Читать книгу Природа и свойства физического времени - - Страница 4

Время входит во множество закономерностей, являющихся предметом изучения разных отраслей науки. Например, метеорология вся построена на представлениях о неких атмосферных процессах, развивающихся во времени. Точно так же и геотектоника интересуется движением литосферных плит за промежутки времени, не сопоставимые по длительности с атмосферными процессами, но тем не менее столь же определенными, как и периоды изменения погоды. Химики интересуются не только направлением химических реакций, но и временем, за которое они происходят. Теплотехников интересует время сгорания топлива при заданных условиях, астрономов – время существования Вселенной. Даже такая столь далекая от непосредственных нужд современного общества наука, как палеонтология, не могла бы существовать, не имей она возможности использовать общепринятую шкалу времени. Классическая механика, термодинамика, электродинамика, ядерная физика – везде, в явном или скрытом виде, время используется не только как понятие, но и как равноправный параметр рассматриваемых процессов. Поэтому исследование свойств физического времени не должно осуществляться вне рамок подходов, уже оправдавших себя в физической науке. В принципе, анализ природы времени можно начать из любой, произвольно выбранной как исходная, точки современного научного знания, что и демонстрируют многочисленные попытки толкования его свойств учеными разных направлений, когда отправным материалом для высказываний о его природе служат данные того раздела науки, в котором они являются специалистами. В общем же смысле такой исходной точкой должны служить уже известные, твердо установленные закономерности, применяющиеся наукой для использования в своей повседневной практической деятельности. Однако закономерности, например, той же метеорологии, зависят от такого огромного количества одномоментно действующих факторов, что среди них свойства собственно времени теряются. Поэтому для наиболее ясного анализа его природы нужно выбирать, во-первых, закономерности наиболее простые и прозрачные, позволяющие связать время с небольшим количеством известных величин.

Во-вторых, имеющие максимально общий характер, так как время само является наиболее общей характеристикой бесчисленного количества процессов. В-третьих, достоверность которых не вызывает никаких сомнений.

Среди таких закономерностей вне конкуренции законы Ньютона. Во-первых, их простота не может не вызывать изумления. Во-вторых, всеобщность применения также не имеет себе равных среди физических законов. В-третьих, границы применения этих законов изучены наиболее полно и, оставаясь в пределах этих границ, за достоверность описываемых ими зависимостей можно уже не опасаться, так как за время, прошедшее с момента их обнародования, тысячи исследователей подвергли законы Ньютона придирчивой проверке на соответствие результатам адекватно поставленного эксперимента, который один только является судьей истинности любого физического закона. Следует особо отметить, что законы Ньютона объективно отражают свойства той физической реальности, пусть даже в абстрагированной форме и с некоторой долей условности, в которой мы находимся и одной стороной которой является время.

Первый закон Ньютона для анализа природы времени не дает почти ничего, кроме того, что движение тела в пространстве в отсутствие приложенных сил и сопротивления движению осуществляется бесконечно. Отсюда можно заключить, что время в конкретном факте движения имеет протяженность и эта протяженность может быть, как бесконечной (точнее, достаточно большой), так и равной нулю (то есть исчезающе-малой). Тот же вывод можно сделать и из формулировки третьего закона, признав, что время взаимодействия двух тел также может быть равно как бесконечности (в ограниченном смысле), так и нулю (то есть промежутку ничтожной длительности). Знаменитый же закон всемирного тяготения является стационарным и поэтому пока не принимает участия в нашем анализе. И лишь формулировка второго закона Ньютона, содержащая время в неявном виде, позволяет, как мы увидим впоследствии, пролить свет на природу физического времени, в котором и происходит его – закона – действие.

Итак, рассмотрим второй закон Ньютона, действующий в нерелятивистском приближении и в макромире:

где F – сила, приложенная к материальному телу;

m – масса тела;

– ускорение, вызываемое силой.

