Стань волшебником или как замедлить и ускорить время. Как мозг замедляет время

Сегодня практически каждый человек находится в постоянном движении - с одной работы на другую, от родителей к родственникам и так далее. Ни у кого не остается времени, чтобы просто остановиться и задуматься об отстраненных вещах. А иногда так сильно этого хочется. Поэтому вам нужно знать, как уметь замедлить течение времени вашей жизни, при этом успевая все то, что вы делали до этого.

Торопитесь медленно

Просто остановитесь. Это простейший способ, так как вам вообще ничего не нужно делать для достижения результата. Просто скажите себе, что хотите отдохнуть от всей суеты - и ваш мозг воспримет эту команду. Вы сможете сделать все то, что делали в предыдущие дни, но только при этом не будете чувствовать себя под постоянным давлением, на грани нервного срыва.

Будьте собой

Стадный инстинкт в людях развит очень сильно, поэтому нет ничего удивительного в том, что вам автоматически хочется набирать скорость жизни, так как все именно это и делают. Не бойтесь быть тем, кем хотите быть - каждый может выбирать для себя задачи и цели. Кто-то хочет торопиться и гнаться только вперед за другими, но если вы этого не хотите, то не бойтесь остановиться, глубоко вдохнуть и продолжить уже спокойно. Продуктивность заключается не в том, чтобы как можно скорее отметить все дела в списке, а в том, чтобы делать те дела, которые позволят вам жить счастливой жизнью. В этом вам помогут семь небольших советов.

Дышите

Очень важно уметь дышать, причем делать это полной грудью, забыв обо всем вокруг. Представьте, что вдох для вашего организма - это своего рода перезагрузка, которая позволит вам стать продуктивнее.

Практикуйте осознанность

Осознанность - это умение остановиться и насладиться текущим моментом, осознать себя в жизни. Избавьтесь от лишних мыслей, которые наводняют вашу голову, хотя бы на пару минут и сконцентрируйтесь на том, что вы делаете - и не важно, моете вы руки, чистите зубы, стоите в пробке или принимаете душ.

Медитируйте

Следующий шаг - медитация. Он требует от вас уже полной концентрации, вам нужно сконцентрироваться на одной точке или одной мысли и отпустить абсолютно все вокруг вас.

Соединяйтесь с природой

Очень многие люди сегодня проводят всю свою жизнь в каменных джунглях. Вам нужно периодически выбираться на природу, пусть даже это будет городской парк, чтобы там обрести полное успокоение.

Распорядок

Создавайте распорядок дня, список дел, которыми нужно заняться, чтобы затем иметь возможность спокойно выполнять те задачи, которые вы перед собой поставили.

Задумывайтесь над внутренним голосом

Практически никто не обращает внимания на свой внутренний голос, потому что он всегда там и всегда в действии. Но вам нужно научиться прислушиваться к нему и извлекать полезную информацию, делать соответствующие изменения, основываясь на том, что вы узнали.

Проводите время с любимыми

Одним из самых больших сожалений абсолютно всех людей является малое количество времени, проведенного с любимыми и близкими людьми. Поэтому позаботьтесь о том, чтобы провести с ними достаточно времени, чтобы потом вам не было, о чем жалеть.

В природе происходят различные процессы, но процесса, отражающего смысл нашего термина «время» в природе не существует! Время придумали люди для удобства организации собственной жизни. Это условная, а не объективная величина…

Всё началось с головной боли, но потом стало происходить нечто странное. Саймон Бейкер пошел в ванную с мыслью, что, возможно, душ ослабит его головную боль. «Я посмотрел вверх на душ и увидел, что капли воды просто застыли в воздухе”, - говорит он. «Через несколько секунд капли снова стали неразличимы и превратились в поток воды». Если обычно мы воспринимаем поток воды, как неделимую движущуюся струю, он смог увидеть каждую каплю, зависшую в воздухе, изогнутую под давлением воздуха и проносящуюся мимо него. «Это было похоже на то, - припоминает Саймон, - как летели пули в фильме “Матрица”. Как будто это были ускоренные съёмки, в которых все движется замедленно».

Встроенный секундомер

У этого явления были органические причины. Позже у Саймона Бейкера (имя изменено) обнаружилась аневризма. Отсюда головная боль, сопровождавшаяся необычными спецэффектами. Невролог Фреду Овсью из Северо–Западного Университета Чикаго опубликовал о Саймоне статью в научном журнал NeuroCase. Так анонимный пациент стал знаменитостью. Даже поверхностное изучение вопроса показывает, что практические такие же случаи могут быть найдены, и периодически появляются новые, в медицинской литературе. Есть статьи об ускорении времени - так называемом Zeittraffe-феномене («временной промежуток» в переводе с немецкого). В русском языке аналога пока нет.

