Я несколько лет работал аниматором — делал VFX-эффекты: взрывы, пыль, разлёт частиц. Весь день я работал с таймлайном. Перемещался по нему туда-сюда, разворачивал камеру в 3D-пространстве под любым углом, возвращался в прошлое сцены одним кликом.
Я подумал, что начать эту статью я хочу с именно такой аналогией: сцена всегда существовала целиком — каждый кадр, каждый момент взрыва, каждая пылинка. Я просто перемещал ползунок и смотрел на разные моменты. Прошлое сцены не исчезало. Оно просто было чуть левее на таймлайне.
Тогда я не думал об этом как о физике.
Потому что именно так устроена наша вселенная.
Оглавление
Что такое «сейчас» — и почему это опасный вопрос
Замороженное 4D: что такое блок-вселенная
Полотно времени и угол наблюдателя
Световые конусы: что вообще существует для вас
Письмо Эйнштейна умершему другу
Что дает вам понимание этого факта
1. Что такое «сейчас» — и почему это опасный вопрос
Попробуйте прямо сейчас остановиться и почувствовать этот момент. Вот он — настоящее. Кажется, что это единственное что реально существует. Прошлое ушло. Будущего ещё нет. Только сейчас. Давайте вместе, остановитесь, закройте глаза...
Чувствуете, момент ушел... и снова... и снова.
А теперь задайте себе один вопрос: откуда вы знаете, что сейчас — это сейчас?
Вы осознаёте этот момент через память. Вы понимаете что происходит, потому что помните что происходило секунду назад. Вы предсказываете следующую секунду, потому что у вас есть прошлое. Уберите память — и «сейчас» перестаёт существовать. Уберите ощущение наступающего будущего — и «сейчас» теряет смысл.
«Момент настоящего» строится из прошлого и будущего одновременно.
И вот ещё один вопрос, который я хочу попросить вас обдумать серьёзно: чем секунда которую вы проживаете прямо сейчас отличается от секунды когда вам было пять лет?
Та секунда была такой же реальной. Вы её переживали с такой же полнотой. Она не была «менее настоящей» чем эта. Она просто была — левее на таймлайне.
И вот здесь физика говорит нечто неудобное: та секунда до сих пор существует. То есть она не закончилась и ушла в небытие. Даже не просто ушла на второй план, а она равнозначно ценна той секунде которая вновь от нас ускользнула.
2. Замороженное 4D: что такое блок-вселенная
Представьте гигантский, бесконечный кусок льда. Внутри него — каждый момент существования вселенной, от Большого взрыва до последней звезды. Все события, все частицы, все взаимодействия — зафиксированы, как пузыри в ледяной минеральной воде.
Это и есть блок-вселенная — концепция вытекающая из специальной и общей теории относительности Эйнштейна.
В этой модели время — не поток. Это четвёртое измерение, такое же «твёрдое» как длина, ширина и высота. Прошлое не исчезает — оно просто находится в другой координате. Будущее не «наступает» — оно уже существует в следующей координате.
Возвращаясь к моему таймлайну: сцена взрыва существовала целиком. Когда я уже сделал эффект взрыва, и двигал таймлайн, то просто наблюдал смотрел на уже существующие моменты.
Мы не движемся во времени. Мы протянуты сквозь него — как стрела в яблоке, существует в каждой точке своего маршрута одновременно. Ваша пятилетняя версия до сих пор существует — в своей координате 4D-блока. Ваша молодая версия не исчезла, она просто замерзла в том мгновении, с полным ощущением, что для нее этот момент и есть настоящее. Поймите, что путешествие во времени, будет совершено неотличимым от, того что вы проживали в тот момент в который вы захотели бы вернуться.
Хочу чтобы вы явно представили, вы ученый и запускаете машину времени, Машина заставляет часы времени откатиться назад до момента например ваших студенческих лет. И по окончанию работ ы машины, вы снова молоды сидите за партой, но ваша память не преодолела пространство вместе с вами. Вы остались там в будущем ничего не почувствовав от работы машины времени. А ваша аверсия просто продолжила слушать Лектора и по окончанию пары утонула бы в заботах того времени.
3. Полотно времени и угол наблюдателя
Вот где начинается самое интересное — и самое контринтуитивное.
Представьте что через этот замороженный 4D-блок проходит тонкое полотно — бесконечно тонкий срез пространства-времени. Всё что попадает на это полотно — существует одновременно. Это и есть ваш «момент сейчас».
Проблема в том, что угол этого полотна зависит от наблюдателя.
Если вы движетесь с другой скоростью или в другом направлении — ваше полотно «сейчас» наклоняется. Вы и другой наблюдатель смотрите на разные срезы блок-вселенной, называя оба «настоящим моментом».
И разница может быть колоссальной.
Есть мысленный эксперимент называемый парадоксом Андромеды. Галактика Андромеда находится в 2,5 миллионах световых лет от нас. Если вы стоите неподвижно и я стою рядом с вами — наши «сейчас» в Андромеде примерно совпадают. Но если я начну двигаться в её сторону даже пешагом — мой срез «настоящего» в Андромеде сдвинется на несколько лет вперёд. Если пойду в обратную сторону — на несколько лет назад.
Одно и то же движение здесь. Разные моменты истории Андромеды — там.