Несмотря на то что мы не знаем вполне определенно, вследствие каких причин при изменении скорости тела появляется сила или почему приложенная к нему сила вызывает соответствующее изменение его скорости, сам по себе факт таких последствий, происходящий во времени, не вызывает никаких сомнений. Точно так же – хотя мы не знаем достаточно достоверно, почему коэффициент, связывающий изменение скорости тела с приложенной силой, не является постоянным при подсчете разных значений силы и ускорения – существование такого изменяющегося коэффициента, сомнения не вызывает. И связь всех четырех величин, входящих в закон, поскольку многократно проверено, что он адекватно отражает положение дел в действительности, определяется лишь свойствами окружающей нас реальности (мировыми константами) в том месте пространства, где мы проводим эксперимент, и ничем другим. При этом необходимо учитывать, что абстрактное изображение реальных движений всегда описывает их с некоторой долей условности. То есть нужно учитывать, что между теоретическим описанием и реальными явлениями всегда стоит неполнота этих описаний. Объясняя движение тела с помощью законов Ньютона, мы должны были бы учитывать несовершенство этого описания и некоторые несоответствия его реальному положению дел. Например, учитывать сопротивление воздуха, если это полет снаряда, действие силы Кориолиса, если это полет ракеты-носителя, суточное движение точки земной поверхности, если мы ведем астрономические расчеты. Но всякий раз, применяя наши описания для вычисления реальных движений, мы вынужденно игнорируем многочисленные второстепенные несоответствия, заведомо не превышающие принятую погрешность расчетов, и оставляем только те обстоятельства, которые превышают эту погрешность, либо учитываем эту погрешность при определении окончательного результата. Именно в таком смысле и сделано заявление, что законы Ньютона многократно проверены на соответствие реальному положению дел. И отсутствие в действительности истинно инерциальных систем отсчета, в которых только и справедливы законы Ньютона, вовсе не препятствует применять их – законы – для использования в практической деятельности как раз в силу описанного здесь принципа.

Согласно Ньютону, время, использующееся в его втором законе, является абсолютным, а временной промежуток, отсчитываемый на некотором отрезке его «хода», имеет только одну характеристику, а именно длительность. Однако можно предположить, что одной этой характеристикой свойства времени, применяющегося в законах Ньютона, не исчерпываются, и, кроме нее, есть и другие, пока скрытые от нас свойства. Для их определения воспользуемся методом самого Ньютона, о котором он так говорит в своем, уже упомянутом знаменитом сочинении «Математические начала натуральной философии»: «Силы природы и простейшие законы их действия они (последователи экспериментальной философии. – Л. М.) выводят аналитически из каких-либо избранных явлений, а затем синтетически получают законы остальных явлений».

Чтобы предполагаемые нами свойства времени, употребляемого в научных исследованиях и считающегося абсолютным, стали доступны для дальнейшего анализа, необходимо вывести во втором законе Ньютона время из-под знака дифференциала и представить в явном виде. Откажемся от представления времени в виде всеобщего аргумента и представим его в виде функции других величин, входящих во второй закон Ньютона. С этой целью рассмотрим простейшую задачу динамики.

Пусть материальная точка с постоянной массой m движется под действием постоянной по модулю и направлению силы F вдоль оси X. Несмотря на то что сила и скорость – векторы, из-за совпадения направления движения с направлением действия силы эту задачу можно решать в скалярном представлении.

Запишем второй закон в виде:

и найдем закон движения точки в виде

Так как то, умножив обе части уравнения на dt и беря от них интеграл, найдем, что

Помня, что запишем:

Умножая обе части полученного уравнения на dt и снова интегрируя, найдем:

Учитывая начальные условия, получим:

Заметим, что х в нашем случае – строго монотонная функция. Тогда, по соответствующей теореме, она имеет обратную функцию:

Рассмотрим квадрат этой функции:

Умножим числитель и знаменатель правой части на х и поделим на 2, учитывая при этом, что:

Учтем, что произведение есть работа силы F на пути движения точки массой m. Заметим специально, что материальную точку приводит в движение сила, существование которой из данного движения не выводится (сторонняя сила), поэтому и работа, которая этой силой производится, есть работа сторонней силы.

С другой стороны, работа силы F равняется изменению кинетической энергии точки на пути х:

Учитывая, что при имеем:

В этом случае получим для квадрата функции Т:

или

где – временной интервал;

m – масса;

x – пройденный путь;

E_кин – кинетическая энергия.

Заметим, что в условиях нашей задачи было постулировано постоянство массы точки и силы, приводящей ее в движение, что в общем случае необязательно. Однако на содержательности дальнейших выводов это обстоятельство, как мы увидим впоследствии, никак не отразится.