Предположительно, повреждённые при аневризме сосуды могли повлиять на деятельность области зрительной коры, которые ответственны за наше восприятие времени. Под пристальным изучением находится область зрительной коры, называемая V5. Эта область, которая находится в задней части черепа, уже давно была определена, как отвечающая за определение движения объектов, но, возможно, у нее есть и более важная роль - измерять течение времени. Когда Доменика Буэтти со своими коллегами в Университетской больнице Лозанны в Швейцарии простимулировала эту область магнитными полями, чтобы спровоцировать её активность, её испытуемым оказалось сложно сделать две вещи: они с трудом смогли отследить движение точки на экране, но это в принципе ожидалось, но также им оказалось сложно оценить, насколько долго на экране появлялись некоторые из точек.

Одно из объяснений, почему в этом опыте испытуемые не смогли сделать эти две простые вещи, состоит в том, что наша система, которая отвечает за определение движения, имеет свой собственный секундомер, записывающий как быстро передвигаются вещи, которые находятся в поле нашего зрения. И когда его работа нарушается из-за повреждений мозга, мир вокруг нас замирает.

Замедление времени как гарант и норма жизни

Когда историю о необычном опыте Саймона Бейкера, когда время вокруг него в буквальном смысле слова остановилось, и предложило откликнуться читателям, у которых подобный опыт мог также быть в их жизни, оно было удивлено потоком писем, которые стали поступать в издательство.

Это позволило взглянуть на такой опыт немного шире, обобщив большое количество подобных свидетельств. Вот самые поразительные из них и то, как эти случаи объясняют учёные.

Филип Хили в своем письме описывает ужасную автомобильную аварию:

«Я повернул за угол и сразу же уткнулся носом машины в эвакуатор. Я мгновенно нажал на тормоза, но тут мои пассажиры стали кричать, что автобус сзади сейчас врежется в нас. Я помню как повернулся к ним, слушая их объяснения, потом увидел автобус, который врезается в нас и вминает нас в эвакуатор. Казалось, что все происходит очень медленно, кроме наших собственных движений - они были обычные по своей скорости. Я не знаю, как я мог в ту минуту разговаривать с пассажирами, потом видеть, как автобус врезается в нас, затем обернуться и увидеть, как надвигается эвакуатор. Я всегда описывал это, как замедление времени» .

Юайджи Эммануэль пережил нечто похожее, когда сидел со своими друзьями под линией электропередач. Услышав треск над своей головой, он поднял голову и увидел, как медленно падает провод. Все это произошло до того, как он пустился бежать.

Некоторые ученые полагают, что когда мы сталкиваемся с опасностью, выброс гормонов стресса может ускорить наши мыслительные процессы, и в сравнении с этим весь окружающий мир кажется движущимся более медленно. Эта идея определенно увязывается с молниеносной реакцией Эндрю Артура Прескотта, который спас своего сына. Вот как он рассказывает об этом:

«Я никогда не обладал хорошей реакцией, скорее наоборот: у меня проблемы с координацией, и занятия спортом - явно не для меня. Когда мой сын был маленький, я посадил его на высокую горку на детской площадке, хотя он был еще достаточно неуклюжий. Я увидел, как он заваливается на бок, чтобы перевернуться через боковой бортик, и мне казалось, что у меня есть невероятно много времени, чтобы я мог успеть поймать его» .

Иногда, ощущение, что вы владеете способностями супермена, может окончиться весьма плачевно, как в рассказе Венди Кроссли:

«Я оступился, что случается с каждым из нас время от времени. И почувствовал, что лечу, словно супермен, с широко распростертыми руками. Мне показалось, что я словно плыву в воздухе в замедленном движении, и это длилось целую вечность. В конце концов я рухнул совершенно невероятным образом на тротуар в какую-то кучу хлама с вывернутой лодыжкой и уязвленным самолюбием» .

Для большинства людей замедление времени - это единичный феномен, но Дэвид Балл говорить, что он видел мир в замедленном движении бесчисленное количество раз. Так же как и Хейли, он видел автомобильную аварию в самых мельчайших подробностях, и видел, как люди на лестнице Лондонского Метрополитена двигались ненормально медленно. Он также описывает и более длительный случай после сёрфинга, когда ему оказалось странным образом трудно оценить реальную скорость своей машины.

«Я должен был ехать под 100 км в час, но первые тридцать минут пути мне казалось, что скорость всего 5 - 10 км в час» .

