Можно ли обмануть время

МОЖНО ЛИ ОБМАНУТЬ ВРЕМЯ?

Сведения об авторе:

Агеева Екатерина Сергеевна,

МБОУ «Яльчикская СОШ»

.

Научный руководитель:

Агеева Лариса Николаевна,

учитель математики МБОУ «Яльчикская СОШ»

Однажды, в далекие времена … так начинаются многие сказки, но какова история самого времени? Мы говорим: «время летит», «время деньги», «мы тратим время», «мы убиваем время», «пытаемся сэкономить время». Но что мы в действительности знаем о времени?

Время как река, оно бесконечно протекает от момента к моменту. Нам кажется, что время всегда течет в одном направлении, в сторону будущего. Однако ученые с давних пор считают, что существует возможность вернуться в прошлое или попасть в будущее. В своей работе я хочу попытаться ответить на вопрос: «Можно ли обмануть время и так ли нам это необходимо?» Так же я хочу показать, что время имеет более глубокий смысл, чем мы думаем, и имеет гораздо больше свойств и возможностей, чем мы знаем. Поэтому я считаю, что выбранная мною тема актуальна.

Цель моей исследовательской работы:Выяснить, можно ли путешествовать во времени .

Задачи исследовательской работы:

-объяснить что такое время

-познакомится с пространственно-временным континуумом, кротовой норой, энтропией, стрелой времени.

-познакомится с ОТО Эйнштейна

Объект исследования: время

Предмет исследования: свойства времени

Методы исследования: аналитико – статистическая работа со справочной, научно-познавательной и специальной литературой; поиск информации в интернет- ресурсах; проведение опроса среди учащихся нашей школы; подведение итогов.

Ценность полученных результатов: по результатам опроса учеников можно сделать вывод, что дети 21 века помнят и чтят свою историю. И если бы у них появилась возможность попасть в прошлое, то они готовы что-то изменить не только ради себя, но и во благо своей семьи и своей Родины .

Источники для написания работы:справочная, научно-познавательная и специальная литература; информации в интернет-ресурсах.

Краткий литературный обзор: 1)Физика, 11 класс (Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин) 2010. 2) Астрономия 11 класс И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев,2009. 3)http://www.objectiv-x.ru

Степень изученности проблемы: над данной проблемой можно работать вечно, но по полученным результатам можно сказать, что каждый человек сам для себя решает верить или нет возможности перехода в прошлое и будущее.

Характеристика личного вклада в решение избранной проблемы: я рассказала ученикам школы о кротовых норах и временном континууме. Пусть не на долго, но все же, я предоставила им возможность помечтать и задуматься о прошедшем времени.

Основная часть.

Как же раскрыть тайну столь удивительного и столь неуловимого явления, как время? Можно попробовать его измерить. При помощи разных часов уже тысячи лет мы измеряем время со все возрастающей точностью.

Первые часы, можно сказать, били всего раз в день. Этими часами была сама планета Земля. Благодаря циклическому вращению нашей планеты вокруг своей оси и вокруг Солнца люди научились измерять время. Люди замечали явления, которые происходили вновь и вновь с определенным постоянством. Благодаря повторяющимся природным циклам появились первые часы. Измерив скорость движения Земли при помощи солнечных часов, мы разделили сутки на часы. Земля поворачивается вокруг своей оси за сутки, а мы отсчитываем дни, глядя на восходящее и заходящее Солнце.

Однако если мы хотим узнать, что такое время на самом деле, нам нужно отправиться в национальный институт стандартов и технологий США в Колорадо. Здесь время измеряют с невероятной точностью при помощи мельчайших частиц. Например, при помощи атомов цезия. У атомов всех веществ есть естественная частота вибрации, а все что вибрирует можно использовать как часы.

Частота, с которой вибрирует атом цезия, идеально подходит для создания самых точных часов в мире. Наши часы могут отстать за два месяца на одну секунду, но эти часы могут отстать или начать спешить на одну секунду только через 100 млн. лет. На протяжении всей истории физики как науки, люди замещали одни способы измерения времени другими, которые казались им более точными. Так происходило в течение многих веков. Впрочем, какими бы точными ни были наши часы, время все равно остается для нас загадкой. Часы могут сообщить нам сколько сейчас времени, но не могут рассказать о том, что такое время.