Временной интервал, найденный таким образом, определяет собой собственное (внутреннее) время процесса, которое в нашем случае не имеет никакого отношения к скорости движения тела относительно другой системы отсчета, потому что в начале нашего анализа мы приняли проводить его, не используя относительные движения и в нерелятивистском приближении. Впоследствии мы обстоятельно проанализируем теорию относительности Эйнштейна и соотношение ее периодов с нашим исследованием относительно релятивистского приближения. Но для относительных движений, тем не менее, нужно заметить, что в реальности могут быть более сложные случаи, чем мы рассматривали, для которых учитывать их (относительные движения) не только возможно, но и обязательно.

К примеру, возьмем движение двух небольших астероидов вдалеке от тяготеющих масс и на пересекающихся траекториях. Здесь если учитывать движение только одного астероида на участке траектории до пересечения с траекторией другого, то мы должны принять вложенную энергию в этом движении равной нулю и временной интервал, соответствующий этому, равным бесконечности. То же самое относится и к движению другого астероида. Но если мы берем оба этих движения как один процесс, в совокупности, учитывая, что астероиды столкнутся, то должны принять, что каждый из них по отношению к другому обладает вложенной в процесс энергией, равной кинетической энергии его движения. Поэтому, когда в результате столкновения начинается процесс образования нового небесного тела или распыление астероидов с образованием пылевого облака, для этого процесса временной интервал будет определяться уже с использованием кинетической энергии обоих астероидов относительно друг друга. Могут существовать еще более сложные случаи, поэтому вывод относительно вложенной энергии должен делаться после рассмотрения всех деталей конкретной ситуации, в которой протекает процесс.

Таким образом, время (временной интервал) для каждого процесса имеет свое, определяемое только параметрами процесса значение и, кроме того, генерируется для каждого процесса своим, отличающимся от другого процесса способом, зависящим от особенностей его протекания.

Следует особо отметить то обстоятельство, что всякий раз, когда мы определяем временной интервал для независимого единичного движения, мы полагаем при этом то есть считаем, что оно начинается с нулевой временной точки. Если при этом нам необходимо сопоставить временной интервал с каким-нибудь интервалом из внешнего для данного движения счета t_вн, то искомая длительность будет исчисляться тогда, как

В этом случае временной интервал будет описывать тот же самый процесс, но уже относительно внешнего, общеупотребительного, счета времени.

В целом полученное выше выражение, во-первых, определяет физическое время через известные величины, во-вторых, позволяет понять природу времени, исходя из характеристик самого движения, и, в-третьих, дает возможность сделать некоторые выводы относительно свойств той физической реальности, в которой происходит движение.

Остается неясным, может ли выражение, полученное в результате решения частной задачи динамики, претендовать на какую-либо степень всеобщности. Если время, которое определяется в полученном выражении, действительно то физическое время, о котором речь шла вначале, то и в любом другом случае решение динамических задач всегда должно приводить к аналогичному виду зависимости для времени. То есть ее вид должен быть всегда один и тот же, независимо от того, из какого конкретного случая она выводится.

Чтобы убедиться в этом, рассмотрим следующую простую задачу динамики:

Определить период колебания материальной точки с постоянной массой m по прямой около положения равновесия под действием квазиупругой силы, считая, что в момент времени точка имеет

По второму закону Ньютона,

положив получим:

Это дифференциальное уравнение второго порядка, известное как уравнение свободных колебаний материальной точки, общее решение которого имеет вид:

где x – смещение точки из положения равновесия;

a – амплитуда колебания;

ω – циклическая частота;

φ – начальная фаза.

Свободные колебания имеют характеристическое время (период), через которое все элементы движения повторяются:

Для простоты картины будем рассматривать период в радианной мере.

Умножим и разделим выражение для Ŧ² на x², по-прежнему учитывая, что

Так как и в этом случае сила действует вдоль направления движения, то

где A – работа силы на пути x, равная изменению потенциальной энергии материальной точки.

так как

Заметим, что потенциальная энергия вкладывается в рассматриваемый процесс лишь в течение половины периода Ŧ. Чтобы учесть это, запишем

что совпадает с предыдущим результатом.