Подборка писем читателей, сделанная BBC, не уникальна. В России есть энтузиасты, которые подошли к этому вопросу достаточно серьёзно и собрали подобных случаев уже на целую книгу. Вадим Чернобров в своей книге «Тайны времени» приводит отрывок из беседы с одним из летчиков–испытателей:

«У другого заслуженного летчика-испытателя, Марка ГАЛЛАЯ, при испытаниях истребителя Ла-5 пожар в воздухе все же произошел. В книге “Испытано в небе” он так описывал это летное происшествие: “Откуда-то из-под капота выбило длинный язык пламени… Снизу в кабину пополз едкий сизый дым… Дрогнул, сдвинулся с места и пошел по какому-то странному двойному счету масштаб времени. Каждая секунда обрела способность неограниченно, сколько потребуется, расширяться: так много дел успевает сделать человек в подобных положениях. Кажется, ход времени почти остановился!» Заметьте, испытатель пишет “кажется”, хотя тут же утверждает, что за считанные секунды сумел проделать огромное количество дел… Спустя много лет, в декабре 1996 года, в разговоре с Галлаем мы вспомнили этот случай, и я попросил его сказать - испытывал ли он за годы своей богатой летной практики впоследствии что-либо подобное, а если да - то сколько примерно раз. “Да раз десять, - был ответ, наверное, многие летчики, особенно испытатели, сталкиваются с этим не единожды!…»

Он описывает многочисленные случаи замедления времени у солдат в бою или у десантников во время парашютных прыжков:

«В 1992-1993 годах я совместно с газетой МАИ “Пропеллер” (МАИ) занимались расследованием и хронометрировали показания другого парашютиста, который так описывал один из своих прыжков в 1988 году: “До линии высоковольтных передач оставался всего метр, и отвернуть от нее, казалось, было невозможно. Но внезапно мой спуск прекратился, я повис в воздухе, едва не касаясь ногами смертоносных проводов. Странно! Посмотрел наверх - нет, купол парашюта ни за что не зацепился, все, что его держит, это воздух! Краем глаза заметил бегущих по полю людей, они тоже застыли на одном месте и как бы повисли в воздухе! Тут я вспомнил все, чему меня учили, с силой натянул несколько строп и… парашют повело в сторону от проводов! Приземления не помню, люди, которые подбежали, потом говорили, что я несколько минут просидел с открытыми глазами, ни на какие вопросы не отвечал…»

«Плотнее некуда. В 5 метрах правее от себя. Фигуру человека с пулеметом наперевес я увидел слишком поздно, когда пули уже летели в меня. Звука выстрела не слышал. Зато четко видел черный дыру ствола, и словно бы заглядывал в этот черный колодец. И еще, хотя и менее четко (внимание было отвлечено черным дулом), но все-таки я видел пули, летящие рядом с моей головой. Уворачиваться от них не составляло никакого труда, не сложнее, чем от тяжелолетящего шмеля. Стрелявший был уверен, что с такого расстояния (5 м!) не промахнется, поэтому даже поленился прицелиться и стрелял с бедра.

Расстреляв в меня все свои 45 патрон длинный рожок опорожняется за 3 секунды - он очень удивился и скрылся. По моему мнению прошло, наверное, около минуты, а точнее говоря, время в тот момент вообще остановилось. На каком-то неосознанном, полностью отрешенном от всяческих мыслей, автоматизме я выстрелил в ту сторону из гранатомета (автомат в тот момент был у меня за спиной). Результата собственной стрельбы я не видел, возможно, в тот момент он был мне абсолютно безразличен… Уже позже капитан Каменев, свидетель произошедшего, сказал, что мой выстрел из РПГ-7 едва не задел голову стрелявшего, но “это детали, а главное, что сам в рубашке родился!»

О подобных случаях рассказывает .

Две истории про замедление времени в экстренных ситуациях. В одной он видел движение снаряда, как он трескается, начинает разрываться – успел уйти с траектории полёта осколков . Второй случай про термический снаряд, который 3 метра летел по субъективным ощущениям несколько минут.

Мы часто удивляемся тому, как быстро летит время. Средняя продолжительность жизни в России составляет примерно 71 год, в США - 79 лет. Но некоторые люди живут гораздо дольше и смотрят на мир широко открытыми глазами. Разумеется, не в буквальном смысле.

Все знают о том, что время пролетает незаметно, когда мы занимаемся чем-то приятным. Как известно, счастливые часов не наблюдают. А , когда мы попадаем в какие-то экстремальные или необычные для нас ситуации.

Вспомним фильмы. В них самые опасные для жизни главного героя моменты часто выделяют с помощью замедленной съёмки. И это не просто визуальная метафора. Бывшая первая ракетка мира Джон Макинрой однажды описал это явление таким образом:

Всё замедляется, мяч кажется гораздо больше, и вам кажется, что у вас есть больше времени на то, чтобы его отбить.

Если бы наше представление о том, как идёт время, соответствовало действительности, нам бы не приходилось так часто пользоваться часами. Субъективное время хорошо тем, что его можно контролировать. Хотя бы в какой-то мере. Как обнаружили учёные, на наше восприятие времени влияет два основных фактора: внимание и эмоциональное возбуждение. И вот как можно ими манипулировать.

