Jinsi uvutano unavyoweza kueleza kwa nini wakati unasonga mbele tu. Wakati unasonga mbele, nyuma au kwenye mduara

Hatuwezi kusimamisha wakati. Hata katika msongamano wa magari, wakati unaonekana kufungia na kuacha. Kuokoa mwanga wakati wa mchana hakusaidii pia; wakati bila shaka husonga mbele. Kwa nini usirudi? Kwa nini tunakumbuka yaliyopita na sio yajayo? Wanafizikia...

Sheria za kimsingi za fizikia hazijali hata kidogo ni wakati gani unasonga. Kwa mfano, sheria zinazosimamia mizunguko ya sayari hutumika ikiwa unasonga mbele au kurudi nyuma kwa wakati. Unaweza kutazama harakati katika mfumo wa jua kinyume chake na zitaonekana kawaida kabisa, bila kuvunja sheria yoyote ya fizikia. Ni nini kinachotofautisha wakati ujao na wakati uliopita?

"Tatizo la mshale wa wakati daima limekuwa likiwatia watu wasiwasi," asema Flavio Mercati wa Taasisi ya Perimetric ya Fizikia ya Kinadharia huko Waterloo, Kanada.

Watu wengi wanaofikiri juu ya mshale wa wakati wanasema kuwa imedhamiriwa na entropy, kiasi cha machafuko (machafuko) katika mfumo, iwe bakuli la uji au ulimwengu. Kwa mujibu wa sheria ya pili ya thermodynamics, entropy jumla ya mfumo wa kufungwa daima huongezeka. Wakati entropy inaongezeka, wakati unasonga katika mwelekeo huo huo.

Wakati mchemraba wa barafu kwenye glasi yako unayeyuka na kupunguza whisky yako na cola, kwa mfano, entropy huongezeka. Unapovunja yai, entropy huongezeka. Mifano yote miwili haiwezi kutenduliwa: huwezi kugandisha mchemraba wa barafu kwenye glasi ya cola ya joto au kuunganisha tena yai. Mlolongo wa matukio - na kwa hiyo wakati - huenda katika mwelekeo mmoja tu.

Ikiwa mshale wa wakati unafuata ongezeko la entropy, na ikiwa entropy katika ulimwengu inaongezeka daima, basi entropy lazima iwe chini wakati fulani katika siku za nyuma. Hapa ndipo siri inatokea: kwa nini entropy ya Ulimwengu ilikuwa chini mwanzoni?

Kulingana na Mercati na wenzake, hakukuwa na hali maalum ya awali hata kidogo. Badala yake, hali iliyosema wakati kusonga mbele ilionekana kwa kawaida katika ulimwengu chini ya amri ya mvuto. Wanasayansi walifunua hoja hii katika karatasi iliyochapishwa hivi karibuni katika Barua za Mapitio ya Kimwili.

Ili kujaribu wazo lao, wanasayansi waliiga Ulimwengu kama mkusanyiko wa maelfu ya chembe ambazo huingiliana kupitia mvuto tu na kuwakilisha galaksi na nyota zinazoelea angani.

Wanasayansi waligundua kuwa bila kujali nafasi za kuanzia na kasi, wakati fulani chembe hizo huishia kuunganishwa kuwa mpira kabla ya kutawanyika tena. Wakati huu unaweza kuitwa sawa na Mlipuko Mkubwa, wakati ulimwengu wote unapoporomoka katika hatua isiyo na kikomo.

Badala ya kutumia entropy, wanasayansi wanaelezea mfumo wao kwa kutumia kiasi wanachoita "entanglement," kinachofafanuliwa kama uwiano mbaya wa umbali kati ya chembe mbili ambazo ziko mbali zaidi kuliko nyingine kwa umbali kati ya chembe mbili za karibu. Wakati chembe zote zinashikana, msongamano huwa katika thamani yake ya chini kabisa.

Wazo kuu katika haya yote, kama Mercati anavyoelezea, ni kwamba wakati huu wa msongamano mdogo hutokea kwa kawaida kutoka kwa kundi la chembe zinazoingiliana kwa nguvu-hakuna hali maalum zinazohitajika. Msongamano huongezeka kadiri chembe zinavyosonga, ikiwakilisha upanuzi wa ulimwengu na kusonga mbele kwa wakati.

Ikiwa hiyo haitoshi, matukio ambayo yalifanyika kabla ya chembe kuunganishwa pamoja - yaani, kabla ya Big Bang - zilihamia upande wa pili wa wakati. Ukirudia matukio kutoka hatua hii nyuma, chembe zitaruka mbali na nguzo polepole. Jinsi msongamano unavyoongezeka katika mwelekeo huu wa kurudi nyuma, mshale huu wa pili wa wakati pia utaelekeza katika siku za nyuma. Ambayo, kwa kuzingatia mwelekeo wa pili wa wakati, itakuwa kweli "baadaye" ya ulimwengu mwingine ulioko upande mwingine wa Big Bang. Inachanganya kabisa, utakubali.

Wazo hilo ni sawa na lililopendekezwa miaka 10 iliyopita na wanafizikia Sean Carroll na Jennifer Chen wa Taasisi ya Teknolojia ya California. Walihusisha mshale wa wakati na mawazo yanayoelezea mfumuko wa bei, upanuzi wa ghafla na wa haraka wa ulimwengu uliotokea mara baada ya Mlipuko Mkubwa.

"Kinachovutia juu ya wazo hili ni kwamba ina mantiki kwetu," Carroll alisema, akielezea kazi yake jinsi inavyotumika kwa mshale wa wakati. "Labda sababu tunakumbuka jana na sio kesho ni kwa sababu ya hali zinazohusiana na Big Bang."

Kuunganisha mwelekeo wa wakati na mfumo rahisi kutoka kwa fizikia ya zamani ni mpya kiasi, asema mwanafizikia Steve Carlip wa Chuo Kikuu cha California, Davis. Kilicho kipya hapa ni kuachana na entropy kwa niaba ya wazo la kuingizwa. Shida ya entropy ni kwamba inafafanuliwa kwa suala la nishati na halijoto, ambayo hupimwa kupitia utaratibu wa nje kama kipimajoto. Katika kesi ya ulimwengu, hakuna utaratibu wa nje, kwa hiyo unahitaji kiasi ambacho haitegemei kitengo chochote cha kipimo. Kuingiliana, kwa kulinganisha, ni uhusiano usio na kipimo na inafaa muswada huo.

Hii haimaanishi kuwa entropy inapaswa kuachwa kabisa. Matukio yetu ya kila siku - kama limau yako nzuri - tegemea entropy. Lakini wakati wa kuzingatia suala la muda kwa kiwango cha cosmic, mtu lazima afanye kazi kwa kuzingatia, sio entropy.

Moja ya mapungufu makuu ya mfano huu ni kwamba inategemea tu fizikia ya classical, kupuuza kabisa mechanics ya quantum. Pia haijumuishi nadharia ya jumla ya Einstein ya uhusiano. Haina nishati ya giza au kitu kingine chochote kinachohitajika ili kuunda muundo sahihi wa Ulimwengu. Lakini watafiti wanafikiria juu ya jinsi ya kujumuisha fizikia ya kweli zaidi kwenye modeli, ambayo inaweza kufanya utabiri unaoweza kuthibitishwa.

"Tatizo kubwa kwangu ni kwamba kuna mishale mingi tofauti ya wakati," asema Carlip. Mwelekeo wa mbele wa wakati mara nyingi hujidhihirisha bila kuhusisha mvuto hata kidogo. Kwa mfano, mwanga daima hutolewa kutoka kwa taa - na kamwe kuelekea hiyo. Isotopu zenye mionzi huoza na kuwa atomi nyepesi, kamwe si vinginevyo. Kwa nini basi mshale wa wakati, unaojitokeza kutoka kwenye mvuto, unasukuma mishale mingine ya wakati katika mwelekeo huo huo?

