Люди склонны думать о времени как о стрелке, всегда движущейся в одном направлении с одинаковой скоростью. Но физика бросает вызов нашему пониманию истинной природы времени.
Мы не сможем думать о себе вне времени. Мы организуем наши дни вокруг того, что проходит. Мы определяем себя через события, закодированные в наших воспоминаниях.
Опыт накапливается в настоящем времени, которое безжалостно переходит от одного момента к другому, и мы строим планы по достижению целей, зная, что завтра наступит по расписанию, как всегда.
Это феноменология времени, или то, что нейробиологи называют сознанием времени. Эти аспекты или слои нашего восприятия времени сыграли важную роль в информировании интуиции о природе физического времени.
Мы предполагаем, что оно имеет направленность, движущуюся от неизменного прошлого к насущному настоящему в неизвестное будущее - и что всё вышеперечисленное разворачивается с одинаковой скоростью во всём космосе.
Но чем больше учёные изучали понятие времени, тем больше они приходили к пониманию того, что эти здравомыслящие предположения могут не отражать истинную природу времени.
Хорошая идея Эйнштейна
Первый радикальный сдвиг в нашем понимании времени произошёл с широким научным принятием общей теории относительности Эйнштейна. До тех пор ньютоновское время, или абсолютное время, существовало независимо от воспринимающего и везде развивалось с постоянной скоростью. Всё это изменила теория относительности.
Воспринимая пространство и время как переплетённый материал, Эйнштейн объяснил, как масса деформирует ткань, создавая гравитацию. Значение слияния пространства и времени означало, что не только масса искажает пространство; но также и пространство искажает время.
Сегодня спутники GPS должны учитывать различные искажения пространства и времени над Землёй в разных местах, регулируя часы спутников и вводя математические поправки в свои компьютерные микросхемы.
Без этой поправки на относительность системы GPS на Земле вышли бы из строя примерно через две минуты.
От порядка к беспорядку
С нашей точки зрения, различие между прошлым, настоящим и будущим, или «стрела» времени, кажется самоочевидной. Но, как указывает физик Карло Ровелли, автор книги «Порядок времени», элементарные законы природы, включая классическую механику, электродинамику, квантовую теорию, общую теорию относительности и стандартную модель, инвариантны относительно времени. Другими словами, они допускают обращённую во времени версию описываемых ими явлений. Например, если бы мы один раз посмотрели фильм о нашей солнечной системе в обратном направлении, а затем двигались вперед во времени, было бы очень трудно различить, что есть что.
Фото: ruthisraelart.com
В настоящее время единственный физический закон, имеющий необратимую направленность, - это второй закон термодинамики, который примерно утверждает, что статистически замкнутые системы переходят из упорядоченных состояний в неупорядоченные состояния, а энтропия (мера беспорядка) постепенно увеличивается в макроскопических масштабах.
Вот пример: после того, как команда подрывников использовала взрывчатку, чтобы превратить здание в щебень, мы никогда не увидим, как это здание спонтанно возвращается в прежнее состояние. Это потому, что второй закон термодинамики гласит, что такое событие находится за пределами вероятностных сфер реальности.
Но как бы странно это ни казалось, события, бросающие вызов термодинамике, возможны в чрезвычайно малых масштабах и, кажется, движутся назад во времени.
Местные условия
В то время как объективное, универсальное настоящее противоречит общей теории относительности, человеческая интуиция о том, что «сейчас» пронизывает весь космос, является продуктом адаптации к пониманию нашего уникального уголка во Вселенной.
Человечество живет в части космоса с низкой кривизной пространства-времени, на поверхности маленькой планеты, масса которой лишь в небольшой степени искажает течение времени по сравнению с нашим восприятием его прохождения.
Мы воспринимаем мир в основном за секунды, но за день часы спутников будут отклоняться от часов на поверхности Земли всего на 38 микросекунд.
Если бы мы вместо этого жили где-нибудь во Вселенной с большой кривизной пространства-времени, скажем, на краю массивной черной дыры, тогда различия в течении времени в разных точках пространства-времени были бы гораздо более значительными и очевидными, если предположить, что жизнь в таком враждебном месте была бы возможна.
Фото: tallengestore.com
Мы видим этот феномен в массовой культуре, когда персонаж Мэтью МакКонахи в фильме «Интерстеллар» оказывается на несколько часов на планете, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры, возвращается на свой корабль и обнаруживает, что на Земле прошло 27 лет.
Точно так же теория относительности предсказывает, что время замедляется всё больше и больше, чем ближе идёт приближение к скорости света, однако скорость большинства объектов, с которыми мы взаимодействуем на Земле, движется с очень малой скоростью по сравнению со скоростью света.
Человеческое восприятие времени делает естественным представление о настоящем.
Поскольку различия в течении времени, создаваемые скоростью объекта и его пространственно-временным положением, незначительны, оно становятся незаметным для человеческого чувственного восприятия и обработки информации.
Следы прошлого
Одна из основных функций нейронной системы человека - обрабатывать информацию о прошлом, учиться, а затем предсказывать, как могут развиваться события в будущем.
На субатомном уровне частицы не всегда подчиняются второму закону термодинамики, но в макроскопическом масштабе реальности, который мы занимаем, вероятность диктует, что термодинамические события оставят надежные следы в прошлом.
Мы можем видеть кратеры на Луне, находить окаменелости вымерших существ и наблюдать, как падающие звезды горят в атмосфере.
Биологические сущности, такие как мы, развивались в рамках определенных физических параметров Вселенной, где есть чётко определенная временная ориентация, и многочисленные следы прошлого существуют в геологических, эволюционных и нейронных временных масштабах.
Люди и, возможно, другие млекопитающие развили способность получать доступ к субъективным воспоминаниям, сознательно воссоздавать наш прошлый опыт и запускать сложные симуляции будущих событий. И наша способность сознательно получать доступ к воспоминаниям закрепляет эту способность участвовать в мысленных путешествиях во времени.
В исследовании, проведенном в журнале Cortex в 2013 году, пациенты с амнезией показали пониженную способность воображать будущие сценарии.
В статье 2018 года когнитивист Дин Буономано и его коллеги предположили, что этот тип мысленных путешествий во времени имеет нейробиологические корни в мозговых цепях, которые изначально использовались для пространственной навигации.
Короче говоря, тенденция систем переходить от низкой энтропии к высокой энтропии, особые пространственно-временные условия нашей солнечной системы и неопределенность будущего вместе создают нашу особую концепцию времени.
Хотя это понимание может не распространяться на физические крайности реальности, люди, вероятно, имеют право говорить об этом в таких терминах. До тех пор, пока мы не станем межпланетной цивилизацией.