Подключитесь к настоящему

Как показали исследованияPeter Ulric Tse. Attention and the subjective expansion of time . , когда фокус нашего внимания перемещается на что-то новое, время для нас как будто замедляется. Вспомните ситуации, когда вы попадали в какое-нибудь место, где никогда раньше не были. В этом месте для вас всё было ново, и, скорее всего, вы были полностью сосредоточены на изучении окружающих вас объектов. Потом, когда вы шли назад, вам наверняка казалось, что время шло быстрее.

Очевидно, нельзя дважды впервые пройти по одной и той же улице. Но замедлить субъективное время с помощью внимания можно и по-другому. Чтобы лучше сконцентрироваться на происходящем, нужно просто начать лучше его осознавать. Учёные подтвердилиAviva Berkovich-Ohana. Temporal cognition changes following mindfulness, but not transcendental meditation practice . , что осознанности, которая нужна для того, чтобы научиться полностью присутствовать в настоящем моменте, замедляет субъективное время.

С другой стороны, если вы занимаетесь только одной конкретной задачей, время проходит очень быстро. Как подтвердили нейробиологи, чем больше вы вовлечены в какое-то дело, тем скорее пролетает времяAnthony Chaston, Alan Kingstone. Time estimation: The effect of cortically mediated attention . . Например, в воскресенье вы наконец-то решили оформить детскую комнату или навести порядок в доме, но вдруг понимаете, что день подошёл к концу, а через несколько часов снова нужно будет отправляться на работу.

Поэтому для того, чтобы замедлить или ускорить субъективно воспринимаемое время, следует контролировать то, как много внимания в количественном и качественном отношении вы уделяете определённому объекту или процессу.

Задействуйте эмоции

В ситуациях, которые вызывают у вас сильные , заставляют ваше сердце биться чаще, вы также ощущаете, что время идёт медленнее. Психологи называют это состояние эмоциональным возбуждением.

В ходе одного экспериментаJason Tipples. Facial Emotion Modulates the Neural Mechanisms Responsible for Short Interval Time Perception . исследователи показывали участникам рассерженные или счастливые лица, которые вызывали у испытуемых эмоциональный отклик. Участники подтвердили, что, по их субъективным ощущениям, эти лица им показывали дольше, чем лица безэмоциональные. В действительности время было одинаковым и в первом, и во втором случаях.

Кроме того, во время эксперимента сканирование мозга испытуемых показало различие в активности мозга в тех его частях, которые отвечают за субъективное восприятие времени. Возможно, именно поэтому в решающие моменты соревнования спортсмены чувствуют, что время как будто замедляется.

Другое исследованиеChess Stetson. Does Time Really Slow Down during a Frightening Event . было проведено на более экстремальном уровне. Участникам пришлось испытать на себе состояние свободного падения. Целью эксперимента было сильно напугать участников и проследить их восприятие времени. Как показало исследование, время для них действительно замедлилось (в численных показателях - на 36%). Во время полёта участники не чувствовали эффекта замедленной съёмки, но когда они вспоминали о полёте, им казалось, что он проходил гораздо дольше, чем это было на самом деле.

Это не значит, что для замедления субъективного времени вам нужно совершать прыжки с парашютом. Всё дело в эмоциях.

Выводы

Итак, чтобы время не утекало так быстро, меняйте виды деятельности и постарайтесь более осознанно воспринимать происходящее. Осознанность в целом помогает нам ощутить и насладиться всем, чем мы занимаемся. Или время от времени вы можете устраивать себе эмоциональную встряску. Она работает одинаково хорошо и в позитивном (приятное волнение, возбуждение), и в негативном плане (гнев). Можно совмещать и то, и другое.

Что касается распространённого утверждения о том, что время проходит быстрее, когда занимаешься чем-то приятным, на деле это действительно так. Оказывается, связь между субъективным восприятием времени и удовольствием от деятельности, которой вы занимаетесь в это время, сильнее, чем можно представить. Учёные доказалиAaron M. Sackett. You’re Having Fun When Time Flies. The Hedonic Consequences of Subjective Time Progression . , что она работает и в обратном направлении. Когда мы чувствуем, что время пролетело быстро, мы, как правило, считаем, что провели его как следует.

Иногда нам хочется лучше ощущать настоящее. А иногда - просто повеселиться. Субъективное восприятие времени исключительно ваше, вам и распоряжаться им. И это прекрасно.

Представление, что промежуток времени между двумя событиями различен для разных наблюдателей, настолько необычно, что мы исследуем более подробно, откуда оно возникает, и изучим вытекающие из него следствия. Выберем в качестве первого события излучение импульса света источником. Импульс отражается от зеркала, расположенного на расстоянии от источника, и возвращается к приемнику, находящемуся в источнике.

