вибуху повинна була перебувати у стані низької ентропії (високої впорядкованості). Але немає жодного пояснення, чому все має бути саме так. Це повертає нас до питання про те, чому наші фізичні закони симетричні в часі. Можливо, у нас просто неправильні закони, говорить Смолін. Разом з колегами він намагається знайти альтернативні фундаментальні закони, в яких вбудована спрямованість часу. Єдина проблема в тому, що його дивний підхід призводить до того, що закони змінюються з плином часу.

Час... заслуговує рівності

Джон Ваккаро з Університету Гріффіта в Австралії експериментує з тим, щоб поставити час і простір на рівних. Квантова механіка дозволяє частці існувати в одному місці, але не в іншому. Можливо, каже Ваккаро, вона дозволяє частці існувати в одному часі, але не в іншому, не потребуючи у взаємодіях, які створюють або знищують її.

Спроба поправити рівняння з урахуванням цього ні до чого не привела, оскільки порушує наріжний камінь фізики — закон збереження маси. Але Ваккаро показує, що з-під уламків цих рівнянь можна відновити квантову механіку у виправленому вигляді. Просто потрібні експериментальні докази, що підтримують цю ідею. У 2012 році експеримент BaBar в Національному ускорительном центрі SLAC у Каліфорнії показав, що розпад часток B-мезонів протікає по-різному в різний час. Можливо, в ідеях Ваккаро є щось більше.