"Hili ni swali kubwa ambalo linabaki wazi. Sidhani kama kuna mtu ana jibu zuri kwa swali hili bado."

Umewahi kujiuliza kwa nini wakati daima unasonga mbele? Kila mtu anajua kwamba, tofauti na saruji iliyoimarishwa na wakati usiobadilika wa mechanics ya Newton, katika Nadharia ya Wakati wa Uhusiano sio kabisa, ni ya plastiki na inapita polepole au kwa kasi kulingana na sura ya kumbukumbu ya mwangalizi, wakati unaweza kupunguzwa na kuharakishwa, lakini. haiachi wala kurudi nyuma. Haijalishi tunaongeza kasi kiasi gani, tunapanda roketi gani, ni shimo gani nyeusi tunaruka, wakati hauwezi kugeuzwa. Daima huenda kwa mwelekeo mmoja tu, ikitiririka kutoka zamani moja kwa moja kupitia ubongo wetu (hapa ndipo wakati mgumu na usioeleweka kabisa hukaa, ambao tunaita "sasa" au "sasa") na kukimbilia kutoka hapo kama mshale kwenda siku zijazo. . Dhana hii inaitwa katika sayansi "mshale wa wakati", kwa sababu ina mwelekeo wazi.

Ikiwa tunachukua hatua nyuma, tunaweza kufikiria kwamba wakati ni mshale wa asili zaidi. Ncha yake kali ilichimba kwenye fuvu la kila mtu wakati wa kuzaliwa (au mimba, kama unavyopenda), na maisha yao yote shimoni refu linaruka kichwani, na mahali pengine kwa mbali manyoya tayari yanakuja. Na mara tu mshale unapoingia kati ya macho na kuacha mwili, ukiacha utu, wakati pia utaisha. Na kwa mtu binafsi - kwa manufaa.

Lakini hii sio kile nilitaka kuzungumza juu yake, lakini juu ya kwanini wakati kila wakati unapita mbele tu, kila wakati katika mwelekeo mmoja. Jambo hili lina maelezo yanayojulikana ya kisayansi yanayohusiana na sheria ya kutopungua kwa entropy, ingawa sio bila dosari, kimsingi kwa sababu wanasayansi bado hawajui kikamilifu na kwa usahihi ni saa ngapi, ni nini. kiini cha ndani. Hii ni dhana ambayo kadiri unavyozungumza zaidi, ndivyo unavyochimba zaidi, ndivyo unavyoanza kujirudia, hadi unapoenda kwenye mduara kamili na kuwa na hakika kwamba haiwezekani kuelezea ni saa ngapi hadi ueleze ni saa ngapi.

Lakini tusiingie kwenye metafizikia na falsafa, hii tena sio ambayo tutazungumza juu ya leo. Ninataka kutoa chapisho kwa hitimisho lisilojulikana sana na hata kidogo lisilotarajiwa juu ya kwanini wakati unasonga mbele, ambayo inafuata kutoka kwa sheria na matukio ya asili, kutoka ambapo, inaonekana, vizuri, haungetarajia chochote kinachohusiana. kwa wakati na mwelekeo wake.

Kwa sababu tutazungumza juu ya sheria ya Ampere, inayojulikana (inayojulikana, inayojulikana, ingawa wengi wamesahau, bila shaka) kwa kila mtu tangu darasa la saba la shule. Huna hata haja ya kujua kanuni yoyote, kumbuka tu kwamba ikiwa sasa inapita kupitia waendeshaji wawili katika mwelekeo mmoja, wanaanza kuvutia. Au rudisha ikiwa mkondo wa sasa unapita katika mwelekeo tofauti.

Hakuna ujuzi mkubwa sana, bila shaka. Ikiwa Ampere mwanzoni mwa karne ya 19 inaweza kuwatisha wakulima wasio na elimu na ugunduzi wake, sasa, mwanzoni mwa 21, hata mtu aliye nyuma sana anajua kwa nini hii inatokea, na kwa nini sindano ya dira inageuka inapoletwa kwa kondakta na sasa, mfano huu umeweka meno ya kila mtu makali tangu utoto. Kwamba, wanasema, shamba la sumaku linaonekana karibu na waya, na ikiwa unaonyesha tundu kidole chako, na, inaonekana, sasa inaingia kwenye kiganja cha kulia, basi hii ndiyo kanuni ya mkono wa kulia na gimlet ya kulia, ikiwa ndani. kushoto, kisha gimlet ya kushoto, na ikiwa mitende inaingia mara moja, basi Volts 220 itaruka kwa kiasi kikubwa, labda hata kufa.

Sheria ya Ampere sio quasars ya kufikirika kutoka kwenye galaksi iliyo mbali sana, si quantum neutrinos au abstruse Big Bangs - kila mtu anaweza kuigusa kwa mikono yake. Na hata kujitambua mwenyewe, sayansi sio gumu. Nilichukua kondakta (kipande cha waya chenye urefu wa mita 1), chanzo cha umeme, na dira. Alituma mkondo wa Ampere 1 kupitia waya (pun ya kuchekesha, sawa? Katika karne ya 19, Ampere moja ilituma mikondo ya Ampere moja kupitia kondakta), akapima ni digrii ngapi sindano ya dira ilipotoka, na kuiandika kwenye daftari. Niliwasha Ampea 2, "sindano iliyogeuzwa kuwa pembe kubwa zaidi," niliiandika kwenye daftari langu. Kisha 3, 4, 5 Amperes, walipima pembe, wakaandika chini, wakajenga grafu, wakatoa formula, wakawaangalia na Wikipedia. Biashara kwa dakika 30, hata mtoto wa shule, hapa mtoto wa shule ya mapema anaweza kushughulikia.

TAZAMA! Hii ilikuwa ni zamu ya maneno; watoto wa shule ya awali hawapaswi kuruhusiwa karibu na nyaya zenye mkondo wa ampere 1 au zaidi. niko serious.

Kila kitu ni rahisi zaidi kuliko turnip iliyokaushwa; kwa kifupi, sheria ya Ampere inasema kwamba mkondo wa umeme husababisha uwanja wa sumaku. Na nguvu ya sasa, nguvu ya shamba la magnetic. Hii inaeleweka, kila mtu anajua hii, sio ya kuvutia. Kila mtu bado anakumbuka kuwa kanuni hiyo inafanya kazi vizuri kwa njia nyingine kote (ingawa katika kesi hii inaitwa sheria ya Lorentz) - uwanja wa sumaku hutoa mkondo wa umeme, sio bure kwamba turbines kwenye vituo huzunguka, na kututengenezea umeme, na. kumbuka kuwa zilikuwa zinazunguka kama hapo awali, na sasa zinazunguka, nguvu ya Lorentz haipungui kwa wakati, na ushuru huongezeka kila mwaka.

Andre Ampere alikuja na sheria yake mwenyewe ya mkondo wa moja kwa moja; kwa kubadilisha sasa kila kitu ni sawa, ingawa fomula ni ngumu zaidi. Sasa mbadala ni ya kutofautiana, i.e. shamba la umeme linalobadilika, ambalo katika kesi hii pia hutoa shamba la sumaku linalobadilika. Lakini mahesabu huko ni ngumu zaidi. Katikati ya karne ya 19, mwanasayansi James Maxwell alikusanya fomula zote zinazoelezea umeme na sumaku kwenye rundo moja (kulikuwa na 20 kati yao!) Na kuwaita kwa jina lake mwenyewe. Matokeo yake yalikuwa milinganyo maarufu ya Maxwell, ambayo elektrodynamics zote hujengwa, ambayo ni kusema kwa ukaribu sana. "umeme wote", ambayo kwa upande wake ina maana maendeleo yetu yote, ustaarabu wote wa kisasa.

