Многомерное время

Многомерное времяСвойства S+T-мерного пространства-времени

Многомерное время — гипотезы существования времени с размерностью T>1. Данные гипотезы имеют определенное распространение в физике, философии и фантастике.

Многомерное время — совокупность научных гипотез о возможности существования у времени дополнительных осей движения, кроме привычной от прошлого через настоящее в будущее. Теоретически в нашем мире возможно существование бесконечного числа временных измерений, а сама гипотеза многомерного времени пока не имеет существенных возражений. Единственным критерием применимости теорий многомерного времени является их внутренняя логическая непротиворечивость и согласованность с законами и принципами физики (в частности, теории многомерного времени при применении в мире нашей размерности должны совпадать с наблюдаемой реальностью). Теории многомерного времени используются для объяснения явлений в макро и мегамире, которые не согласуются с нашим макроскопическим опытом.

С точки зрения науки, время — это некий параметр, определяющий последовательность событий. Предполагается, что в мире с многомерным временем последовательность событий не ограничена только одним параметром (движением вдоль одной линии). Точное количество дополнительных временных осей является предметом споров ученых. Академик А. Д. Сахаров высказал идею миров с одной или двумя пространственными и несколькими временными переменными, а болгарский физик Н. Калицин выдвинул теорию бесконечного числа временных переменных, которые различаются силой воздействия в материальном мире.

В физике

Специальная теория относительности описывает пространство-время в виде псевдориманового многообразия с отрицательным собственным значением метрического тензора, которое соответствует «временноподобному» направлению. Метрика с несколькими отрицательными собственными значениями будет соответственно подразумевать наличие нескольких временных направлений, то есть время будет многомерным, но в настоящее время нет консенсуса насчет связи этих дополнительных «времен» с временем в обычном понимании.

Гипотезы многомерного времени иногда выдвигаются в физике как теоретическое описание реальности или как любопытная возможность. Например, Itzhak Bars(англ.)русск.’s опубликовал работу «Физика двухмерного времени», основанную на SO (10,2) симметрии расширенной структуры суперсимметрии М-теории, являющийся самой современной и систематизированной разновидностью данной теории (см. также F-theory(англ.)русск.).

Макс Тегмарк рассматривает гипотезы миров с размерностью времени T>1 с точки зрения антропного принципа и приходит к выводу о невозможности существования разумной жизни в такой модели мира. В общем случае неизвестно функционирование физических законов в мире с многомерным временем. Если Т отлично от 1, поведение физических систем не может быть выведено из знания соотвектствующих дифференциальных уравнений в частных производных. Разумная жизнь, способная использовать технологии, в подобной вселенной не могла бы возникнуть. Более того Тегмарк утверждает, что если T>1, протоны и электроны были бы неустойчивы и могли бы распадаться на более массивные часицы. (Это не проблема, если частицы имеют достаточно низкую температуру.). При T>1 субатомные частицы, распадающиеся в течении определённого периода, вели бы себя непредсказуемо, геодезическая линия для времени не обязательно была бы максимальной. Случай мира с размерностью пространства N=1 и времени T=3 обладает интересным свойством: скорость света является нижней границей скорости материальных тел, а вся материя состоит из тахионов. Тем не менее, сигнатуры (1,3) и (3,1) физически эквивалентны. Положительная длина вектора в пространстве Минковского для интервалов во времени, это условность, зависящая от договорённости о знаке метрического тензора. Так некоторые физики как правило, используют метрику с сигнатурой (+—), что приводит к положительной «длине» Минковского для времениподобных интервалов и энергии в то время как пространственное расстояние будет иметь отрицательную «длину» Минковского . Релятивисты, однако, как правило, придерживаются противоположной конвенции (-+++), что даёт для пространственного расстояния положительную «длину» Минковского.

В философии

В 1927 году было опубликовано эссе «Эксперимент со временем» Данн, Джон Уильям(англ.)русск.. В этом эссе выдвигается гипотеза о существовании человека одновременно на двух уровнях: в субъективном течении времени (см. стрела времени) и вне временной оси с возможностью одновременно видеть прошлое, настоящее и будущее (см. этернализм).