Что же мы, собственно, измеряем? Большинство людей время понимают слишком примитивно, думая, что время одно для всех и всюду. Таково общепринятое представление, доставшееся нам от Исаака Ньютона.

Время просто идет и идет, а мы ничего не можем с этим поделать. Эйнштейн понял, что это не совсем так. Он открыл, что время может течь с разной скоростью, каким бы странным это нам не казалось. Это означает, что для меня время может течь совсем не так, как оно течет для вас. Открытие Эйнштейна в пух и прах разбило концепцию реальности Ньютона. Эйнштейн говорит о том, что время это не просто ярлык, который кто-то повесил на нашу Вселенную. Время ощущается всеми по-разному. Существуют различные времена, которые текут с разной скоростью.

Это потрясающее открытие Эйнштейна обнаружило скрытую связь между пространством и временем. Эйнштейн опроверг общепринятые представления о времени, о том, что оно течет одинаково для всех. Перемещение в пространстве отражается на перемещении во времени и для того, кто движется, время течет медленней. Это дало лучше понять человеку, как устроен мир. По началу этот эффект казался малозначимым, однако в современных технологиях он играет важнейшую роль. Обнаружив скрытые связи между пространством и временем, Эйнштейн понял, что их нельзя рассматривать отдельно друг от друга. Более того, он открыл, что между ними есть связь, и их связь он назвал пространственно – временным континуумом. Эйнштейн объединил время и пространство в четырехмерный пространственно – временной континуум.

Слияние пространства и времени подвело Эйнштейна к одной из самих потрясающих его догадок. Кажущаяся разница между прошлым, настоящим и будущим может быть не более чем иллюзией. В нашей повседневной жизни мы ощущаем время, как поток. Однако более правильно думать о времени, как о последовательности моментальных фотоснимков. Каждое событие при этом разворачивается на одном снимке, затем на следующем и т.д. Если мы выстроим все эти моменты и кадры в одну линию, мы сможем увидеть все, что когда – либо происходило на Земле и вообще в нашей вселенной, все, что происходило, и все, что только должно произойти .

Открыв пространственно – временной континуум Эйнштейн перевернул привычные представления о прошлом, настоящем и будущем.

Интуитивно мне кажется, что все события, происходящие одновременно в разных уголках вселенной и составляют настоящий момент. Представим, что все они лежат на одном срезе пространственно – временного континуума. Здравый смысл подсказывает нам, что события могут происходить только в настоящий момент: момент за моментом, момент за моментом. А значит, все мы должны согласиться с тем, что находиться на данном конкретном срезе. Однако, как показал Эйнштейн, если принять в расчет движение, здравый смысл может не оправдаться. Эйнштейн понял, что как по-разному можно разрезать буханку хлеба, так по–разному можно разрезать и пространственно – временной континуум. Дело в том, что движение оказывает влияние на течение времени.

Для движущегося человека срез пространственно – временного континуума будет другим, под другим углом. Например: представим инопланетянина в 10 млрд. св. лет от нас, а на нашей планете в это время сидит человек.

Если они оба сидят неподвижно и не двигаются относительно друг друга их часы идут синхронно и настоящий момент для них обоих лежит на одном срезе пространственно – временного континуума.Если же инопланетянин сядет на велосипед и начнет удаляться от Земли, их часы уже не могут идти синхронно, значит у них будут разные срезы пространственно – временного континуума. Срез инопланетянина теперь проходит под иным углом и направлен в сторону прошлого. Так как он едет на велосипеде с небольшой скоростью, угол наклона будет невелик. Однако на другом конце Вселенной этот маленький угол дает огромную разницу во времени. И на земле человек уже не сидит на скамейке, это происходит уже не 40 лет, а 200 лет назад и станет свидетелем событий, которые мы сейчас считаем далеким прошлым. Но угол наклона зависит и от направления движения, и если инопланетянин поедет по направлению к Земле, его срез пространственно – временного континуума направлен в сторону будущего, и инопланетянин увидит события, которые только должны произойти.