Fomula 20 ndefu ni za kuchosha na ndefu, wanasayansi baada ya Maxwell kukaa, kutafakari, kuzitafsiri kwa fomu ya tofauti ya vector, tulifupisha coefficients zisizohitajika kidogo, na tulipata milinganyo 4. Siwezi kujizuia kuwataja, hata ikiwa haijulikani kabisa wanahusu nini, sawa, hii ni moja ya kilele cha fikra za mwanadamu, kitu ambacho kila mtu anapaswa kujaribu kuelewa maishani, kitu ambacho sio. aibu kuwaonyesha wageni. Nitasema zaidi, ikiwa hatukujua fomula hizi 4, hakuna wageni hata kidogo onyesha hakuna kitakachofanya kazi, kwa sababu wasiliana nao kwenye redio itakua tatizo.

Fomula zinaweza kuandikwa kwa aina tofauti, matoleo tofauti na mifumo ya vitengo, kwa mfano, kama hii:

Narudia, hii ndio kiini kabisa, katikati kabisa, ili picha inafaa kwenye shati la T-shirt, ikiwa utaanza kuelewa na kufunua kile kilichoandikwa, kila ishara itageuka kuwa equation ngumu au dhana, kwa hivyo sisi. itafikia 20 ya asili, lakini tutatumia miaka miwili kwa hili katika hisabati ya juu ya kozi ya taasisi. Rotors, tofauti, ushirikiano wa mtiririko unaoingia juu ya uso, mashamba ya vortex yanayobadilika kwa wakati na nafasi, na mambo mengine ya hila yatatumika. Hatutakaribia, nitafafanua herufi kidogo ili angalau iwe wazi kile tunachozungumza.

Barua kubwa ya Kiingereza E katika fomula zote inamaanisha kuwa tunazungumza juu ya uwanja wa umeme. Vector, kila kitu kimefanywa, mishale iko mahali. Barua kubwa ya Kiingereza B- ipasavyo, shamba ni sumaku. Kubwa J- umeme wa sasa (zaidi kwa usahihi, si hasa, lakini kwa unyenyekevu tutafikiri kwamba sasa umeme), ndogo ρ ni malipo, t ni wakati, s ni kasi ya mwanga, sifuri ina maana sifuri.

Equation ya kwanza (kwa sauti) inasomeka kama hii: "Mgawanyiko wa uwanja wa umeme ni sawa na malipo yote," na usemi huu unamaanisha wazo rahisi - ulimwenguni kuna matone madogo yanayoitwa. malipo ya umeme(kwa mfano, elektroni), ambayo hueneza kitu kisichojulikana karibu na wao wenyewe, ikijidhihirisha yenyewe kama uwanja wa umeme.

Equation ya pili inasomeka kama hii: "Kutofautiana kwa uwanja wa sumaku ni sifuri," ambayo inamaanisha, isiyo ya kawaida, monopoles ya sumaku haipo. Ingawa, labda umesikia, utaftaji wa monopoles za dhahania za sumaku (sio ukiritimba, kama Gazprom, lakini ukiritimba, kama malipo moja) leo ni mada moto sana katika sayansi, lakini hii ni sayansi tofauti kabisa, au tuseme ya juu sana, ya quantum; katikati ya karne ya 19, monopoles za sumaku hazikuwepo kwa Maxwell, angalau hii ndio equation yake ya pili inasema. Hii ina maana kwamba sumaku daima huwa na jozi ya miti, kaskazini na kusini, na hakuna njia ya kuwatenganisha tofauti.

Ya tatu inasikika kuwa ngumu zaidi: "Rota ya uwanja wa umeme ni sawa na kiwango cha mabadiliko ya msongamano wa sumaku." Na pia na ishara ya minus. Kwa maneno ya kibinadamu hii inamaanisha, kama nilivyokwisha sema, uwanja unaobadilika wa sumaku hutoa umeme.

Nne: "Rota ya uga wa sumaku inalingana na kasi ya mabadiliko katika msongamano wa umeme," pia kuna kasi ya mwanga iliyochanganyika ndani, pamoja na mkondo wa ziada wenye upenyezaji wa sumaku wa utupu. Wasomaji walio na kinyota (* ) niliitambua kama ile inayoitwa "uhamisho wa sasa" lakini haya ni maelezo madogo sasa; kwa kweli, hii ni sheria haswa ya Ampere, ambayo hadithi yangu ilianza, iliyopambwa tu kwa kila aina ya kengele na filimbi tofauti.

Equations zipo kwa sababu; zinatatuliwa. Ikiwa tutaanza kuchanganya fomula zote 4 kwa wakati mmoja, kuweka kila aina ya masharti ya mipaka, kusawazisha pande tofauti hadi sifuri, kuzileta kwa dhehebu la kawaida, na kadhalika, tunaweza kupata, kwa mfano, kitu kama hiki:

Au sawa kwa sehemu ya sumaku, ni sawa kabisa na ile ya umeme katika kesi hii:

Hii ni fomula ya wimbi la sumakuumeme katika utupu. James Maxwell alitabiri na hesabu zake kwamba ikiwa unachukua uwanja wa umeme unaobadilika kwa sababu fulani, mara moja itatoa uwanja wa sumaku karibu nayo. Ambayo pia itabadilika, na kwa kuwa inabadilika, inamaanisha, kwa upande wake, pia itaanza kutoa uwanja wa umeme unaobadilika, ambao (tazama mwanzo wa sentensi) utatoa uwanja mpya wa sumaku, ambao. na hivyo katika mduara mashamba haya yataanza kuzalisha kila mmoja, lakini kwa Katika kesi hii, hawatasimama, lakini watatukimbia kwa umbali kwa kasi ya mwanga.

Mshale mwekundu unaonyesha hapa nguvu uwanja wa umeme E, na uwanja wa sumaku wa bluu B.

Miaka 30 baada ya kuanza kwa utafiti wa kinadharia na fomula za Maxwell, mwanasayansi wa Ujerumani Heinrich Hertz, ambaye baada yake gigahertz ya Pentiums yetu inaitwa, kwa majaribio aligundua mawimbi ya redio ya umeme, na baada ya muda ikawa wazi kuwa mwanga unaoonekana ni sawa na wimbi la redio. , sio tu "redio." -", vizuri, kwa kifupi. Na tunaenda mbali: vituo vya redio, televisheni, mtandao, mawasiliano ya rununu, mawasiliano kati ya sayari, utandawazi, kama hatua mpya katika maendeleo ya wanadamu.

Kwa ujumla, kwa kweli, 99.9% ya kile tunachoona, kuhisi, kugusa, na kadhalika, kila kitu tunachoita. ukweli unaozunguka Ipasavyo, maisha yetu yote na zaidi kidogo sio zaidi ya udhihirisho wa mawimbi ya sumakuumeme na mwingiliano wao na vipokezi vyetu na viungo vya hisia. Na si tu nje, lakini pia ndani yetu, katika ubongo wetu wenyewe. Kwa kila mtu, ulimwengu wote unaozunguka ni seti ya msukumo wa umeme ambao hutengeneza picha ya ukweli na kuweka somo (mwenyewe) katikati yake.

Haya yote, kama nilivyokwisha sema, yameelezewa kikamilifu (isipokuwa kwa athari chache za kiwango cha chini) na fomula ambazo ziligunduliwa na kutatuliwa kihesabu katikati ya karne ya kumi na tisa, miaka michache kabla ya kukomeshwa kwa serfdom nchini Urusi. Kweli, au miaka michache kabla ya kukomeshwa kwa utumwa huko USA, ni nani ana wazimu juu ya nini.

Angalia tena kwa makini fomula ya wimbi la sumakuumeme. Hebu nieleze kwa ufupi kile tunachozungumzia hapa; ni muhimu kwa simulizi zaidi.