Гипотеза многомерного времени также рассматривались в аналитической философии.

Английский философ Джон Беннет рассматривает модель Вселенной с 6 измерениями: 3 пространственными и 3 временными (имеющими названия «время», «вечность» и «ипостась»). Под временем Джон Беннет понимает привычное для нас линейное течение событий. Гипервремени он относит вечность и ипостась, имеющие собственные, отличные от времени свойства. Вечность Джон Беннет называет космологическим временем и вневременным временем. Ипостась является состоянием бытия и действует в области квантовых процессов.

Соединение времени и вечности дает возможность создания многовариантной космологии с параллельными вселенными, дающими большой спектр возможностей. Существование такого временного измерения, как ипостась, делает возможным многие научно-фантастические идеи: путешествие во времени, перемещение между параллельными мирами и движение быстрее скорости света.

Хотя идеи Джона Беннета довольно любопытны, но они основаны на субъективных аспектах восприятия времени и не имеют полностью научной основы. Также остается открытым вопрос измерения этих гипотетических временных измерений.

В фантастике

  • В романе Роберта Хайнлайна «Число зверя» Вселенная имеет 6 измерений, в том числе 3 временных (обозначаемые t, tau and teh).
  • В тетралогии «Обеспечение» (Ware) Руди Рюкера инопланетная раса метамарсиан происходит из области космоса с двухмерным временем.
  • В романе «Израненное небо» сериала «Звёздный путь» Дианы Дуэйн физик Hamalki K’t’lk утверждает, что время имеет 3 измерения («начало», «продолжение» и «конец»).

Первые гипотезы многомерного времени

Со временем в науке происходит всё большая формализация и во главу угла ставятся геометрические построения моделей времени. Такие модели приводят к статической концепции времени. Это даёт нам право применять чисто математические преобразования и операции, что приводит нас к возможности применения такой матмодели, где время многомерно.

Идея многомерного времени впервые была выдвинута английским философом Брэдли. Он обнаружил, что сны не имеют логической связи между собой, но каждое сновидение обладает собственными временными связями. Для объяснения этого феномена Брэдли выдвинул гипотезу о существовании во Вселенной «временных серий», протекающих независимо друг от друга.

Хинтон выдвинул гипотезу о том, что время является четвертым пространственным измерением. По его мнению сам мир статичен и состоит из множества трехмерных сечений. В этой теории время (четвертое измерение) означает перемещение из одного трехмерного сечения в другое. Эту гипотезу использовал Герберт Уэллс в романе «Машина времени».

Гипотезы Хинтона и Брэдли развил Данн в своей теории многомерного времени, предназначенной для объяснения феномена предвидения. По мнению Данна, в мире не существует ни прошлого, ни настоящего, ни будущего (то есть он статичен в привычном нам определении слова время). Вместе с Хинтоном он понимает под временем процесс движения сознания в статичном мире. Но количество наблюдателей (а соответственно и индивидуальных сознаний) теоретически может быть бесконечным, соответственно и число дополнительных временных измерений не имеет ограничений.

Многомерное время в специальной теории относительности

В специальной теории относительности (СТО) время и пространство рассматриваются в качестве единого объекта (четырехмерного пространства-времени). В СТО принята идея относительности времени: вместо единого для всей Вселенной часового механизма введены индивидуальные хронометры для каждой точки пространства.

Первым возможность существования иных миров с другими законами природы озвучил Ньютон в «Вопросах» в конце «Оптики». Артур Эддингтон предложил исследовать свойства гипотетических миров с другим типом метрики: вместо традиционного четырехмерного (3+1)-мерного до (2+2) и (4+0)-мерного мира. По мнению В. С. Барашенкова, многомерное время существует в нашем мире, но 2 дополнительные временные координаты недоступны для восприятия человека.