Фиг. 33. Событие 1: излучение светового сигнала. Событие 2: прием светового сигнала.

Определим в качестве второго события попадание светового импульса в приемник (фиг. 33). С точки зрения наблюдателя, покоящегося по отношению к прибору, так называемое «время» (т. е. промежуток между двумя событиями) определяется как пройденное импульсом расстояние деленное на скорость света:

Этот наблюдатель мог бы использовать описанную установку в качестве часов. Если бы, например, расстояние равнялось 150 см, он мог бы сказать, что между моментом испускания и моментом возвращения импульса прошел промежуток времени

Присоединив затем к приемнику счетчик и добившись, чтобы излучался новый сигнал в момент возвращения старого, наблюдатель, подсчитывая число отдельных временных промежутков, получил бы часы, или регистратор времени, ничем не отличающиеся от обычных часов, которые отсчитывают число временных промежутков между отклонениями маятника или колебаниями балансира. Принцип действия любых часов опирается на предположение, что качание маятника или

колебания балансира происходят за один и тот же промежуток времени; это предположение оправдывается тем фактом, что различные ритмические движения подобного рода согласуются между собой.

Теперь представим, что наш прибор равномерно движется со скоростью в направлении, перпендикулярном линии, соединяющей источник и зеркало, и определим промежуток времени между двумя событиями: 1) излучением импульса и 2) его возвращением, с точки зрения «неподвижного» наблюдателя, следящего за прибором, проходящим мимо него (фиг. 34).

Этот наблюдатель видит, что за то время, пока сигнал двигался в сторону зеркала, последнее сместилось, равно как сместились источник и приемник к моменту возвращения сигнала. Поэтому импульс распространяется по диагональной линии. Без всяких выкладок очевидно, что с точки зрения неподвижного наблюдателя отрезок времени между двумя событиями - излучением импульса и его приемом - удлинится, так как пройденное сигналом расстояние стало больше, а скорость, являющаяся скоростью света, не зависит, мы условились, от движения наблюдателя. Насколько удлинится временной отрезок, можно узнать с помощью расчетов, сходных с расчетами, проведенными при анализе опыта Майкельсона - Морли. В результате получим, что отрезок времени между событиями с точки зрения неподвижного наблюдателя равен

Таким образом, с точки зрения неподвижного наблюдателя любые часы в движущейся системе, основанные на излучении и приеме световых импульсов, идут медленнее, так как период их колебаний удлиняется. Так, например, если скорость составляет половину скорости света, т. е.

то промежуток времени, равный

в движущейся системе, в неподвижной системе станет равным

При желании неподвижный наблюдатель мог бы заявить движущемуся: «Ваши часы идут медленнее: временной промежуток между двумя событиями, на котором основаны ваши часы, слишком длинен». Однако движущийся наблюдатель мог бы с таким же успехом сказать: «Мои часы верны. Это ваши часы идут медленнее», потому что с его точки зрения (если он согласен с предположениями Эйнштейна) он покоится, а так называемый неподвижный наблюдатель движется с такой же скоростью в противоположную сторону.

Прежде чем спор разгорится, отметим, что все, о чем здесь говорилось, является по существу вопросом определения. Если одному из наблюдателей не нравится новое соглашение, он волен вернуться к старому (позднее мы обсудим и такую возможность). Однако мы не можем гарантировать, что старое соглашение окажется столь же удобным и плодотворным, как и новое. Фактически мы определили, следуя Эйнштейну, промежуток времени как расстояние, деленное на скорость света. Мы согласились под давлением экспериментальных фактов, что скорость света одинакова для всех наблюдателей. Кроме того, в заданной системе отсчета мы использовали положения геометрии Евклида при сложении отрезков. Если мы согласимся со всем этим, у нас не останется больше выбора. Мы вынуждены будем тогда признать, что временные отрезки кажутся различными для двух наблюдателей.

Возможно сердитое возражение: «Вы придумали весьма забавные часы, используя дорогие источники, приемники и световые сигналы. Я следил за вашими рассуждениями и согласен с вашими выводами. Но предположим, что мы решили облегчить жизнь налогоплательщикам и стали использовать просто хорошие старомодные часы с

маятником, наручные или даже песочные часы. Сможете ли вы в этом случае доказать, что промежуток времени между двумя отклонениями маятника (или промежуток между двумя положениями горки песка в часах) будет различным для двух наблюдателей?»