Inaweza kuonekana kwamba kwanza uwanja wa umeme E imegawanywa katika x, y na z, ambazo ziko katika miraba, na nambari nyingine 6, iliyogeuzwa kwa njia nyingine kote - ∂. Yote kwa pamoja inaitwa derivative ya pili pamoja na shoka za kuratibu, i.e. inaonyesha jinsi sehemu yetu ya umeme inavyopangwa kando ya shoka x, y na z za nafasi. Je! unajua shoka za anga ni nini, kwa nini nafasi yetu ni ya pande tatu, na kadhalika? Pia kuna machapisho juu ya mada hii kwenye vidole vyako™. Na kisha, ikiwa huna makini Na 2 (kasi ya mraba ya mwanga), tutaona kwamba uwanja wa umeme unapanuliwa kwa njia sawa (pamoja na ishara ya minus) kando ya mhimili wa t, i.e. pamoja na mhimili wa wakati. Kasi ya mwanga katika formula inahitajika tu ili vipimo viwe sawa kila mahali, ili mita zinaweza kuongezwa kwa mita. Hata kwa mtazamo wa haraka, ni wazi, ikiwa hauzingatii sana ishara za kuongeza au kupunguza, kwamba upanuzi wa uwanja wa umeme kando ya mhimili wa nafasi, kama upanuzi kando ya mhimili wa wakati, ni takriban kitu kimoja, au angalau jambo linalofanana sana.

Hapo ndipo wanafizikia walianza kushuku hilo wakati hiki ni kitu kinachofanana sana na nafasi kwamba zinahusiana kwa namna fulani, angalau wakati wa kuelezea tabia ya mawimbi ya umeme. Ingawa bado hawajathubutu kuchanganya dhana hizi moja kwa moja kuwa moja - haujui ni nini kilichoandikwa kwenye fomula. Unajua, kile kilichoandikwa kwenye kitu kinaweza kuwa tofauti sana na maudhui ya kweli yaliyofichwa nyuma ya uandishi au ukuta wa ghalani.

Ilichukua nusu karne na fikra wa kiwango cha Einstein kuamini hisabati na kutangaza. wakati wa nafasi ya umoja sio tukio la kuchekesha katika fomula ya kuhesabu mawimbi ya sumakuumeme, lakini msingi wa muundo wa ulimwengu au angalau Nadharia ya Uhusiano.

Kwa upande mwingine, haiwezekani kusema kwamba sio Einstein ambaye aligundua wakati huu wa nafasi kutoka kwa kichwa chake. Ninakuambia, ilikuwa tayari inajulikana nusu karne kabla ya kwamba mawazo ya karibu kila mtu aliyehusika katika makali ya sayansi ya wakati huo yalikuwa yanawaka juu ya mada hii - Lorentz, Poincaré, Planck, Minkowski, Riemann ...

Nitarahisisha fomula iliyo hapo juu kidogo, ondoa derivatives, na niandike kwa miraba. (Tahadhari, huwezi kufanya hivi kihisabati, haikubaliki! Walimu katika taasisi wanararua miguu ya wanafunzi kwa hili, nilitumia hila kama hiyo kama sehemu ya maelezo tu. kwenye vidole vyako™, usifikirie hata juu ya kufuta kitu kama hicho mahali fulani kwenye mtihani!) Hii si sahihi kabisa, au tuseme vibaya kabisa, lakini itafanya, hitimisho linageuka kuwa sawa, na maelezo ni rahisi zaidi.

E Huu ni uwanja wetu wa umeme, na moja ya sumaku B itakuwa formula sawa kabisa. Lakini angalia kwa karibu, hii kimsingi ni equation ya quadratic! Msomaji makini anaweza kugundua kuwa fomula hiyo inafanana sana na nadharia ya Pythagorean, sio tu kwa pembetatu ya gorofa, lakini kwa pande tatu, au badala ya nne-dimensional, kwa sababu wakati t pia ni kuratibu, ambayo itakuwa vizuri. endelea kwenye dhana muda usiobadilika, lakini hatuendi huko. Pia kumbuka - kasi ya mwanga Na hajaenda popote, yuko, pia kwenye mraba, ambayo sio muhimu sana sasa. Ni muhimu kwamba imejengwa kwa nguvu katika usawa wa Maxwell, kuamua kasi ya uenezi wa mawimbi ya umeme. Na tukienda kwa Einstein na Nadharia ya Uhusiano, hii kwa ujumla ndiyo kasi ya juu zaidi ya usambazaji wa habari katika Ulimwengu wetu wote.

Nitasema jambo moja tu kuhusu equation ya quadratic. Mtu yeyote ambaye hajui equation ya quadratic ni nini hawezi kuitwa binadamu na hawezi kuruhusiwa katika karne ya 21. Kwa kweli, kuna shida ya kifalsafa ya milele - mtu ni nini na anatofautianaje na mnyama? Kweli, ni wazi kuwa mtu ni mgumu zaidi na amepangwa sana, lakini tunachora mstari wapi? Mbwa anaweza kufundishwa kuelewa maneno na amri. Tumbili aliyefunzwa anaweza kuzungumza mwenyewe (kwa lugha ya viziwi na bubu), dolphins shuleni huwasiliana kwa lugha yao wenyewe, wana hisia na hisia, wanaelewa mengi. Hata panya ya majaribio inaweza kufundishwa kutatua matatizo rahisi ya mantiki, na nyani wanaweza kuongeza na kuondoa vitu katika akili zao, ikiwa idadi yao si zaidi ya kumi.

Kwangu mimi binafsi, mstari wa dhana ya "homo sapiens" iko mahali fulani karibu na equation ya quadratic. Hakuna mnyama anayeweza kuelewa ni nini - kiwango cha juu sana cha kujiondoa kinahitajika. Mtu wa pango ambaye anaogopa moto na umeme hawezi kuelewa equation ya quadratic na pia hawezi kuitwa mtu mwenye busara. Nitasema zaidi... Hapana, sitasema zaidi. Nikukumbushe tu kwamba, baada ya yote, karne ya 21 imefika, kuchukuliwa kuwa mtu wa wakati wetu haitoshi kuwa na uwezo wa kuandika na kusoma silabi. Kiwango cha shule ya Jumapili ya parokia haitoshi tena; unahitaji kumaliza masomo yako angalau hadi darasa la sita au la saba. Na hakuna haja ya kukariri fomula ya kibaguzi au kuhesabu mizizi kichwani mwako; inatosha angalau kwa kanuni kukumbuka kuwa hesabu kama hizo zipo, kuelewa maana yao ni nini na kukuzwa vya kutosha kuweza kusuluhisha Google. . Vinginevyo, samahani, lakini huna wakati ujao.

Natumai kwamba kila mmoja wa wale ambao wamesoma hadi sasa wameona angalau mlinganyo mmoja wa quadratic katika maisha yao na angalau wanafahamu jinsi ya kuyatatua. Lakini muhimu zaidi, lazima aelewe kwamba kwa equation yoyote ya quadratic daima kuna ufumbuzi mbili, mizizi miwili. Hii ndio kiwango muhimu cha mantiki na uondoaji, isiyoweza kufikiwa na mnyama, lakini iliyopendekezwa na mimi kujaribu ubinadamu na busara.

Labda unakumbuka hata shuleni walitudanganya - wanasema kwamba ikiwa equation ya quadratic ina ubaguzi sawa na sifuri, basi ina mzizi mmoja, na ikiwa ni chini ya sifuri, basi hakuna mizizi kabisa, kwa hivyo tutafanya. andika kwenye jibu. Wakati umefika wa kufichua siri ya kutisha, inayopatikana tu kwa kilabu cha wasomi wa ubinadamu, tu kwa bora zaidi - equation yoyote ya quadratic huwa na suluhisho na kila wakati kuna mawili kati yao. Hivi ndivyo hisabati inahitaji, hii ndio mantiki inahitaji. Kweli, maamuzi hayawezi kuwa halali, lakini kinyume chake pana, lakini hii haighairi chochote.

Hisabati ya mukhtasari ni pana kidogo (kwa kweli, nyingi) kuliko ukweli unaoonekana. Ili kuelewa hili, unahitaji tu kuwa juu kidogo kuliko mnyama ambaye humenyuka tu kwa seti ya msukumo wa nje. Mtu lazima si tu kuguswa, lakini pia kufikiri!

Kwa hivyo, kazi ni kufikiria juu yake. Acha eneo la sakafu la chumba cha mstatili liwe mita za mraba 54, na ukuta mmoja ni mita tatu zaidi kuliko nyingine. Unaweza kusema nini juu ya urefu wa kuta za chumba hiki?

Mtu mwenye mawazo ya kufikirika atasema: "Ukuta mmoja utakuwa na urefu x, wa pili utakuwa x + 3, na bidhaa zao zitakuwa 54."

x (x + 3) = 54

au jambo lile lile, kwa njia inayofahamika zaidi:

x 2 + 3x - 54 = 0

Tunatatua equation ya quadratic, tunapata mbili (na daima kuna mbili, kumbuka, sawa?) mizizi: 6 na -9.

Tusisahau zaidi kwamba mtu wetu sio rahisi, lakini ana busara; atapanua akili yake na kusema: "Ingawa equation yetu ina mizizi miwili ya kufikirika na ya hisabati, tunaishi katika ukweli halisi, tuliopewa kwa hisia! tukikumbuka kuwa ukweli ni mara nyingi sana tayari(kwa maana ya chini) hisabati, tutatupa jibu la kipuuzi la bala mita tisa. Kwa sababu sisuluhishi mlinganyo wa dhahania tu, ninatafuta eneo na urefu wa kuta za chumba mahususi nilichomo sasa hivi. Na ninaona kuwa urefu wa ukuta wake sio minus tisa. Hii ina maana kwamba kwa kutupa mzizi mmoja, ninapata urefu wa ukuta wa kwanza kuwa sita, na wa pili kuwa mita 3 kwa muda mrefu, yaani, mita 9. Wanadamu wa kawaida, sio minus mita. Katika Ulimwengu wetu, katika tunamoishi, hakuna mita za minus katika vyumba."

Hali ni sawa na milinganyo ya mawimbi ya sumakuumeme. Tayari nimesema kuwa hii sio equation ya quadratic kabisa, kwa kweli kuna derivative ya pili ya sehemu, lakini ikiwa huna kulipa kipaumbele sana kwa hili na kupanua formula, unapata parsley sawa.

Kwa kuhesabu equation ya wimbi la sumakuumeme (jinsi inavyofanya kwa wakati na nafasi) tunapata suluhisho mbili zinazowezekana, zote mbili ni halali kabisa kutoka kwa mtazamo wa hisabati. Lakini wao ni kama nini katika ukweli halisi?

Mojawapo ya suluhisho linaelezea mchakato ufuatao: Mwanamume huyo alichukua kiberiti na akakipiga kwenye sanduku. Mechi iliwaka, mwali ukawaka, na fotoni nyepesi, au kwa maneno mengine, mawimbi ya sumakuumeme ya wigo unaoonekana na wa infrared, yaliruka pande zote za chumba cha giza (na eneo la mita za mraba 54, ndio). Baada ya muda fulani (haraka kabisa, kasi ya mwanga baada ya yote) mawimbi haya yalifikia kuta za chumba na kuwaangazia. Ikiwa kulikuwa na madirisha kwenye kuta - mawimbi ya umeme kutoka kwa mechi iliyowaka kuvuja kupitia kioo na kuruka juu, daima kupanua, kuweka safari yao ya kutokuwa na mwisho katika Ulimwengu, mpaka waliposimamishwa na jicho la kudadisi la mtazamaji, ikiwa kuna kitu chochote kiliwazuia.

Na sasa suluhisho lingine la hesabu za Maxwell, linalokubalika kabisa kutoka kwa mtazamo wa hisabati: Mahali fulani mbali, kwenye mpaka wa Ulimwengu Unaoonekana, haijulikani wazi jinsi na kwa sababu gani wimbi la umeme lilitoka. Wimbi hilo halikuonekana wazi, karibu kutoonekana, lakini kwa kukimbia lilikua na kupata nguvu, likiwa limeruka miaka bilioni 13.8, lilipasuka kwenye dirisha letu, na mara moja likaunganishwa na mawimbi yale yale, kwa mafanikio sana na kwa wakati iliyotolewa na kuta ndani. ili kuwa na wakati wa kukusanyika na kupiga mechi kwa nguvu, ambapo kutoka kwa dioksidi ya sulfuri na oksidi ya fosforasi tunapata kichwa kizima cha mechi, hasa wakati tulipoipiga kwenye sanduku. Lo, ni bahati mbaya!

Suluhisho zote mbili ni sawa kihesabu, zote mbili zinaweza kutokea, kwa nini sivyo? Lakini wewe na mimi ni watu wenye akili timamu. Tunaelewa kuwa kuna sababu na kuna athari. Tunaweza kutambua kwamba moja ya ufumbuzi si maelezo ya ukweli wetu, hisabati ni hisabati, lakini moja ya ufumbuzi itabidi kukataliwa kama upuuzi. Katika ulimwengu wetu, suluhisho moja tu lina maana ya kimwili - mawimbi ya umeme huruka kutoka kwa mechi iliyowaka, na wakati unapita mbele tu.

Hili ndilo jibu la swali katika kichwa cha makala. Isiyotarajiwa, sawa? Yamkini umeshaanza kusahau yote yalipoanzia, ulifikiri nilianzisha porojo za falsafa na elimu ya hisabati kwa wanafunzi wa darasa la sita, huku nikipoteza kabisa uzi wa hadithi?

Hapana. Kwa hivyo, wakati wa kusuluhisha milinganyo ya kufikirika ya Maxwell, bila kutarajia tuligundua sio tu kwamba kwa mawimbi ya sumakuumeme viwianishi vya anga na vya muda ni karibu kitu kimoja, ni sehemu tu ya fomula moja, lakini hueneza kwa wakati wa kawaida wa nafasi ya nne (na hii. ni madai mazito juu ya Einstein!), lakini pia kwamba moja ya suluhisho ni upuuzi kutoka kwa mtazamo wa mwili, inaelezea aina fulani ya Ulimwengu ambayo sio yetu, ambapo sababu inachanganyikiwa na athari, na kwa hivyo wakati wetu unapita tu. kwa mwelekeo mmoja, na sio katika mbili zinazowezekana kihesabu.

NB! Neno fupi la baadaye kwa wasomaji walio na nyota (*). Ninaharakisha kukuomba msamaha na kukubali kwamba muundo wa makala ni kidogo kama hila ya mdanganyifu. Nilishaeleza hapo mwanzo kwamba ili kueleza ni saa ngapi, itabidi kwanza tueleze ni saa ngapi. Kuna hali kama hiyo hapa. Ingawa hoja yenyewe inasikika ya kushawishi, ikiwa utaanza kuzunguka katika hisabati na fomula, inabadilika kuwa hesabu za Maxwell zenyewe zina uhusiano wa sababu-na-athari uliojengwa ndani yao tangu mwanzo. Na sisi, eti tukitegemea hoja ya “sababu na matokeo,” tunatupa kile kilichopatikana kwa msaada wa “sababu na matokeo” haya haya. Kwa kukataa mojawapo ya masuluhisho “kama ya kipuuzi,” kwa hakika tunafanya kama watu wa kujitolea, na hivyo kutofafanua au kufafanua chochote.

Njia sahihi zaidi ya kuelezea uzushi wa mshale (mwelekeo) wa wakati iko katika thermodynamics, katika fizikia ya takwimu, katika mpito wa kutopungua kwa entropy na mwishowe inategemea sheria ya pili ya thermodynamics (ambayo inasema kwamba haiwezekani kujenga mashine ya mwendo wa kudumu). Lakini zaidi juu ya hili wakati mwingine wakati mwingine, ikiwa kuna hamu kama hiyo, hapa kwa hila nilichukua fursa ya matokeo yasiyotarajiwa ya kutatua hesabu za Maxwell ili kuvutia umakini wa msomaji kwao na kujaribu. kwenye vidole vyako™ kueleza ni nini na kwa nini ni muhimu sana kwa ustaarabu wa kisasa. Wasomaji wenye kinyota (*) bila shaka mara moja waligundua mpango wangu ambao haujafichwa, haswa kwako nilitayarisha wazo hili kukupiga kichwani.

Katika hali halisi inayotuzunguka, wanasayansi wamehesabu mwingiliano 4 wa kimsingi, ambao kupitia ujanja mbaya wa kihesabu unaweza kupunguzwa hadi mbili: sumakuumeme-nguvu-dhaifu na mvuto. Tayari nimesema kuwa 99.9% (au 99.99%, kama unavyopenda, bado ni takwimu inayokadiriwa na takriban) ya matukio yaliyozingatiwa na, ipasavyo, habari inayoingia kwetu, ni dhihirisho la athari dhaifu za nguvu ya umeme, lakini kwa unyenyekevu, vipengele viwili vya mwisho vinaweza kutupwa na kutangaza kwamba sumaku-umeme ndicho kiini ambacho karibu kinadhibiti uhalisia kwa kiwango kinachoweza kutambulika na binadamu, ingawa hatupaswi kusahau kuhusu mvuto pia. Mvuto - nguvu isiyo na moyo, na wale ambao wamekengeushwa kutoka kwake hata kwa sekunde, mara moja atapiga pua zao kwenye lami, kwa maana halisi ya neno. Kwa nini unajua equations za Maxwell, kuwa na dhana ya mechanics ya quantum, lakini pia usifanye makosa katika Nadharia ya Relativity (nadharia ya mvuto), kwa sababu imejaa.

Jambo lingine ni ukweli unaotuzunguka. Ndio, ukweli tayari ni karibu ukweli kamili (safu mpya, ya ziada ya ukweli kwa kiwango cha chini), ingawa maelezo bado yana kilema mahali na unganisho huingiliwa mara kwa mara. Walakini, tafadhali kumbuka kuwa maandishi unayosoma hivi sasa, kama nakala zingine zote kwenye vidole vyako™, kama vitu vingine vingi, viko katika hali halisi, hazijawahi kuingia katika ulimwengu unaotuzunguka, na, labda, zitabaki tu seti ya ka, ambayo ni, kwa kweli, mawimbi ya sumakuumeme ambayo hayana misa ya kupumzika. Haziko chini ya sheria za mvuto; kwenye mtandao hakuna nguvu za mvuto hata kidogo, ni umeme safi tu. Katika mchezo wowote wa mtandaoni, unaweza kuzima mvuto kabisa kwa kuweka vigezo vinavyofaa, unaweza kukibadilisha unavyotaka, au huwezi kuitii hata kidogo. Wakati huo huo, sumaku-umeme inafunuliwa katika utukufu wake wote, hata uwili wa mawimbi ya chembe upo. Taarifa yoyote iliyorekodiwa inategemea biti (kimsingi quanta), lakini habari hupitishwa na mawimbi ya sumakuumeme kwa kasi ya mwanga, mtu yeyote anayecheza Dota kutoka Uropa kwenye seva ya Amerika anajua lag ni nini (kucheleweshwa kwa ishara), na sehemu kubwa ya bakia hii. kimsingi huamuliwa na uenezi wa kasi wa mawimbi ya sumakuumeme kupitia waya.

Katika hali halisi, sio 99.9%, lakini 100% yote ya matukio yanayozunguka yana sehemu ya sumakuumeme. Hapa ni ngumu kutegemea uzoefu wa karne nyingi wa tabia ya mageuzi, hakuna mvuto, maapulo yanaweza kuanguka juu, na suluhisho la pili la equation la Maxwell linaloonekana kuwa "upuuzi" linaweza kugeuka kuwa sio ujinga hata kidogo, nini cha kufanya. unasema hivi?

Ulimwengu na "Mshale wa Wakati"

"Wakati ndio unaozuia kila kitu kutokea mara moja," aliandika Ray Cummings katika hadithi yake ya kisayansi ya 1922 "The Girl in the Golden Atom." Kifungu hiki cha maneno kinaelezea kikamilifu kusudi zima la wakati. Lakini wakati hufanyaje hivi, kwa nini kila kitu hakifanyiki kwa wakati mmoja? Ni utaratibu gani unaofanya wakati utiririke mbele na mbele tu?
Katika utafiti wa hivi majuzi uliochapishwa katika jarida la Physical Review Letters, timu ya wanafizikia wa kinadharia kwa mara nyingine tena iligundua kile kinachoitwa "mshale wa wakati," dhana ambayo inaelezea mwendo usioweza kubadilika wa wakati. Utafiti huu ulikuwa njia tofauti ya kuangalia jinsi wakati unavyotenda kwa kiwango cha ulimwengu wote.
"Dhana ya zamani" ya jadi inaonyesha kwamba mfumo wowote huanza katika hali ya chini ya entropy na kisha, kutokana na michakato ya thermodynamic, entropy yake huongezeka. Hiyo ni, mfumo wowote wa pekee unasonga kuelekea kuongezeka kwa entropy.
Katika maisha yetu ya kila siku, tunaweza kupata mifano mingi ya kuongezeka kwa entropy, kama vile gesi inayojaza nafasi yote iliyopewa, au mchemraba wa barafu unaoyeyuka. Katika mifano hii, ongezeko lisiloweza kurekebishwa la entropy, machafuko, na machafuko huzingatiwa. Hiyo ni, siku za nyuma ni chini entropy, baadaye ni ya juu.
Ikiwa hii inatumika kwa kiwango cha ulimwengu wote, basi Big Bang inapaswa kuwa imezaa Ulimwengu kwa usahihi katika hali ya chini ya entropy. Kadiri muda ulivyopita, Ulimwengu ulipanuka na kupoa, entropy yake iliongezeka. Kwa hivyo, kulingana na nadharia hii, wakati unahusishwa bila usawa na kiwango cha entropy katika Ulimwengu wetu.
Lakini kuna matatizo kadhaa na wazo hili.