в результате получим:

Для окончательной уверенности во всеобщности полученной зависимости решим третью простую задачу динамики, рассмотрев движение физического маятника, колеблющегося вокруг оси.

Определим период колебаний тела с постоянным весом P, центр тяжести которого C расположен на расстоянии r от оси вращения. Угол отклонения тела от положения равновесия φ будем считать малым, когда можно принять Силу тяжести будем считать приложенной к телу в центре тяжести C.

Тогда при малых углах, где Pt – тангенциальная составляющая веса тела. Момент этой силы по отношению к оси вращения

Под влиянием этого момента тело приобретает угловое ускорение

где J – момент инерции тела относительно оси О.

Подставляя значения β и M, получим:

Полагая получим:

Полученное уравнение также является уравнением гармонических колебаний с периодом

или в радианной мере

Подставив в уравнение для Ŧ значение ω, найдем:

Умножим числитель и знаменатель выражения на φ² и, учитывая также, что получим:

Заметим, что – путь, проходимый центром тяжести при колебаниях. Соответственно, r² × φ² = x², то есть а Отсюда

но

Так как и здесь потенциальная энергия вкладывается в процесс только в течение половины периода, запишем:

В итоге получим:

Сопоставим все три выражения, полученные из трех различных задач динамики:

Поскольку в двух последних случаях за время развития процесса потенциальная энергия полностью переходит в кинетическую и обратно, а в первом случае (при торможении) кинетическая может переходить в тепловую, то есть в процессе могут участвовать различные виды энергии, обобщим найденные зависимости, записав:

где E – сторонняя энергия, участвующая в процессе.

Рассмотрим выражение . Присутствие в нем меры инерции точки и квадрата расстояния, которое она проходит под действием приложенной силы, определяет степень противодействия массы m изменению ее в данном случае кинетической энергии. Размерность этой величины совпадает с размерностью момента инерции при вращении тела вокруг оси, поэтому естественно назвать величину – обобщенным моментом инерции массы m.

Здесь хорошо видно, что масса есть численная характеристика степени противодействия сил инерции работе внешней силы.

В итоге для искомой функции получаем:

где – временной интервал;

Ĵ – обобщенный момент инерции;

E – сторонняя энергия.

Заметим, что в нашем случае Е есть сторонняя энергия, относящаяся исключительно к отдельному процессу, рассматриваемому нами изолированно, поэтому ее соотношение с энергиями других процессов принципиально не рассматривается.

Система единиц выбирается всякий раз таким образом, чтобы не пришлось вводить ненужные коэффициенты.

Особо отметим, что момент инерции тела легко преобразуется в случае колебательного движения тела в обобщенный момент инерции Ĵ.

Рассмотрим также случай, когда энергия извлекается из инерциального движения. В этом случае при торможении тела появляется сила инерции, которая производит работу против сил сопротивления движению. Несмотря на то что эта сила непосредственно выводится из рассматриваемого движения, в данном случае она все равно является сторонней силой и работа, производимая этой силой, также является работой сторонней силы. Объяснить это возможно следующими обстоятельствами. Во-первых, при истинно инерциальном движении тела в самом движении мы не можем обнаружить никаких побуждающих сил – ни внутренних, ни внешних. Во-вторых, сила инерции возникает лишь тогда, когда изменяется скорость тела, а это возможно в рассматриваемом случае лишь при внешнем изменении условий движения тела, т. е. при торможении. Сила инерции, которая и производит работу против сил сопротивления, тем самым определяется внешними причинами, хотя и действует в самом движении. Противодействие этой силы силам торможения становится возможным лишь потому, что тело имеет запас кинетической энергии, полученной вследствие того, что ранее сторонняя энергия была вложена в процесс движения. Отсюда видно, что изменение энергии, получающееся вследствие работы этой силы, есть изменение ранее вложенной сторонней энергии, извлекаемой в данном случае из движения. И всякий раз, когда мы вычисляем временной интервал, необходимо сопоставлять с этой энергией обобщенный момент инерции, соответствующий тем условиям, при которых именно эта энергия извлекается.

Необходимо отметить также, что мы рассматриваем здесь элементарные случаи вычисления временного интервала. В более сложных случаях, когда в одном и том же процессе происходит одновременное множественное преобразование вложенной энергии, выражение для него может содержать сумму элементарных процессов и состоять из нескольких отношений обобщенных моментов инерции к соответствующим им элементам вложенной энергии.