Как именно это работает — вот формула
Это называется относительность одновременности. Математически она выражается просто:
Δt = v × d / c²
v — ваша скорость
d — расстояние до объекта
c — скорость света (300 000 км/с)
Δt — разница между вашим «сейчас» и «сейчас» неподвижного наблюдателя
Подставим реальные цифры для Андромеды (d = 2,5 млн световых лет):
Скорость | Сдвиг «сейчас» в Андромеде |
|---|---|
Пешеход (5 км/ч) | ~4,6 суток |
Велосипед (30 км/ч) | ~27 суток |
Самолёт (900 км/ч) | ~2,2 года |
Ракета (первая космическая, 28 000 км/ч) | ~68 лет |
Чем дальше объект и чем быстрее вы движетесь — тем больше расхождение. На расстояниях в миллиарды световых лет разница «сейчас» у двух наблюдателей составляет миллиарды лет.
Три эксперимента, которые это доказали:
Опыт Хэфеле-Китинга (1971). Атомные часы подняли на борт самолётов и облетели Землю. По возвращении часы отставали от наземных ровно на столько, сколько предсказывала СТО. Расхождение — наносекунды, но точность исключала случайность.
GPS-спутники. Каждый спутник движется со скоростью ~14 000 км/ч относительно поверхности Земли. Из-за этого его «сейчас» сдвигается относительно вашего примерно на 7 микросекунд в сутки. Без постоянной поправки на это GPS ошибался бы на 11 километров в день. Ваш навигатор работает — значит СТО работает.
Мюоны из космоса. Космические лучи рождают мюоны на высоте 15 км. Время жизни мюона — 2,2 микросекунды, за которые даже со скоростью света он пролетает не больше 660 метров. До Земли ему не добраться. Но мы их регистрируем тысячами. Почему? Потому что для мюона, летящего почти со скоростью света, время замедляется — 2,2 микросекунды его внутреннего времени растягиваются в десятки микросекунд снаружи. Он успевает долететь.
Ваше «сейчас» — не универсальный момент времени. Это угол под которым вы режете блок. И у каждого он свой, а что входит в этот блок описывается световыми конусами.
4. Световые конусы: что вообще существует для вас
Если блок-вселенная существует целиком — значит ли это что я могу дотянуться до любого момента из своей точки? То есть смогу ли я перемещаться по блоку вселенной в любом направлении, если там все зафиксировано навсегда.
К сожалению нет, только если вы не эзотерик и можете общаться с прошлой версией себя во время медитации :) Или астральным телом преодолевать весь блок вдоль и поперек.
Из каждой точки пространства-времени расходятся два конуса.
Конус прошлого: всё что могло повлиять на вас — всё от чего к вам могли дойти сигналы со скоростью не выше скорости света. То что произошло вчера в соседней комнате — внутри вашего конуса. То что произошло сто лет назад в другой галактике — скорее всего нет.
Конус будущего: всё на что вы ещё можете повлиять.
Всё что находится за пределами обоих конусов — существует, но недоступно вам. Ни причинно, ни информационно. Вы не можете ни узнать об этом, ни повлиять на это. Как раз это и позволяет быть вселенной согласованной.
Прошлое существует — но не всё прошлое находится в вашем конусе. Только то что успело добраться до вас со скоростью света или медленнее.
5. Письмо Эйнштейна умершему другу
В марте 1955 года умер Микеле Бессо — лучший друг Альберта Эйнштейна, с которым они дружили больше пятидесяти лет. Через несколько недель Эйнштейн написал письмо его семье.
Там была одна фраза:
«Для нас, убеждённых физиков, разница между прошлым, настоящим и будущим — лишь иллюзия, хотя и упорная.»
Эйнштейн умер через месяц после этого письма. Он знал что умирает. И он написал это не как философскую метафору — он написал это как физик, который провёл пятьдесят лет размышляя о природе времени.
Для него смерть друга не означала что Бессо перестал существовать. Она означала что они находятся в разных координатах одного и того же блока.
Можно спорить что это просто красивые слова для утешения. Но математика специальной теории относительности — та же самая математика которая описывает GPS-спутники, ядерные реакторы и синхрофазотроны — говорит то же самое.
Прошлое не исчезает. Оно просто не здесь. Вы просто сдвинулись из того момента, где навеки замерзли все события которые прошли.
6. Что дает вам понимание этого факта
Когда я впервые по-настоящему понял что прошлое существует физически — я ждал что что-то изменится. Что это откроет какой-то новый способ жить.
Не открыло. Я так же просыпаюсь, пью кофе, пишу код.
Но кое-что всё же сдвинулось.
Я перестал думать о прошлом как о том что «ушло». Каждый момент который я прожил — он есть. Не в памяти — физически, в структуре пространства-времени. Десятилетний Карим(это я) который дает интервью для газеты со своей мамой на тему домашних рецептов — он существует там в моменте. В своей координате блока.
И будущий я — тоже уже есть. Где-то левее на таймлайне. Я просто ещё не добрался до той координаты.
Причинно-следственные связи при этом никуда не деваются. Блок-вселенная не означает что ваши действия не важны — они важны именно потому что они часть структуры блока. Они влияют на то каким будет следующий срез вашего «сейчас».
Мы движемся по таймлайну в одну сторону. Почему — это отдельный вопрос (и там есть связь с энтропией, о которой я напишу следующий раз). Но то что мы оставляем позади — остаётся.
Я работал с таймлайном несколько лет и перемещал ползунок туда-сюда не думая об этом. Сейчас думаю о том, что наш ползунок движется только вперёд — и почему это так, и есть ли в этом выбор — остаётся одной из главных открытых задач физики.
Какой момент вашего прошлого вы хотели бы посмотреть если бы могли двигать ползунок?
И мы плавно подбираемся к теме мультивселенной, может это возможность перемещаться между блоками в тот, который мы хотим видеть?
Я изучаю квантовую физику и разработку на Java — пишу об этом в @java_quant