Разница между прошлым, настоящим и будущим, сказал однажды Эйнштейн, это всего лишь иллюзия. Однако, если каждый момент времени реален, как объяснить тот факт, что течение времени нам напоминает течение реки. Может быть время на самом деле вовсе не течет? Возможно, река времени больше похоже на замерзшую реку? И каждый момент в ней строго закреплен в определенном месте? Мы переживаем время, находясь в настоящем моменте, мы не способны познать, что - то иное кроме настоящего момента. Также как и все кадры кинофильма присутствуют на пленке, все моменты времени тоже уже существуют. Но если время не течет, как и замерзшая река, возможно ли путешествие в прошлое или в будущее.

Открытия Эйнштейна показывают, что гравитация как и перемещение в пространстве может оказывать влияние на время. И чем сильнее гравитационная тяга, тем сильнее замедляется время. На Земле этот эффект едва заметен, однако он все же имеет место. Для человека живущего на последнем этаже небоскреба время будет течь чуть медленнее, чем для человека на первом этаже. Но если бы можно было подлететь к черной дыре, воздействие гравитации на время стало бы огромным. Черные дыры появляются, когда звезды схлопываются сами в себя и поэтому обладают огромной гравитационной тягой, которая в миллионы раз сильнее тяги нашей Земли. Если бы кто-то наблюдал ваше путешествие у черной дыры, он бы увидел, что время для вас замедлилось очень существенно. Если бы вы находились рядом с черной дырой, а ваш друг наблюдал бы за вами с Земли, ваши движения и речь показались бы ему невероятно медленными. Для него прошли бы годы, для вас – всего несколько минут.

В зависимости от размера черной дыры, а так же от того, как близко мы к ней находимся, побывав на ее орбите я смогу вернуться на Землю через 50 лет. То есть попасть в будущее.

Путешествие в прошлое тоже возможно. Физики проделали важную теоретическую работу в 80 – е годы, что позволило Карлу Сагану написать повесть «Контакт». В книге рассказывается о путешествиях во времени быстрее света через коридоры в космосе, под названием «Кротовые норы». Кротовые норы – это короткий путь между двумя точками в космосе, которые могут быть очень далеко или очень близко друг от друга. Но ключевая идея в том, что можно войти в нору с одной стороны и выйти с другой. Это хорошая отправная точка для машины времени. Кротовая нора – прекрасный компонент для строительства машины времени. Для машины времени на основе кротовой норы используется скоростной корабль. Высокая скорость замедлит часы в то время, когда остальные продолжат работать. Все получится, потому что на обоих концах кротовой норы одно и то же время и дата независимо ни от чего. Если взять один конец кротовой норы и прицепить его к космическому кораблю, затем запустить его на огромной скорости и вернуть обратно получится так, что когда он вернется, то окажется в будущем.

Итак, если войти в один конец кротовой норы (здесь будет прошлое), то можно выйти с другого конца в будущем во время возвращения корабля. Хотя каждый шаг создания кротовой норы невозможен при нынешних технологиях, он последователен с точки зрения известных нам законной гравитации пространства и времени.

Машина времени на основе кротовой норы может работать и обратную сторону, делая теоретически возможным возвращение из будущего в точку прошлого.

Но путешествия во времени возможны и через норы естественного происхождения. То есть, можно и не строить машины времени, а искать уже изготовленные природой проходы. Может быть, что в эпоху раннего формирования Вселенной, пространство и время уже были искажены и застыли, оставив петли, которые мы сможем использовать в будущем как машины времени. Может быть, кротовые норы существуют в субмикроскопическом уровне в том месте, где имеются огромные искажения пространства и времени.

Хотя путешествие в прошлое маловероятно, что можно сказать о другом, столь привычном нам факте, что время движется только в одном направлении, в строну будущего. В науке это явление называется стрелой времени. Стрела времени, это, пожалуй, самый очевидный факт, который мы знаем о нашей Вселенной, но тем не менее, не понимаем его до конца.