Проверим полученную зависимость на правильность с точки зрения соответствия размерностей в системе СИ, ради простоты выполнив эту процедуру для квадрата интервала времени:

Как видно, соответствие размерностей в полученном выражении не нарушено, значит, это и есть искомая зависимость, характеризующая свойства физического времени.Ф

Для того чтобы дополнительно убедиться, что полученное выражение имеет всеобъемлющий характер, возьмем случай, далекий от рассматриваемой тематики, например, время расползания волнового пакета частицы массы m₀.

где m₀ – масса частицы;

ħ – постоянная Планка.

Умножим обе стороны соотношения на

И, учитывая, что имеем:

где ε – энергия частицы.

Откуда легко увидеть, что и в этом случае мы получаем то же выражение:

Из рассмотренных случаев видно, что, как мы и предполагали, из любой задачи динамики всегда получается одно и то же выражение для текущего временного интервала. Связано это с тем, что время как физическая величина имеет единообразный внутренний физический смысл для всей классической механики и, предположительно, и для всей физики вообще, несмотря на то что первоначально оно было введено как не имеющая дополнительных свойств абстрактная длительность.

Прежде чем приступить к анализу найденной закономерности, необходимо сделать некоторые замечания о степени ее значимости и границах ее применимости.

В качестве исходной точки для последующих преобразований был взят второй закон Ньютона в каноническом виде. Поскольку этот закон выражает наиболее фундаментальные свойства материального мира, заключающиеся, во-первых, в существовании массы как меры инертности тела и, во-вторых, в способности этого тела изменять свою скорость под действием приложенной силы, то полученное выражение для величины интервала физического времени также является фундаментальным законом, связывающим меру противодействия со стороны материального тела изменению его энергии с количеством внешней энергии, вложенной в процесс движения, а следствия, из него вытекающие, имеют столь же фундаментальное значение.

Кроме того, выражение для временного интервала было получено из второго закона без каких-либо специальных ограничений или искусственных приемов, выходящих за рамки классической механики. Поэтому полученное выражение может быть применено в той же мере и тех же случаях, что и упомянутый выше закон. То есть выражение для временного интервала, полученное подобным образом, без каких-либо ограничений применимо в границах применимости классической механики.

И отсюда следует главный вывод: если считать, что второй закон Ньютона адекватно описывает реальные движения, то полученное выражение описывает их столь же адекватно.

При этом учитывается, как уже ранее отмечалось, некоторая ограниченность описания, присущая абстрактному изображению реального движения.

Отмечая это, приходим к окончательному выводу, что выражение вида

где T – временной интервал;

Ĵ – обобщенный момент инерции;

E – вкладываемая в процесс или извлек аемая из процесса сторонняя энергия имеет для классической механики всеобщий характер и исчерпывающим образом характеризует физическое время, фигурирующее в ее задачах.

Перейдем теперь к анализу свойств выведенной закономерности.

Заметим прежде всего, что величина временного интервала, выраженная таким образом, может быть вычислена для реального, наблюдаемого в действительности движения действительно существующего материального тела. Несмотря на то что мы вначале исходили из представления об абсолютном времени, которое постулируется для применения в законах Ньютона, полученное из анализа этих законов время (поскольку, как мы считаем, они адекватно описывают реальность) уже имеет иные характеристики. То, что свойства времени, выражение для которого было получено подобным образом, отличаются от свойств Ньютонова абсолютного времени, мы покажем, когда подробно проанализируем эти свойства, но даже без подробного анализа видно, что эти свойства скорее соответствуют тому относительному времени, которое Ньютон считал «кажущимся» и неспособным при его применении в научном исследовании адекватно описывать явления окружающего нас мира.

Отсюда следует, что Ньютон, давая характеристику абсолютному и относительному времени, описал ситуацию, противоречащую реальному положению дел. На самом деле всеобщим определением времени является то, что он объявляет относительным, а его абсолютное характеризует лишь некий ограниченный набор частных случаев, то есть представляет собой определение особенного.