Развитие физики в последние десятилетия выявило теоретические проблемы, не имеющие решения в классической теории относительности. Речь идет о невозможности преодоления «светового барьера» материальными объектами в специальной теории относительности и «горизонта событий» в общей теории относительности. В целях преодоления ограничений общей теории относительности была создана концепция тахионов (частиц, перемещающихся со сверхсветовыми скоростями) и концепция «отонных миров» (появление которой связано с изучением черных дыр).

Введение сверсветовых объектов потребовало изменения в теории относительности и привело к появлению шестимерной модели мира (с тремя пространственными и тремя временными осями): М_6=М_{3 + 3}. В рамках данной модели любое событие описывается формулой:

E = (x, y, z, t_x, t_y, t_z)

Для согласования данной гипотезы с наблюдаемой реальностью сделано допущение о доступности для наблюдения всех пространственных компонентов, а осознаваемое человеком время принято за модуль трех временных координат:

t=(t^2_x+t^2_y+t^2_z)^{1/2}

Человек воспринимает только 4 координаты (x, y, z, t), поэтому шестимерное пространство-время с 3-мерным временем используется только для интерпретации суперлюминальных преобразований.

Многомерное время и концепция множественности миров

Отличительной особенностью современной космологии является переход на неевклидовую геометрию и признание сложной топологической структуры вселенной с дополнительными временными и пространственными измерениями. Идею высших пространтсвенно-временных размерностей предложил Т.Калуцой в 1921 году в рамках разработки единой теории поля. В настоящее время его идею используют в теории Великого объединения и супергравитации. Количество размерностей в теориях неограниченно, но самой распространенной является модель с 10 или 11 измерениями. В привычных для человека маштабах размерность имеет вид 3+1, при этом остальные пространственные и временные измерения скомпактифицированы (свернуты) в 7-мерные сферы.

Проблема размерности времени в микромире

Квантовые объекты в микромире не имеют определенной, четко заданой траектории. Их поведение описывается волновой функцией вероятностного вида: в каждый момент времени нельзя однозначно определить состояние частицы. Частица одновременно существует в нескольких состояниях в зависимости от степени вероятности. Но по выводам Аскина, в микромире одномерное время: частица не может одновременно находиться в нескольких точках.

Описывающее время в микромире волновая функция определяется дифференциальным уравнением Шрёдингера, то есть является детерминированной (предопределенной величиной). Но пространственные координаты в микромире определяются наблюдениями и имеют вероятностный разброс значений. Поэтому в квантовой механике наблюдается разрыв между пространством и временем. Другими словами, процесс времени происходит в сознании наблюдателя, а сами свойства времени (необратимостью и непрерывностью) не дают возможность установить связь между пространством и временем в микромире.

Квант действия в микромире при наблюдениях дает следующий эффект. Хотя состояние частицы в момент наблюдения детерминируется (определяется) волновой функцией, но после перехода частицы в новое состояние для ее описания приходится вводить новую волновую функцию, не имеющую ничего общего с предыдущей. Таким образом отсутствует причинная связь между состояниями частицы в разные моменты времени. Это делает невозможным выстраивание причинно-следственных связей в микромире. В микромире не причинно-следственная связь определяет временной процесс, а наоборот временной процесс (последовательность наблюдений) определяет причинно-следственную связь (совокупность волновых функций в разные моменты времени). Поэтому классические представления о времени оказываются неприменимыми для квантовых закономерностей в микромире.

На невозможность применения обыденных представлений о пространстве и времени в микромире первым указал Эйнштейн. Луи де Бройль высказал идею о необходимости введения новых фундаментальных определений термина время, которые будут адекватно отражать свойства микромира и, одновременно, при переходе в мир большего размера соответствовать традиционным представлениям о пространстве-времени.

Гипотезы многомерного времени Д. Г. Павлова

Д. Г. Павлов попытался рассмотреть концепцию многомерного времени путем замены квадратичных метрик специального вида финслеровыми, которые называются метриками Бервальда-Моора и могут иметь произвольную степень компонент вектора. Данный подход открывает возможность построения теоретической модели времени с любым натуральным числом измерений без единой пространственной координаты.