Законы физики - это математические формулы, которыми мы пользуемся для описания всего, что происходит вокруг нас, от поведения атомов до вращения галактик. Они разрабатывались и доказывались на протяжении многих веков наблюдений и экспериментов. Но, к нашему удивлению, законы физики ничего не говорят о том, что события обязаны разворачиваться в одном направлении. Согласно этим законам, все вполне может происходить в обратном порядке. В большинстве законов, которыми мы пользуемся для описания процессов в окружающем нас мире, отсутствует концепция стрелы времени. Все эти законы будут работать так же хорошо, если события начнут происходить в обратном порядке.

Явление стрелы времени пытался объяснить Людвиг Больцман. Он охарактеризовал такое явление, как энтропия.

Энтропия- это явление распада или стремления к хаосу. Ведь все в нашей Вселенной имеет тенденцию двигаться от порядка к хаосу. Например, возьмем книгу. Книга-это очень упорядоченный предмет. И если вырвать страницы и бросить их, страницы перейдет в неупорядоченное состояние. С этим мы и сталкиваемся в повседневной жизни – предметы движутся от упорядоченного состояния к хаосу. И, возможно, фундаментальная причина стрелы времени в том, что в природе все движется от порядка к беспорядку. Однако здесь есть небольшая проблема. Поскольку законы физики не делают различия между прошлым и будущим, энтропия должна расти не только в направлении будущего, но и прошлого. Но так не происходит. Из этого следует, что энтропия должна расти в любом направлении. Если законы физики не могут объяснить стрелу времени, разумно будет поискать объяснение в начальных условиях рождения нашей Вселенной. Если историю нашей Вселенной представить в виде кинопленки, и отмотать ее назад, мы увидим, что чем ближе к началу, тем больше во Вселенной порядка. Постепенно наша Вселенная с миллиардами галактик, хаотично разбросанных в пространстве, превратилась бы в облако газа, и все стало бы сжиматься, пока не превратилось бы в субстанцию очень маленького объема. Таким образом, причиной изначального порядка и низкого уровня энтропии, стал сам момент рождения Вселенной- Большой взрыв, давший начало стреле времени.

Социологический опрос «В будущее или прошлое?»

Выяснить, в будущее или прошлое хотели бы отправиться ученики нашей школы, я решила с помощью опросника, где предложила ответить на два вопроса.

1. Хотели бы вы отправиться в будущее и почему?

2. Хотели бы вы отправиться в прошлое и почему?

Ученики 5-7 классов в прошлое хотят, для того, чтобы исправить оценки, вернуться в каникулы, предотвратить войны в разные времена, увидеть динозавров, помочь людям, страдавшим во время войны, накормить жителей блокадного Ленинграда и т.д. Ученики 9-11 классов хотели бы в прошлом также исправить оценки, необдуманные поступки, своими глазами увидеть исторические события для лучшего запоминания истории, особенно те, кто хочет сдать ЕГЭ по истории, но участвовать в войнах не хотели бы. Побывать в будущем хотят ученики для того, чтобы узнать, кем они станут или же воспользоваться случаем для выигрыша большой суммы в лотерейный билет. Всего 22 человека ничего не хотят менять и не желают знать свою судьбу.

Заключение. В ходе своей работы я изучила и рассказала ученикам школы о пространственно-временном континууме, кротовой норе, энтропии и стреле времени. Провела социологический опрос. В ходе опроса и обсуждения темы о переходе в прошлое и будущее многие из присутствующих пришли к выводу, что лучше оставить все так, как есть. Историю не переписать. А наше будущее в наших руках. Ну а вопрос создания машины времени я думаю, будет еще много лет изучаться и обязательно найдутся люди, которые смогут доказать или опровергнуть теорию создания машины времени.

Библиографический список:

1)Физика, 11 класс (Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин) 2010.

2) Астрономия 11 класс И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев,2009.

3) http://www.objectiv-x.ru