Ushahidi wote wa uchunguzi unaonyesha kwamba mazingira katika Ulimwengu yalifanyizwa mara tu baada ya Ile Kubwa kuwa moto na machafuko kamili ya chembe za awali. Ulimwengu ulipokua na kupoa, mvuto uliunda Ulimwengu tofauti kabisa, uliopangwa zaidi na ngumu zaidi - nyota na sayari ziliundwa kutoka kwa mawingu ya baridi ya gesi, na kutoka kwao, kwa upande wake, galaksi na nguzo. Mwishowe, kemia ya kikaboni iliwezekana, ikitoa msukumo kwa kuibuka kwa maisha na sisi, watu ambao wanafalsafa kuhusu wakati na nafasi. Kwa ukubwa wa Ulimwengu, entropy imepungua, sio kuongezeka, kama "dhahania ya zamani" inavyoonyesha.
Kulingana na mmoja wa washiriki wa utafiti huo, Flavio Mercati wa Taasisi ya Fizikia ya Nadharia huko Ontario, swali ni jinsi entropy inavyopimwa.
Kwa kuwa entropy ni kiasi cha kimwili na vipimo vyake (kama nishati na joto), lazima kuwe na aina fulani ya mfumo kuhusiana na ambayo vipimo hivi vinaweza kupimwa.
"Hii inaweza kufanywa kwa mifumo ndogo ya Ulimwengu, kwa sababu Ulimwengu uliobaki unaziwekea mipaka hii, lakini yenyewe haina marejeleo ya nje ya kupima vitu kama hivyo, kwa sababu hakuna kitu nje yake," Mercati alitoa maoni yake kwa Habari za Ugunduzi.
Lakini ikiwa sio entropy, basi ni nini kinachosonga wakati wa ulimwengu mbele?
Utata ni wingi usio na kipimo. Ikiwa unatazama Ulimwengu wetu, tunaweza kusema kwa ujasiri kwamba utata wake unahusiana moja kwa moja na wakati. Baada ya muda, Ulimwengu unakuwa na muundo zaidi na ngumu.
"Jibu letu ni mvuto, na tabia yake ya kuunda mpangilio na muundo (utata) kutoka kwa machafuko," Mercati anasema.
Mercati na wenzake walijaribu wazo hili kwenye mifano ya kompyuta ambayo iliiga Ulimwengu. Na waligundua kwamba, bila kujali jinsi unavyoiiga, utata wa ulimwengu huongezeka kila wakati na haupungui kwa wakati.
Wakati wa Mlipuko Mkubwa, Ulimwengu ulianza katika hali ya uchangamano mdogo. Ilikuwa ni aina ya "supu" ya moto ya chembe zisizo na utaratibu na nishati. Kisha, inapopoa, nguvu za uvutano huanza kutenda, gesi hufanyiza nyota, nyota zikiwa vikundi vya nyota. Ulimwengu unazidi kuwa mgumu zaidi, na nguvu ya uvutano ndiyo inayoongoza utata huu.
Ulimwengu unapoendelea kukomaa, mifumo midogo hutenganishwa vya kutosha kwa "mshale wa wakati" wa kawaida kufanya kazi chini ya hali ya chini ya entropy. Kwa ukubwa wa Ulimwengu, mtazamo wetu wa wakati unatokana na ongezeko la mara kwa mara la utata, lakini katika mifumo hii ndogo dhana ya entropy inatawala.
"Ulimwengu ni muundo ambao utata wake unaongezeka kila mara," Mercati alisema katika taarifa kwa vyombo vya habari kwa ajili ya utafiti huo. "Inajumuisha galaksi kubwa zilizotenganishwa na utupu mkubwa. Lakini katika siku za nyuma walikuwa karibu zaidi. Dhana yetu ni kwamba mtazamo wetu wa wakati ni matokeo ya sheria ambayo huamua ongezeko lisiloweza kutenduliwa la utata.

Hebu fikiria kwamba kuna yai iliyovunjika kwenye uso wako, na hii sio mfano wa hotuba. Kujaribu kugeuza mayai husababisha mmoja wao kuanguka na kuvunja kichwa chako, na sasa unapaswa kwenda kuoga na kubadilisha nguo. Lakini haingekuwa rahisi kurudisha wakati nyuma kwa dakika moja? Baada ya yote, yai lilivunjika kwa sekunde chache - kwa nini huwezi kufanya jambo lile lile, kinyume chake? Weka tu shell pamoja, kutupa nyeupe na yolk - na ndivyo ... Ungekuwa na uso safi, nguo safi na hakuna yolk katika nywele zako.

Songa mbele tu

Inaonekana funny - lakini kwa nini? Kwa nini kitendo hiki hakiwezi kutenduliwa? Kwa kweli, hakuna kitu kisichowezekana kuhusu hili. Hakuna sheria ya asili ambayo inaweza kukataza kufanya hivi. Aidha, wanafizikia wanaripoti kwamba wakati wowote unaotokea katika maisha ya kila siku unaweza kutokea kinyume wakati wowote kwa wakati. Kwa hivyo kwa nini huwezi "kuvunja-kuvunja" mayai, "reverse-kuchoma" mechi, au hata "reverse-dislocate" mguu? Kwa nini mambo haya hayafanyiki kila siku? Kwa nini wakati ujao ni tofauti na zamani? Swali hili linaonekana kuwa rahisi sana, lakini ili kulijibu tunahitaji kurudi kwenye kuzaliwa kwa Ulimwengu, kurejea ulimwengu wa atomiki na kufikia mipaka ya fizikia.

Isaac Newton

Kama hadithi nyingi katika ulimwengu wa fizikia, hii huanza na mwanafizikia mkuu Isaac Newton. Tauni ya bubonic ilienea Uingereza mwaka wa 1666, na hilo ndilo lililomlazimu Newton kuondoka Chuo Kikuu cha Cambridge na kwenda nyumbani kwa mama yake, aliyeishi katika kijiji cha Lincolnshire. Huko Newton alichoka na, akiwa ametengwa na ulimwengu wa nje, akachukua fizikia. Aligundua sheria tatu za mwendo, ikiwa ni pamoja na kanuni inayojulikana kwamba kila tendo lina majibu yake. Pia alikuja na maelezo kwa nini mvuto hufanya kazi.

Wazo la wakati katika fizikia

Sheria za Newton zinafaa sana katika kuelezea ulimwengu unaotuzunguka. Wanaweza kutumika kuelezea matukio mengi, kutoka kwa nini tufaha huanguka kutoka kwa miti hadi kwa nini Dunia inazunguka Jua. Lakini wana mali ya ajabu - wanafanya kazi kwa njia sawa na kinyume chake. Ikiwa yai litavunjika, sheria za Newton zinasema kwamba linaweza kurudi katika hali yake ya asili. Ni wazi kwamba hii si sahihi, lakini karibu kila nadharia ambayo imetengenezwa na wanasayansi tangu Newton ina tatizo hili sawa. Sheria za fizikia hazizingatii ikiwa wakati unapita mbele au nyuma. Wanajali kuhusu hili kama vile wanavyojali ikiwa unaandika kwa mkono wako wa kulia au wa kushoto. Lakini hakika unajali! Kwa kadiri unavyojua, wakati una mshale unaoonyesha mwelekeo wake, na daima unakabiliwa na siku zijazo. Unaweza kuchanganya mashariki na magharibi, lakini hautachanganya jana na kesho. Walakini, sheria za kimsingi za fizikia hazitofautishi kati ya zamani na zijazo.

Ludwig Boltzmann

Mtu wa kwanza kukabili tatizo hili kwa uzito alikuwa mwanafizikia wa Austria Ludwig Boltzmann, aliyeishi katika nusu ya pili ya karne ya 19. Katika siku hizo, maoni yote ambayo sasa yanakubaliwa kama axiom yalikuwa ya utata. Hasa, wanafizikia hawakusadiki kama wanavyosadiki leo kwamba kila kitu ulimwenguni kimeundwa na chembe zinazoitwa atomu. Kulingana na wanafizikia wengi, wazo la atomi halikuweza kuthibitishwa, haliwezi kuthibitishwa na njia za vitendo. Boltzmann aliamini kwamba atomi ziko kweli, hivyo alitumia wazo hili kueleza mambo yote ya kila siku, kama vile mwali wa moto, utendaji kazi wa mapafu, na kwa nini chai hupoa unapopuliza. Alifikiri kwamba angeweza kuelewa mambo haya yote kwa kutumia dhana ambayo ilikuwa karibu naye sana - nadharia ya atomi.

Kukanusha

Wanafizikia wengine walivutiwa na kazi ya Boltzmann, lakini wengi waliikataa. Hivi karibuni alitengwa na jumuiya ya wanasayansi kwa mawazo yake. Hata hivyo, ni yeye aliyeonyesha jinsi atomi zinavyohusiana na asili ya wakati. Wakati huo, nadharia ya thermodynamics ilionekana, ambayo inaelezea jinsi joto linavyofanya. Wapinzani wa Boltzmann walisisitiza kuwa asili ya joto haiwezi kuelezewa; walisema kuwa joto ni joto tu. Boltzmann aliamua kuthibitisha kwamba walikuwa na makosa, na joto husababishwa na harakati za machafuko za atomi. Alikuwa sahihi, lakini ilimbidi atumie maisha yake yote kutetea maoni yake.