По мнению Д. Г. Павлова, примером реализации концепции двумерного времени может выступать псевдоевклидова плоскость, на которой оба ортогональных измерения совершенно равноправны и в определенных условиях могут играть роль собственного времени наблюдателя, тогда вторая координата становится субъективно пространственной. И наоборот.

В научно-популярном изложении концепция многомерного времени без объективно существующих пространственных измерений представлена в фильме «Многомерное время» (Авторы сценария: Дмитрий Павлов, Андрей Скляров. Режисер: Андрей Скляров).

См. также

  • Анизотропность Вселенной

Литература

  • Itzhak Bars, Gauge Symmetry in Phase Space, Consequences for Physics and Spacetime. arXiv:1004.0688
  • Steven Weinstein, Multiple Time Dimensions, arXiv:0812.3869
  • Jacob G. Foster, Berndt Muller, Physics With Two Time Dimensions. arXiv:1001.2485
  • Itzhak Bars, The Standard model as a 2T-physics theory. hep-th/0610187
  • (есть preview) Itzhak Bars, John Terning, Extra dimensions in space and time, N.Y.: Springer, Multiversal journeys series, 2010, ISBN 978-0-387-77638-8. DOI: 10.1007/978-0-387-77638-5.
  • Квантовая космология и физика переходов с изменением сигнатуры пространства-времени
  • А. С. Карташов. О масштабно-инвариантной эволюции вселенной и проблеме времени
  • Знание—сила : Люди «ЗС»
  • Гипотеза многомерного времени в современных физических теориях
  • В. С. Барашенков. Многомерное время
  • 2006 г., А. В. Коротков, В. С. Чураков Многомерные концепции пространства и времени (пространства-времени)
  • Гипотеза многомерного времени в контексте проблем современной физики. Часть 1: многомерное время в макро и мегамире
  • Д. Г. Павлов. Хронометрия трехмерного времени
  • Трофименко А. П., Артеменко О. Л., Спасков А. Н. Гипотеза многомерного времени в современных физических теориях
  • Концепция Хью Эверетта и идея многомерного времени Спасков А. Н., Трофименко А. П., Баранов А. В.
  • Гипотеза многомерного времени в современных физических теориях
  • Д. Г. Павлов. Четырехмерное время