Мы предлагаем два ответа. Первый ответ довольно изящный. Он опирается на принцип относительности: «Не только в механике, но и в электродинамике никакие свойства явлений не соответствуют понятию абсолютного покоя и даже, более того, они ведут к предположению, что для всех координатных систем, для которых справедливы уравнения механики, справедливы те же самые электродинамические и оптические законы... Это предположение (содержание которого в дальнейшем будет называться «принципом относительности») мы намерены превратить в предпосылку...» . Или «...законы, по которым изменяются состояния физических систем, не зависят от того, к которой из двух координатных систем, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, эти изменения состояния относятся» . Либо, перефразируя слова Пуанкаре: в природе существует заговор, не позволяющий нам выяснить наше абсолютное движение относительно эфира. Если мы согласимся с этими утверждениями, характеризующими так называемый принцип относительности, мы будем вынуждены признать, что все часы - балансирные, маятниковые или любые другие - должны так изменять свой ход, чтобы он согласовывался с ходом только что рассмотренных световых часов.

Допустим, что этого не произойдет. Предположим, у нас есть чрезвычайно дорогие швейцарские часы ручной работы, которые отсчитывают абсолютное и точное время. И предположим, что мы сравниваем показания этих часов с показаниями наших световых часов, ход которых столь очевидно зависит от их перемещения (фиг. 35).

Фиг. 35. Сравнение световых часов с часами, измеряющими «истинное время». Если бы ход этих двух часов не совпадал, то можно было бы в нарушение принципа относительности определить абсолютную скорость.

Тогда, измеряя разность хода этих двух часов, мы смогли бы определить свое движение относительно эфира. Например, если бы скорость хода световых часов составляла 0,87 скорости хода часов «истинного времени», мы смогли бы заключить, что

«Именно так и должно случиться, - говорит наш оппонент, - ведь если немного подумать, световые часы обладают массой дефектов». «Позвольте вам напомнить, - сражаем мы его,- что подобный опыт есть просто еще одна попытка определить свое абсолютное движение. Если бы нам удалось это, мы тем самым раскрыли бы заговор природы, который лишал нас возможности, противоречащей принципу относительности и огромному числу опытных данных, полученных в девятнадцатом веке, а также прямо противоречащей результатам опыта Майкельсона - Морли; ведь в этом опыте, можно считать, сравнивался ход двух световых часов: в одних луч двигался перпендикулярно, а в других - параллельно направлению движения. Если бы эти часы шли по-разному, мы обнаружили бы это при повороте прибора. Тем не менее опыт Майкельсона - Морли (проведен ли он на суше, в море или в воздухе) всегда дает один и тот же нулевой результат, свидетельствуя о том, что эти часы идут такт в такт».

Наш оппонент молчит, но мы не уверены, что нам удалось его убедить. Если он согласится с принципом относительности, с постоянством скорости света и эйнштейновским определением промежутка времени как пути светового сигнала, деленного на скорость света, то он вынужден будет признать, что длина временного промежутка между двумя событиями, происходящими в различных точках пространства, различна для двух наблюдателей, находящихся в разных системах отсчета. Далее, он мог бы признать, что в случае световых часов ему понятно, почему это происходит. Ход остальных часов должен согласовываться с ходом световых часов на основании принципа относительности.

Однако наш оппонент все же печален. «Как же так происходит? Можно ли это проанализировать и как-то понять?» Мы спускаемся с Олимпа. Дать точный анализ довольно трудно, так как часы - весьма сложный механизм, однако дать качественное объяснение можно. Вспомним, чем занимался до Эйнштейна Лорейц. Предположим, что любые часы состоят из твердых тел, атомов и т. д., которые удерживаются вместе с помощью электрических сил. Но из уравнений Максвелла мы знаем, что электрические силы зависят от движения. При движении заряженных частиц появляются магнитные силы, которые отсутствовали, когда заряды покоились. Поэтому при движении тел равновесные положения отдельных частиц могут измениться. И поэтому мы можем по крайней мере представить себе, что при движении сложных часов (с точки зрения неподвижного наблюдателя, относительно которого часы движутся) изменяются внутренние силы, в результате чего искажаются равновесные положения атомов, а всевозможные балансиры, маятники и прочее, из чего состоят часы, движутся с иными скоростями, причем такими, что ход самих часов совпадает с ходом световых часов.

Такое объяснение хоть и возможно, но оно не столь изящно, так как отвергает право наблюдателя, имеющего наручные часы, считать свое время ничуть не хуже времени в любой другой системе отсчета, а

это составляет сущность того духовного освобождения, которое принесла нам теория относительности. В принципе мы можем сохранить Понятие абсолютного времени. Но оно будет просто обузой, так как местное время в любой равномерно движущейся системе отсчета ничуть не хуже местного времени в другой равномерно движущейся системе. Предпочитать время, измеренное в одной системе отсчета, времени, измеренному в другой системе, равносильно утверждению, что Солнце, а не, скажем, Сириус, является центром Вселенной.

