Относительно относительности.
Искривленное двумерное (плоское) пространство, двигаясь по которому пробный шарик попадает в яму изогнутого пространства.
Как физики от реальности отказались.
Глава 3
Откуда берется время
Те, кто не поленился и прочитал информационный блок о теории относительности, наверняка остался впечатлен фокусами со временем. Как это так – время замедляется при росте скорости?! Что это означает? А это означает, что все процессы в месте замедления времени идут медленнее.
– Но позвольте! – скажет умный человек в круглых очках. – Если все процессы идут медленнее, и часы в том числе, то откуда мы знаем, что время замедлилось? Мы этого просто не заметим, ведь замедлились все процессы!
Верно. Внутри такой системы, в которой замедлилось время, никто ничего не заметит. Это будет заметно только снаружи. Ведь все познается в сравнении! Размеры предметов измеряются методом сравнения их с линейкой, временны е промежутки – путем сравнения их с промежутками времени, отмеряемыми часами. А если не с чем сравнивать, то как узнаешь?
Поэтому о замедлении времени в какой‑то системе может судить только внешний наблюдатель, находящийся вне этой системы. Вот он как раз и может сказать:
– Ой! А у вас часы идут медленнее. И стареете вы как‑то медленнее, чем я. И двигаетесь. И думаете. Вы, наверное, тормоз!
В общем, теория относительности показала, что относительны не только масса и пространство, но и время: масса тела с увеличением скорости растет, линейные размеры тела (то есть само пространство) сокращается, а время замедляется.
|
|
|
? Но что такое время?
Немало философов ломало голову о природе времени. Физики ньютоновской эпохи полагали: вот есть материя, из которой сделано все; есть пространство как вместилище всех вещей; и есть время как мера длительности происходящих процессов. Материя – это актеры, сцена – это пространство, а длительность спектакля – это время. Причем пространство и время останутся, даже если из мира убрать материю.
Современная физика полагает иначе: есть только квантовое сущее, которое проявляет себя в трех ипостасях – как материя, пространство и время. Есть бескрайний океан вакуума, в котором все происходит и волнения которого мы воспринимаем как вещество и поле.
На бытовом уровне с веществом все понятно. Мы и сами вещество и имеем дело с веществом всю жизнь. С пространством тоже нет непоняток – если далеко, то лучше лететь на самолете: он быстрее перемещается в этом самом пространстве. И вообще, если бы не пространство, где бы тогда помещалось вещество? Тут у нас непонимания нет. Все очень просто.
|
|
|
А вот время…
Оно – что? Как его пощупать? Можно ли его выделить в некую отдельность? Почему люди говорят о стреле времени, о том, что оно проходит безвозвратно, и что прошлого не вернуть?
Я вам на эти вопросы отвечу сразу: никакого «отдельного» от материи времени нет. Есть только происходящие процессы.
Мы говорим о наличии времени только тогда, когда происходят события. Нет событий – нет времени.
Столкнулись позитрон с электроном, превратившись в кванты электромагнитного излучения – это событие. Каркнула ворона – это событие. Умер человек – это событие. Поскольку в мире все время что‑то происходит, мы и говорим о наличии времени.
Время, как и массу, как и расстояние, мы отсчитываем по калиброванным отрезкам. Мы договорились: вот такой вот отрезок пространства считать метром, вот такой вот кусок массы – килограммом, а вот такой отрезок времени – секундой. Эталоны метра и килограмма хранятся в парижской Палате мер и весов. Эталонный метр сделан из твердого и почти не подверженного температурным расширениям платино‑иридиевого сплава. Эталон килограмма сделан из того же материала и представляет собой цилиндр высотой и диаметром в 39 мм.
|
|
|
А вот секунду в Палату мер и весов не положишь. Ее эталон овеществлен в особо точных атомных часах – чертовски сложном приборе, в котором используются неизменные природные процессы – электромагнитные колебания возбужденного атома цезия, например.
Эталонные метры имеют в сечении сложную форму. Это чтобы не гнулись!
Эталонный килограмм накрыт колпаками, чтобы уменьшить все воздействия, включая оседающую пыль.
Атомные часы
В быту для измерения времени нами используются приборы попроще – обычные механические или электронные часы, которые из‑за их примитивности все время приходится подстраивать под сигналы точного времени. А некоторые электронные наручные часы уже умеют ловить сигналы точного времени, передающиеся по радио, и сами подстраиваются.
Мы смотрим на круговое движение стрелок и так определяем время. Раньше люди измеряли время по течению песка в песочных часах или воды в водяных, по движению тени в солнечных часах. В общем, всегда люди отмеряют время по какому‑то равномерному движению.
Потому что времени, как отдельной субстанции нет, есть только движение материальных объектов в пространстве, которое мы и воспринимаем, как время.
|
|
|
– Но если времени нет, почему тогда у времени есть свойства? – спросит тот же умник в круглых очках. – Такое, например, свойство, как однонаправленность. В пространстве можно перемещаться во все стороны. А во времени – только в будущее.
Верное замечание. Но что мы понимаем под однонаправленностью времени? Что значит «нельзя переместиться в прошлое»?
А это значит, что нельзя стать моложе, например. Мы все своим чередом идем от детства через юность и молодость к зрелости и старости. И остановить этот процесс не можем. Если стакан разбился, мы не можем вернуться в прошлое и переставить его от края стола подальше. Если у нас кончились деньги или другие ресурсы, мы не можем вернуться в прошлое, когда они у нас еще были, и перепланировать траты.
? Почему в пространстве путешествовать можно, а во времени нельзя?
Да потому и нельзя, что пространство есть, а времени нет – не в чем путешествовать! Мы видим, как перемещаются в пространстве предметы – вот и вся иллюзия времени. Хотите попасть в «прошлое», просто переместите все предметы, все поля, все частицы в мире в то положение, которое они в прошлом занимали, и задайте им те скорости, которые они имели тогда – вот и все. Можно это сделать?
Нельзя.
Потому что стакан уже разбился, а мы состарились – и не можем повернуть эти процессы вспять. Вот в этом и заключается весь фокус: не время необратимо! Необратимы некоторые физические процессы – вот в чем кажущийся феномен необратимости времени.
Мы не можем повернуть вспять некоторые формы движения материи.
Мы не может омолодиться. Мы не можем потраченную из батарейки карманного фонарика энергию вернуть обратно, потому что она уже превратилась в свет и тепло – и фотоны излучения безвозвратно рассеялись в пространстве. Как их теперь собрать по квантам во вселенной и засунуть обратно в батарейку? Да никак! Поэтому время, точнее, большинство процессов движения необратимы.
Причем с точки зрения физики они необратимы принципиально! И отсюда вытекает много следствий – например, невозможность создания вечного двигателя второго рода, то есть такого двигателя, который бы преобразовывал зряшное тепло в полезную работу.
Непонятно?
Что ж, придется поговорить про вечные двигатели. Это будет крайне занимательная и весьма поучительная беседа!
Эта идея – сделать вечно крутящееся колесо – занимала человечество сотнями лет. Еще древние… нет, на сей раз не греки, а индусы мечтали построить такую штуку, чтобы она крутилась вечно и сама по себе. Однако самый пик изобретательства пришелся на европейское Средневековье и эпоху Возрождения. Тогда как раз вовсю строились мельницы, вот европейские механики и задумались: а нельзя ли такое приспособление соорудить, чтобы никакой внешний привод – ни от течения реки, ни от ветра – не был ему нужен. Ведь не везде есть ручьи и речки, не везде дуют постоянные ветра. Как хорошо было бы – построил, запустил один раз такое колесо, присоединил к нему мельничные жернова для помола муки, и оно само крутится. «Перпетуум мобиле» – вечное движение на латыни.
Вот один из самых известных проектов вечного двигателя. «Раз справа шарики расположены дальше от центра колеса, то по закону рычага они будут сильнее давить вниз, чем шарики слева, находящиеся ближе к оси. И колесо начнет безостановочно крутиться!» – рассуждал изобретатель. Однако на деле никакого вечного кручения не будет, поскольку хоть левые шарики и ближе к оси, то есть давят вниз с меньшей силой, зато их там больше.