Считается, что наш видимый мир имеет трёхмерное пространство и одномерное, направленное в одну сторону время. В книге Андреева «Роза мира» пишется о существовании миров с разной мерностью пространства и времени. Так есть мир, где время многомерно, а пространство трёхмерно. Возможно ли представить такой мир? Рассмотрим одномерное время.
Толковый словарь. Время – это одна из форм существования бесконечно развивающейся материи – последовательная смена её явлений (событий) и состояний. Вы шли мимо стола и задели стакан, он упал и разбился. Это последовательность событий, заметим не одновременность, а последовательность. Могло ли это произойти всё одновременно? Могло, но мы не можем видеть все события одновременно, такой у нас уровень сознания. То есть из-за последовательности восприятия событий мы ощущаем время. Каждому событию мы присваиваем начало и конец. Из-за такого восприятия времени возникает причинно- следственная связь, то есть каждое событие есть или причина, или следствие для другого. Стакан разбился – это следствие. Мы его уронили – это причина. Имеем прямой ход событий.
Возможен ли обратный ход событий? Сначала смерть, потом жизнь, а потом рождение. В нашей реальности нет, но в воображении это возможно. В воображении мы также можем представить все произошедшие события одновременно. Представьте, что вы летите на самолёте и смотрите на дорогу внизу. Вы видите много событий, происходящих на этой дороге. Чем выше вы летите, тем больше событий охватывает ваш взгляд. Но вот вы приземлились, теперь вы видите только события, происходящие рядом с вами. Так и в реальной жизни, мы видим то, что позволяет нам видеть наш уровень сознания, а именно последовательность событий. Но её одной мало для восприятия времени, необходима память. Без неё мы не сможем ощущать время, нужна начальная точка отчёт, относительно которой мы выстраиваем ход событий. Имеем линию времени.
Рассмотрим двухмерное время – плоскость времени. Пример со стаканом. Нам нужны новые линии времени для указанных событий, чтобы получилась плоскость времени. Для этого нужно найти разные причины и следствия для, последовательности событий. Причины того, что он разбился: он упал, притяжение земли, твёрдый пол. Следствие того, что мы его задели: остался стоять, опрокинулся на стол, упал на пол, но не разбился. Получаем поле времени, а именно поле событий, то есть перешли от одномерного времени к двухмерному. Каждое наше решение, каждый наш выбор и поступок создаёт определённую последовательность событий, мы как бы перемещаемся из одного параллельного мира в другой. Получается, что мы живём в двухмерном времени, но воспринимаем только линию времени, причём в одном направлении.
Линия возникает от движения точки, как бы её след. Плоскость получаем от движения линии. Объём получаем от движения плоскости. Четырёх мерное пространство получаем движением объёма. И так далее. Получаем, что многомерность определяется возможностью движения из точки во множество направлений. Чем меньше мерность пространства или времени, тем больше ограничений в направлениях движения. Живя в трехмерном мире, точнее сказать, воспринимая пространство, как трёх мерное, мы ограничены в переходе в четвёртое измерение. Когда-то у людей была такая возможность (третий глаз), но сейчас она утеряна. Получается, что многомерность пространства есть, значит, возможна многомерность времени. Остаётся вопрос: «Как её представить?» В одном фантастическом рассказе герой жил в мире, где не было последовательности событий. Когда он выходил из своего дома он не знал, сможет ли он вернуться в него. Может это и есть многомерность времени, бесконечная вероятность событий.

Бимодальность (кажется, подходит такой термин в данном случае, да?.. пришло в голову сейчас это слово) времени — очень интересная тема. Имхо, в рамках нашего мира имеет смысл говорить о плюсовом и минусовом времени — как о наиболее ясных с логической точки зрения понятиях. Вы интересно сказали. Мне проще оперировать абстрактными образами. Вам виднее, как это назвать более научным языком. Но вот, как вижу бимодальность времени я.
Имхо, в рамках нашей вселенной время, действительно, двунаправленно. Фактически существует «плюсовое время» — это, как ни странно, прошлое, и «минусовое время» — это, как вижу это я, будущее. Точкой нуля является настоящее, где эти два разнонаправленных времени пересекаются. «Плюсовым временем» я назвала бы именно прошлое, потому что оно содержит в себе весь наш опыт, то, что нами так или иначе осмыслено и понято. «Минусовым временем» является будущее, т.е. его еще «нет», но на предельно малых величинах оно вот-вот случится, и это хорошо нами воспринимается как ближайшее вероятное будущее (например, планы на ближайшее время в рамках дня, недели, месяцев, года).
Иногда у меня бывало такое чувство в ИСС, будто я нахожусь в другом временном измерении. Я пока что еще не до конца переосмыслила и детерминировала этот свой опыт. Тем не менее, ведь можно перемещаться в Вечность. Это плотное однородное «пространство» (как бы странно ни звучало слово «пространство» в контексте «времени»)…
Еще в связи с Вашим постом подумала вот о чем. Если говорить о человеке в контексте времени, можно выделить жизнь самого человека и его проявления во внешнем мире в виде результатов его дел. Так получается, что, например, если говорить о тех же поэтах, которых Вы упомянули в рамках этого поста: существует время жизни конкретного поэта и существует время жизни его творений. Причем, в рамках времени жизни поэта содержится и время жизни его творений. Здесь даже, мне кажется, не уместно говорить о смерти, как об окончании времени жизни поэта, т.к. такие люди не умирают. Происходит какая-то мистическая трансформация их душ и времени, превращающегося в Вечность. Имхо, без таких людей… без таких великих душ… не было бы Вечности. Как думаете, кстати?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *