Время знакомо каждому, но его сложно определить и понять. Наука, философия, религия и искусство имеют разные определения времени, но система его измерения относительно последовательна.
Часы основаны на секундах, минутах и часах. Хотя основа для этих единиц менялась на протяжении всей истории, их корни уходят в древнюю Шумерию. Современная международная единица времени, секунда, определяется электронным переходом атома цезия. Но что такое время?
Научное определение
Физики определяют время как развитие событий из прошлого в настоящее в будущее. По сути, если система неизменна, она вечна. Время можно рассматривать как четвертое измерение реальности, используемое для описания событий в трехмерном пространстве. Это не то, что мы можем увидеть, потрогать или попробовать, но мы можем измерить его прохождение.
Стрелка времени
Уравнения физики одинаково хорошо работают независимо от того, идет ли время вперед в будущее (положительный время) или назад в прошлое (отрицательное время). Однако время в естественном мире имеет одно направление, называемое стрелой времени . Вопрос о том, почему время необратимо, – один из самых больших нерешенных вопросов в науке.
Одно из объяснений состоит в том, что мир природы подчиняется законам термодинамики. Второй закон термодинамики гласит, что внутри замкнутой системы энтропия системы остается постоянной или увеличивается. Если Вселенную рассматривать как замкнутую систему, ее энтропия (степень беспорядка) никогда не может уменьшиться. Другими словами, Вселенная не может вернуться в то же состояние, в котором она находилась раньше. Время не может двигаться назад.
Замедление времени
В классической механике время везде одинаково. Синхронизированные часы остаются согласованными. Однако мы знаем из специальной и общей теории относительности Эйнштейна, что время относительно. Это зависит от системы взглядов наблюдателя. Это может привести к замедлению времени, когда время между событиями становится длиннее (увеличивается) по мере приближения к скорости света. Движущиеся часы идут медленнее, чем стационарные, и этот эффект становится более выраженным, когда движущиеся часы приближаются к скорости света. Часы в струях или на орбите рекордно медленнее, чем на Земле, мюонные частицы распадаются медленнее при падении, а эксперимент Майкельсона-Морли подтвердил сокращение длины и замедление времени..
Путешествие во времени
Путешествие во времени означает движение вперед или назад к разным точкам времени, подобно тому, как вы могли бы перемещаться между разными точками пространства. Прыжки во времени происходят в природе. Астронавты на Международной космической станции совершают прыжок во времени, когда возвращаются на Землю из-за ее более медленного движения относительно станции.
Однако идея путешествия назад во времени создает проблемы. Одна проблема – это причинно-следственная связь. Возвращение во времени может вызвать временной парадокс. Классический пример – «дедовский парадокс». Согласно парадоксу, если вы отправитесь в прошлое и убьете своего дедушку до того, как родились мать или отец, вы можете предотвратить собственное рождение. Многие физики считают, что путешествие во времени в прошлое невозможно, но есть решения временного парадокса, такие как путешествия между параллельными вселенными или точками ветвления.
Восприятие времени
Человеческий мозг способен отслеживать время. Супрахиазматические ядра мозга – это область, отвечающая за суточные или циркадные ритмы. Но нейротрансмиттеры и наркотики влияют на восприятие времени. Химические вещества, которые возбуждают нейроны так, что они срабатывают быстрее, чем обычно, ускоряют время, в то время как уменьшение активности нейронов замедляет восприятие времени. По сути, когда кажется, что время ускоряется, мозг различает больше событий в пределах определенного интервала. В этом отношении кажется, что время действительно летит, когда развлекаешься.
Кажется, что время замедляется во время чрезвычайных ситуаций или опасности. Ученые из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне говорят, что мозг на самом деле не ускоряется, но миндалевидное тело становится более активным. Миндалевидное тело – это область мозга, которая производит воспоминания. По мере того, как формируется больше воспоминаний, время кажется растянутым.
Тот же феномен объясняет, почему пожилые люди, кажется, воспринимают время как движущееся быстрее, чем когда они были моложе. Психологи считают, что мозг формирует больше воспоминаний о новом опыте, чем о знакомых. Поскольку позже в жизни создается меньше новых воспоминаний, кажется, что время течет быстрее.
Начало и конец времени
Насколько далеко Что касается Вселенной, у времени было начало. Отправной точкой было 13,799 миллиарда лет назад, когда произошел Большой взрыв. Мы можем измерить космическое фоновое излучение как микроволны от Большого взрыва, но нет излучения с более ранним происхождением. Один из аргументов в пользу происхождения времени состоит в том, что если оно продолжится бесконечно назад, ночное небо будет заполнено светом более старых звезд.
Придет ли время закончиться? Ответ на этот вопрос неизвестен. Если Вселенная будет расширяться вечно, время продолжится. Если произойдет новый Большой взрыв, наша временная шкала закончится и начнется новый. В экспериментах по физике элементарных частиц случайные частицы возникают из вакуума, поэтому маловероятно, что Вселенная станет статичной или вневременной. Только время покажет.
Ключевые моменты
- Время – это развитие событий из прошлого в будущее.
- Время движется только в одном направлении. Можно двигаться вперед во времени, но не назад.
- Ученые считают, что формирование памяти является основой человеческого восприятия времени.
Источники
- Картер, Рита. Книга человеческого мозга . Издательство Дорлинг Киндерсли, 2009, Лондон.
- Ричардс, Э. Дж. Отображение времени: календарь и его история . Oxford University Press, 1998, Oxford.
- Schwartz, Herman M. Введение в специальную теорию относительности , McGraw-Hill Book Company , 1968, Нью-Йорк.