Mchakato wa njia moja

Boltzmann alianza kwa kujaribu kueleza kitu cha ajabu - "entropy". Kwa mujibu wa sheria za thermodynamics, kila kitu duniani kina kiasi fulani cha entropy, na wakati kitu kinachotokea kwa kitu hicho, entropy huongezeka. Kwa mfano, ikiwa utaweka cubes za barafu kwenye glasi ya maji, zitayeyuka na entropy kwenye glasi itaongezeka. Na ukuaji wa entropy ni tofauti na kila kitu katika fizikia - mchakato huenda katika mwelekeo mmoja. Wanafizikia wamejiuliza kwa muda mrefu ikiwa njia ya kupita imedhamiriwa na ongezeko la entropy. Kama ulivyoelewa tayari, Boltzmann alikuwa wa kwanza kuuliza swali hili, lakini akili zingine nyingi za kisayansi zilianza kusoma suala hili. Na mwishowe, ikawa wazi kuwa wakati unaweza kutiririka kwa mwelekeo tofauti - lakini tu ikiwa entropy itapungua, ambayo haiwezekani.

Kwa watu wa Ulaya, wakati unaonekana kama mstari ulionyooka. Yaliyopita yapo nyuma yako, yajayo yako mbele, na maisha yanasonga mbele. Picha inayojulikana ... Lakini si kwa kila mtu. Kuna watu ambao wana hakika kwamba wakati unapita kwa njia tofauti kabisa: kutoka mbele kwenda nyuma, kwenye duara, au hata kupanda. Hii inaonyesha kwamba maisha ya kisasa yamebadilisha sana uelewa wetu wa wakati. Utafiti wa hivi karibuni juu ya mtazamo wa "usio wa kawaida" wa wakati uliongoza wanasayansi hadi Papua New Guinea, kwenye kijiji cha Gua, makazi ya kabila la Yupno.

Rafael Nunez, mfanyakazi wa Chuo Kikuu cha California huko San Diego (Marekani), na wenzake walikwenda kwenye mteremko wa ridge ya Finisterre kaskazini mashariki mwa nchi. Hakuna barabara, umeme au hata malisho katika eneo hili. Njia ya maisha ya kabila hilo bado haijaguswa kwa karne nyingi. Kuwasiliana na wakaazi wa eneo hilo, watafiti wa Amerika walitilia maanani ishara za watu wa asili wakati mazungumzo yaligeukia kupita kwa wakati, matukio ya zamani, ya sasa au yajayo. Ishara za waingiliaji zilionekana kuwa za kawaida kabisa kwa Nunez na wenzake.

Ikiwa mazungumzo yalifanyika mitaani, basi wakati wa kutaja siku za nyuma, waaborigines walionyesha chini ya miguu ya milima ya ndani na mdomo wa mto, na wakati wa kuzungumza juu ya siku zijazo, walisema juu ya vilele vya milima. ambapo chanzo cha mto kilifichwa. Ishara zilirudiwa bila kujali mahali ambapo macho ya mtu huyo yalielekezwa. Wenyeji wote walikuwa na hakika: wakati ujao ulikuwa juu ya milima, na siku za nyuma zilikuwa kwenye bonde.

Ndani ya kibanda, alama za kijiografia zinapotea, na hapo mstari wa wakati unakuwa wa moja kwa moja. Walakini, wenyeji huelekeza kwenye mlango wakati wa kuzungumza juu ya zamani na mbali na mlango wakati wa kuzungumza juu ya siku zijazo, bila kujali mwelekeo wa nyumba. Hii inaweza kuwa kutokana na ukweli kwamba mlango wa kibanda umeinuliwa juu ya usawa wa ardhi, watafiti wanakisia. Kwa hivyo, zamani, kama njia ya kutoka kwa nyumba, iko "chini ya mteremko", na nafasi ndani ya kibanda iko juu, ambayo inamaanisha katika siku zijazo.

Watafiti wameweka nadharia ya kihistoria inayoelezea picha hii ya ulimwengu: mababu wa Yupno walifika katika maeneo haya kwa baharini na kisha wakapanda hadi urefu wa mita 2500. Labda hiyo ndiyo sababu nchi tambarare inaonekana kama kitu cha zamani kwao. Kilichoonekana kustaajabisha zaidi kwa wanasayansi ni kwamba mstari wa saa ulirudia mandhari ya jirani. "Hii ni mara ya kwanza kwa dhana za kila siku za wakati kuwa na tabia ya kijiografia," Nunez alihitimisha.

Walakini, Yupno wana karibu watu wenye nia moja. Kwa kabila la Pormpuraau la Australia, wakati unapita kutoka mashariki hadi magharibi. Mawazo kuhusu wakati wa baadhi ya makabila wanaoishi katika pembe za mbali za sayari hutufanya tufikirie mambo mengi. Kwa mfano, kwamba picha ya ulimwengu ambayo tumeizoea sio ya ulimwengu wote.

Kwa mfano, katika Kiquechua, lugha ya kikundi cha kikabila ambacho katika nyakati za kale kiliunda hali tunayojua kama Milki ya Inca, wakati haukuweza kutenganishwa na nafasi: dhana zote mbili zilionyeshwa kwa neno moja "pacha". Zaidi ya hayo, Waquechua hawakutofautisha kati ya siku za nyuma na za baadaye: kwa maoni yao, kulikuwa na aina mbili tu za nafasi ya wakati: moja ambayo iko hapa na sasa, na moja ambayo "sio sasa" na sio hapa. Wakati ujao kama huo katika lugha ya Kiquechua uliitwa "navya-pacha".

Katika lugha zingine za India ya Kale, pamoja na Kihindi, jana na kesho pia huonyeshwa na neno moja "kal". Ni kwa kitenzi kilicho karibu tu ndipo unaweza kuelewa ikiwa tunazungumza juu ya wakati uliopita au ujao. Lugha za watu hawa zinaonyesha mtazamo wa mzunguko wa wakati ambao ulikuwa tabia ya mababu zetu. Mavuno, ubadilishaji wa misimu, mizunguko ya asili - matukio ya kawaida yalikwenda kwenye mduara, kurudia tena na tena.

Mtu anaweza kudhani kuwa wazo la kisasa la maendeleo na mafanikio ya kibinafsi na kujitahidi kusonga mbele halingewavutia. Mafanikio katika ufahamu wao yalikuwa badala ya kutoanguka kutoka kwa mzunguko wa kawaida wa wakati - kupanda na kuvuna kwa wakati, sio kufa kwa ugonjwa katika ujana, kuzaa na kulea watoto ambao wataendelea na mzunguko wa maisha.

Pia kuna watu wa kushangaza ambao wanaamini kuwa wakati unarudi nyuma. Haya ni maoni, kwa mfano, ya Waaymara wanaoishi kwenye miteremko ya Andes. Kwao, siku zijazo ziko nyuma ya migongo yao, na zamani ziko mbele ya macho yao. Mantiki ni rahisi: tunakumbuka na kuona zamani, lakini hatujui chochote kuhusu siku zijazo. Na kwa Wachina, yaliyopita yapo juu na yajayo yapo chini. Hapa, uwezekano mkubwa, ni suala la tabia ya kuandika kwenye safu kutoka juu hadi chini. Kwa upande wa hali ya "usawa" ya wakati, Wachina wanakubaliana na Wazungu, lakini wanaonyesha mwelekeo tofauti kidogo: wanaona "mbele" kama "juu hadi chini."