Поэтому, чтобы отличать наше представление от представления Ньютона, мы будем далее везде называть отрезки времени в нашем представлении временным интервалом (с ударением на третьем слоге первого слова). И, говоря о временном интервале, нужно учитывать, что на самом деле мы обсуждаем свойства того реального физического времени, о котором шла речь в начале исследования.

Первое, что бросается в глаза при рассмотрении выражения для временного интервала, – это полное и окончательное устранение из проблемы физического времени любых, даже самых слабых, намеков на существование у времени каких-либо мистических свойств.

Время в классической механике является параметром, принципиально не выделяющимся среди других общепринятых параметров, таких как, например, сила, масса, скорость, ускорение и т. д., и это обстоятельство позволяет раз и навсегда отмежеваться от многочисленных попыток спекулятивного использования его свойств в разного рода эзотерических конструкциях.

Вторым выводом, непосредственно следующим из самого вида закономерности, является утверждение о том, что время не является самостоятельной материальной сущностью. В отличие от абсолютного времени Ньютона квазиматериальность не является необходимым свойством временного интервала ни теоретически, ни при практическом его использовании в реальных динамических задачах. Квадрат значения временного интервала в построениях классической механики есть счетная величина, как и считал в свое время Аристотель. Она в итоге есть отношение сопротивления протеканию процесса к половине энергии, вкладываемой в процесс или извлекаемой из него. Поэтому время по своей сути есть отношение. Однако, будучи отношением, оно тем не менее не имеет материального воплощения, как, например, масса. У времени в нашей интерпретации нет такой двойственности: время, используемое в физических зависимостях, есть число, и у него нет присущих Ньютоновому времени противоречивых свойств.

Физически время есть измеренная продолжительность единичного процесса и вне процесса не существует.

Являясь абстрактной характеристикой реального материального взаимодействия, его параметром, свойством, присущим движению материи, т. е. свойством свойства или свойством в квадрате, само время поэтому особым видом материи, как, например, электромагнитное поле, не является, и непосредственно с ним невозможно производить материальные преобразования. Подобные действия можно предпринять лишь по отношению к самому движению, воздействуя на условия его осуществления. И лишь в результате этого параметры движения, в том числе и время, изменятся в свою очередь. Поэтому время само по себе, независимо от движения, к которому оно относится, нельзя как нечто самостоятельно существующее «отразить», «сжать», «повернуть», извлечь из него энергию, как нельзя извлечь, например, энергию из числового значения скорости или ускорения, поскольку «движет» процесс не время, а вложенная в процесс сторонняя энергия.

Подобное заключение, объявляющее ложной субстанциональную концепцию, которой придерживался Козырев, требует дополнительного пояснения. Для того чтобы сделать такое заявление, нам пришлось использовать полученное ранее общеизвестное математическое выражение, связывающее между собой некоторые физические величины (второй закон Ньютона), и в результате анализа этого выражения определить свойства временного интервала. Подобный способ объяснения физических явлений широко применяется в современной науке и не является чем-то необычным или недостаточно строгим. Собственно, вся математическая физика построена на этом приеме. Вопрос здесь заключается лишь в том, какое математическое выражение при этом берется за основу, насколько оно соответствует и как точно описывает истинные закономерности реального мира?

Но мы уже указывали, что выражение для временного интервала, выведенное из второго закона Ньютона, является столь же фундаментальным, как и этот закон. А поскольку второй закон Ньютона появился в результате обобщения и осмысления гигантского количества опытных данных, взятых из наблюдений над природными явлениями, то можно считать, что и прямые следствия из этого закона в той же степени соответствуют природным явлениям. То есть выражение для временного интервала можно также считать полученным в конечном счете из обобщения опытных данных, взятых из наблюдений над природными явлениями. В то же время субстанциональная концепция Козырева получена из анализа математического выражения, которому, как мы впоследствии покажем, вообще не соответствует никакая физическая реальность. Это обстоятельство позволяет нам полностью проигнорировать физический смысл и сущность положений теории времени, предложенной Козыревым, не тратя усилий, за некоторыми исключениями, на детальное обсуждение этих положений. Коротко можно лишь заметить, что «зеркала времени», заявленные Козыревым, невозможны по вышеописанным обстоятельствам, а в его экспериментах присутствуют невыясненные доселе артефакты, либо не относящиеся к времени непосредственно необъясненные эффекты.