Наивные были люди! Это мы с вами сегодня умные, это нам с вами понятно, что халявы в мире не бывает, за все надо платить – в физике сей бытовой принцип носит название закона сохранения массы‑энергии. А сотни лет назад тысячи изобретателей всерьез пытались получить патент на создание вечного двигателя.
Засилье этих идиотских проектов так утомило ученый мир, что Парижская академия наук еще в конце XVIII века приняла решение не рассматривать больше проекты вечных двигателей.
Потому что вечный двигатель невозможен! Его существование противоречит закону сохранения энергии. И баста.
Но это изобретателей не остановило. С течением времени они придумывали все более сложные конструкции, а с наступлением эпохи паровых машин начали проектировать вечные двигатели второго рода. Что это значит? Объясню…
Вечными двигателями первого рода называют механические устройства, которые, по замыслу изобретателя, должны работать вечно. Типа того колеса, что на рисунке.
Вечные двигатели второго рода – это тепловые машины, которые умеют превращать в полезную работу окружающее нас тепло. Это требует некоторого пояснения. Но сначала давайте вместе немного порассуждаем о вечных двигателях в принципе.
Допустим, что вечный двигатель возможен. Придумали мы такое колесо или конструкцию, которая может вечно крутиться. В конце концов, природа знает примеры «вечного движения» – Земля крутится вокруг своей оси и вокруг Солнца миллиарды лет и даже не думает останавливаться! Чем не вечный двигатель? Более того, законы механики гласят, что любое тело, если на него не действуют никакие силы, будет либо покоиться, либо двигаться равномерно и прямолинейно. И даже не всегда прямолинейно, как мы видим на примере кружащейся вокруг Солнца Земли. Так чего ж ученые морочат нам голову, будто вечное движение невозможно? Возможно!
Вечное движение, конечно, возможно. Более того, движение из вселенной устранить никак нельзя, оно от природы присуще материи, которая только и существует в движении. И самый простой вечный двигатель – обычное колесо на оси. Если его раскрутить хорошенько, то есть придать ему энергию, то теоретически колесо будет крутиться вечно, как и наша планета. Потому что существует закон сохранения энергии, и коль уж мы энергию к телу приложили, бесследно никуда она исчезнуть не может – колесо обязано крутиться вечно!
Но мы знаем из опыта, что оно крутиться вечно не будет, а вскоре остановится. Значит, какие‑то силы на колесо все же действуют, а энергия, запасенная нами, куда‑то утекает, как вода из худого ведра.
Что за паразитные силы такие действуют на наше колесо? Да обычные силы трения! То есть силы сопротивления движению. Колесо трется об ось, постепенно стачивая ее и нагревая. Потрите сильно‑сильно ладони друг о друга, они нагреются и покраснеют. Вот вам типичный пример действия трения – ваша механическая энергия переходит в дурное тепло. А еще колесо трется о воздух, нагревая его и гоняя ветер. Поэтому самолеты и автомобили стараются сделать более обтекаемыми, чтобы на сопротивление воздушным потокам не пришлось тратить лишнее топливо. А движущиеся детали – колеса и шестерни – сажают на специальные подшипники и смазывают, чтобы уменьшить потери энергии на трение.
Ну, а если бы наше гипотетическое раскрученное колесо вращалось без всякой оси и в космосе, где нет воздуха? Тогда бы оно вращалось вечно, как вращаются планеты.
О‑кей. Допустим, нам удалось создать идеальный подшипник без трения, поместить колесо в вакуумную камеру и как‑то его там раскрутить – тогда у нас получится вечный двигатель. Но очень глупый! Потому что ведь нам нужно не само по себе вечное движение, а полезная работа! Что мы будем делать с этим вечным двигателем? Глазеть на него, моргая?
Как только мы присоединим к этому вечному колесу какую‑нибудь ось с жерновом и заставим молоть зерно, то есть будем наше колесо активно тормозить работой, так оно тут же и затормозится! И нам снова придется его раскручивать, преодолевая сопротивление. Не проще ли тогда крутить жернов вручную? На фига промежуточное колесо‑то?
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 131; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!