Рассуждения, касающиеся наручных часов, содержат одну тонкость, которую следует подчеркнуть. Лоренц предполагал, что силы неэлектрического происхождения, действующие между отдельными частями наручных часов, при переходе от неподвижной к движущейся системе отсчета преобразуются так же, как электрические силы. Другими словами, характер изменения электрических сил, подчиняющихся уравнениям Максвелла, может служить в качестве образца поведения силовых систем при переходе от неподвижной к движущейся системе отсчета. Если бы так не происходило, то положения равновесия отдельных часовых элементов изменились бы несогласованно и нельзя было бы утверждать, что ход часов совпадает с ходом световых часов. Фактически поведение электромагнитных сил Максвелла показывает, как должны преобразовываться силовые системы, чтобы часы шли согласованно.

Нас могут спросить: «Правильно или нет преобразуются ньютоновские силы, например гравитационные, да и сами уравнения Ньютона?» Мы отвечаем: «Нет, неправильно». Поэтому либо уравнения Ньютона верны, а неверен принцип относительности, либо наоборот. Эйнштейн и Лоренц встали на вторую точку зрения. Тем самым они потребовали: все уравнения физики должны быть записаны в таком виде, чтобы принцип относительности не нарушался. Если уравнения не удовлетворяют этому требованию, их необходимо изменить.

Конечно, такая точка зрения может оказаться и неверной. Однако мы можем теперь уверенно констатировать, что она оказалась чрезвычайно плодотворной. Позже мы подробно рассмотрим вопрос о том, как изменяются уравнения Ньютона при согласовании их с принципом относительности, сейчас же мы только отметим, что эти новые уравнения прекрасно согласуются с экспериментом. Настолько прекрасно, что эти релятивистские уравнения стали теперь частью инженерных расчетов, проводящихся при конструировании установок, в которых частицы движутся со скоростями, близкими к скорости света.

«Что-то, известное одному богу»

Вывод о том, что в движущейся системе время замедляется, кажется довольно странным, но он имеет исключительно важное практическое значение. Наблюдая события, происходящие в движущейся мимо нас системе, мы видим, что эти события случаются реже, чем в случае, когда система покоилась. Время есть промежуток между событиями,

а измерение времени состоит в определении количества единичных промежутков, укладывающихся в измеряемом промежутке. Рассмотрим два последовательных биения сердца. Пусть эти два события наблюдает владелец сердца и фиксирует определенный временной промежуток между ними, например 1 с. Наблюдатель же, движущийся мимо, отмечает, например, 2 с Далее, человеческая жизнь состоит из определенного числа биений сердца. Неподвижный наблюдатель насчитает за свою жизнь такое же количество биений своего сердца, как и движущийся наблюдатель, хотя последнему будет казаться по его часам, что неподвижный владелец сердца прожил вдвое более долгую жизнь. То же самое справедливо для любого другого процесса, например для промежутка времени между вспышкой взрывателя и взрывом, между одним отклонением маятника и следующим.

Одно из удобств наших новых представлений, приводящих к признанию замедления времени, состоит в том, что промежутки времени между любыми событиями изменяются одинаковым образом. Поэтому у нас есть выбор - либо считать, что время абсолютно (одно и то же в движущейся и неподвижной системах отсчета), но все происходит медленнее в движущейся системе, либо полагать, что в движущейся системе изменяется сам временной промежуток. Наблюдения замедления времени стали теперь обыденными. Без преувеличения можно сказать, что понятие замедления времени столь же привычно для современного физика, как разводной ключ или отвертка для автомобильного механика.

Поразительный пример замедления времени представляет распад мюона (т. е. мю-мезона) - отрицательно заряженной частицы (ее заряд равен заряду электрона) с массой, в 207 раз превышающей массу электрона. Для мюона так называемое время полураспада составляет величину порядка с. (Это означает, что частица распадается на что-то другое таким образом, что за время с остается только половина всех первоначальных частиц. Через с распадутся три четверти частиц и т. д.) Известно, что мюоны образуются в верхней атмосфере, на высоте порядка 106 см над поверхностью Земли, под действием космического излучения. Если после образования они двигались бы даже со скоростью света (быстрее они лететь не могут) в соответствии с дорелятивистскими представлениями, то средний путь, на котором половина из них распадается, равнялся бы произведению их времени жизни с на скорость, равную скорости света:

На пути в распалось бы три четверти частиц; на пути в см - семь восьмых и т. д. Поэтому к поверхности Земли, лежащей на см ниже уровня образования мюонов, долетело бы очень мало частиц. Тем не менее у поверхности Земли их наблюдают в значительно

большем количестве, чем можно было бы ожидать исходя из времени полураспада частиц порядка с.