Третьим выводом относительно природы времени, вытекающим из вида полученной зависимости, будет категорическое утверждение о его строгой локальности в виде временного интервала.

Никакого единого всеобщего времени, «текущего» через весь материальный мир и «движущего» собой все процессы Вселенной, принципиально не существует. Или, по-другому, никакого иного времени, кроме того, что мы называем физическим, представляющим собой продолжительность единичного процесса, не существует в реальности. Всякого рода «духовные», «внутренние», «субъективные», «личностные», «векторные», «линейные», «статические», «динамические», «субстанциональные», «реляционные» и прочие виды времени есть отражение в сознании человека различных сторон реального физического времени как измеренной продолжительности единичного процесса.

Если хотя бы для одного процесса можно найти временному интервалу иное объяснение, чем Ньютонова концепция, вся она полностью должна быть пересмотрена, так как всеобщее абсолютное время может существовать только в согласии с принципом «все, или ничего». Поскольку оно принято неизменным и независимым, то любой намек на другие свойства, тем более на зависимость и изменяемость, разрушает саму основу этой концепции. Но мы получили вполне определенное выражение для временного интервала простейшего случая – механического движения, которое строится принципиально противоположно абсолютному времени. Время в нашем случае является функцией вложенной энергии и сопротивления внутри процесса происходящим под действием этой энергии изменениям. Поэтому приходим к неизбежному выводу, что единственным материальным носителем реально существующего времени как свойства движения является сам единичный процесс, длительность протекания которого или его части и выражает величина временного интервала.

Времени, существующего самостоятельно, отдельно от единичного процесса, в реальности не бывает. Время всегда конкретно, т. е. всегда принадлежит конкретному процессу. И это правило не знает исключений.

А это означает, что время есть только там, где есть процесс, есть движение материи. Если такого движения не наблюдается, то никакого времени в этом случае нет. Его не существует. Соответственно, всегда, когда мы имеем счет времени, он производится неким процессом, либо уже существующим, либо специально организованным. Поэтому время вообще, существующее самостоятельно, а именно «единое всеобщее независимое время», есть абстракция, присутствующая только в нашем сознании.

Как ни странно, Ньютон, вводя свое абсолютное время в обиход научного исследования, хорошо это понимал. Он не интересовался свойствами относительного времени и не рассматривал возможности его применения в законах движения, считая его изменчивым, а потому и недостоверным, но тем не менее признавал его существование. Его оговорка по поводу того, что «относительное время есть мера продолжительности, совершаемая при посредстве какого-либо движения», прекрасно это демонстрирует. И когда, в соответствии с ранее заданным вопросом, мы переходим от его абсолютного времени к его же относительному, то обнаруживаем, что материальным, ощутимым и здесь является только наблюдаемый нами процесс, то есть движение, о котором говорил Ньютон. Наблюдаемое же в реальности время служит лишь характеристикой этого движения, то есть само по себе ни в коем случае не является материальной сущностью. Этим заявлением полностью устраняется та противоречивость, которая присуща абсолютному времени Ньютона. Отсюда, в свою очередь, следует заключение, что единое всеобщее время, которое мы себе представляем и в которое, как нам кажется, мы «погружены», на самом деле есть результат сложения длительностей бесчисленных отдельных процессов в единое существование Вселенной, Земли и человечества. Река времени, как поэтический образ также существует только в нашем сознании и лишь отражает в нем совместное существование этого бесконечного числа отдельных процессов.

Оставляя пока в стороне вопрос о мнимом времени, которое в классической механике не рассматривается, заметим, что, поскольку подкоренное выражение в зависимости для временного интервала сугубо положительно, значения временного интервала действительны во всей области их существования. Что это именно так, можно убедиться непосредственно. Масса в классической механике не может быть отрицательной. Длина пройденного телом пути входит в выражение для обобщенного момента инерции во второй степени, поэтому направление движения в первом приближении не играет роли при определении длительности. И хотя энергия в равной степени может вкладываться в процесс (при разгоне тела, например) и извлекаться из него (при торможении), сама по себе она, в границах применимости второго закона, всегда имеет действительное, также сугубо положительное, значение. Но при положительном подкоренном выражении временной интервал представляет собой, как уже указывалось, действительное число или функцию действительного переменного. Эта функция имеет в общем случае двузначный вид, так как квадратный корень в нашей зависимости мы вынуждены принимать и со знаком плюс, и со знаком минус, поскольку не существует никаких специальных соображений, которые запрещали бы нам использовать оба знака в полученном выражении. Кроме того, двойной знак в выведенной формуле появляется исключительно из-за того, что время входит во второй закон Ньютона в составе второй производной. А это обусловлено только свойствами нашего физического мира, и ничем иным. Если бы время в этом законе входило в состав первой производной, то двойной знак перед отношением обобщенного момента инерции к энергии отсутствовал бы, что легко проверить. Поэтому мы не можем из соображений здравого физического смысла, как это обычно бывает, проигнорировать знак минус перед корнем в формуле для величины временного интервала. А необходимость использования обоих знаков приводит нас еще к одному выводу.

Четвертым, неожиданным и важнейшим, выводом, имеющим далекоидущие последствия для физической теории, является утверждение, что в нашей Вселенной, понимаемой как объективная реальность в самом широком смысле, при известном наборе мировых констант, совместно существуют два равноправных встречных направления протекания механических процессов во времени. Эти процессы могут быть полностью идентичны, их временные интервалы могут иметь равное значение, но последовательности смены этапов у них будут направлены навстречу друг другу. Или по-другому в нашей Вселенной существуют два равноправных, но встречно-направленных способа возрастания энтропии.

Заметим по этому поводу, что исходное выражение для временного интервала, как мы уже отмечали, адекватно описывает реальную физическую действительность. Поэтому оба знака времени не являются следствием особенностей математических операций при выведении зависимости, а соответствуют реальному положению вещей в окружающем нас материальном мире. Иными словами, причиной появления многозначности у выражения для временного интервала являются особенности строения Вселенной, а сама многозначность есть лишь следствие описания этих особенностей, а не наоборот.

Возвращаясь к предпосылкам нашего вывода, можно сказать, что второй закон Ньютона сформулирован таким образом, что не является Т-инвариантным в строгом смысле слова, а объединяет в абстракции две идентичные, но противоположно направленные во времени независимые ветви процессов, существующие в реальности.

Иными словами, в природе совместно существуют два направления времени: из нашего прошлого в наше будущее и из нашего будущего в наше прошлое.

Если распространить понятие временного интервала в нашем понимании (как отношение сил сопротивления изменениям к вложенной энергии) на все возможные процессы, то получится, что именно потому и многие другие законы, использующиеся в физике, выглядят Т-инвариантными, поскольку большинство из них сформулированы таким образом, что в своей формулировке описывают все явление, состоящее из одномоментно существующих, противоположно направленных временных ветвей, а поэтому не различают противоположных временных направлений. Этим же утверждением разрешается также проблема «запаздывающих» и «опережающих» потенциалов, соответствующие уравнения которых описывают разные направления времени в нашем мире. То есть опережающие потенциалы описывают процессы в минус-времени, которые наблюдались бы в нашем мире, если бы происходили на наших глазах. При этом запаздывающие потенциалы описывают реально существующие процессы, которые принадлежат нашему плюс-времени.

Удивительно, что Ньютон, формулируя свое определение абсолютного времени, однозначно указывал на его движение («протекает»), но никоим образом не определял направление или направления этого «протекания», в противоположность позднейшим исследователям, что свидетельствует не только о его научной добросовестности, но и о его безошибочной интуиции.

Итак, непосредственный и предварительный анализ зависимости для временного интервала позволяет сделать следующие исходные и неоспоримые заключения:

1. Время в классической механике является параметром, принципиально не выделяющимся среди других общепринятых параметров, таких как, например, сила, масса, скорость, ускорение и т. д.

2. Время представляет собой свойство материи, а не ее форму.

3. Время не является самостоятельной материальной сущностью.

4. Единого всеобщего времени, «пронизывающего» все процессы Вселенной, не существует.

5. Временной интервал строго локален. Любая реальная длительность (длительность реального процесса) слагается из бесчисленного количества длительностей элементарных актов движения, составляющих этот процесс.

6. Во Вселенной, при известном наборе мировых констант, совместно существуют два равноправных встречных направления протекания механических процессов во времени.