В действительности это время другое. Отрезок времени с есть половина времени жизни мюона (отрезка времени между двумя событиями - рождением и распадом частицы) с точки зрения наблюдателя, неподвижного по отношению к частице. При желании мы можем использовать этот промежуток в качестве часов. Однако если частица после своего возникновения в верхней атмосфере движется с большой скоростью относительно нас, этот отрезок времени между образованием и распадом с нашей точки зрения значительно удлинится. Его точное значение определяется из выражения

И отсюда заключает, что Земля налетит на него, если в течение с будет двигаться с такой скоростью что

Таким образом, как мюон, так и земной наблюдатель получают одно и то же значение относительной скорости, требуемой для того, чтобы мюон и Земля столкнулись (относительно регистрации факта столкновения им тоже нетрудно договориться).

В этом примере смысл замедления времени проявляется самым прямым и ощутимым образом. Промежуток времени между двумя явлениями, рождением и распадом частицы, изменяется в зависимости от относительного движения частицы и наблюдателя.

Одно из неудобств в профессии физика состоит в том, что на различных вечеринках от вас добиваются ответа на вопросы, связанные с замедлением времени, подобно тому как от врачей ждут рецептов, от психологов - психоанализа, а от хиромантов - угадывания по руке будущих любовных приключений. Однажды в качестве примера замедления времени я попытался рассказать об увеличении временного отрезка между моментами рождения и распада мюона. Слушателем был мой отец, который внимательно следил за ходом моих рассуждений и согласился со всем, кроме окончательного вывода. «Но, - заявил он, смущенно пожимая плечами, - ведь должно же существовать что-то, известное разве что одному богу, что изменяет время жизни твоего мюона». Его логика, как обычно, была неопровержима. Это «что-то, известное одному богу» делает замедление времени ненужным.

Действительно, сложно представить, что при движении объекта с околосветовой скоростью физические процессы начинают протекать для него совершенно необычным образом: сокращается его длина, увеличивается масса, а время замедляется. Сразу после публикации начались попытки дискредитации теории, которые продолжаются и сегодня, хотя прошло уже больше ста лет. Это и неудивительно, ведь вопрос о том, что такое время, издавна волновал человечество и привлекал всеобщее внимание.

Что такое релятивизм

Суть релятивистской механики (она же - специальная теория относительности, далее - СТО) и её отличие от классической ярко выражается прямым переводом её названия: латинское relativus означает «относительный». В рамках СТО постулируется неизбежность замедления времени для объекта при его движении относительно наблюдателя.

Различие данной теории, предложенной Альбертом Эйнштейном, от ньютоновской механики и состоит в том, что все происходящие процессы можно рассматривать только относительно друг друга или некоторого стороннего наблюдателя. Прежде чем описать, в чем заключается релятивистское замедление времени, необходимо несколько углубиться в вопрос становления теории и определить, почему её формулировка вообще стала возможной и даже обязательной.

Истоки теории относительности

К концу XIX века ученые пришли к пониманию, что некоторые экспериментальные данные не вписываются в картину мира, основанную на базе классической механики.

Фундаментальными противоречиями заканчивались попытки совместить механику Ньютона с уравнениями Максвелла, описывающими движение электромагнитных волн в вакууме и сплошных средах. Уже было известно, что свет - это именно такая волна, и он должен рассматриваться в рамках электродинамики, но спорить с наглядной и, главное, проверенной временем механикой было крайне проблематично.

Противоречие, однако, было налицо. Предположим, что перед движущимся поездом закреплен фонарь, который светит вперед. Согласно Ньютону, скорости поезда и света, исходящего из фонаря, должны складываться. Уравнения же Максвелла в этой гипотетической ситуации попросту «ломались». Назревала необходимость совершенно нового подхода.

Специальная теория относительности

Считать, что Эйнштейн придумал теорию относительности, было бы некорректно. В действительности он обращался к работам и гипотезам ученых, трудившихся до него. Однако автор подошел к вопросу с другой стороны и вместо механики Ньютона признал «априори верными» уравнения Максвелла.

Помимо знаменитого принципа относительности (по сути, сформулированного ещё Галилеем, правда, в рамках классической механики), такой подход привёл Эйнштейна к интереснейшему утверждению: скорость света является постоянной во всех системах отсчёта. И именно этот вывод позволяет нам говорить о возможности изменения стандартов времени при движении объекта.

Постоянство скорости света

Казалось бы, утверждение «скорость света является постоянной» не является удивительным. Но попробуйте представить: вы стоите неподвижно и смотрите, как свет удаляется от вас с фиксированной скоростью. Вы летите вслед за лучом, но он продолжает от вас удаляться ровно с той же скоростью. Более того, развернувшись и полетев в противоположную от луча сторону, вы никак не измените скорость вашего удаления друг от друга!

Как такое возможно? Здесь начинается разговор о замедления времени. Интересно? Тогда читаем далее!

Релятивистское замедление времени по Эйнштейну

Когда скорость объекта приближается к скорости света, внутреннее время объекта, согласно расчётам, замедляется. Если же предположить, что параллельно солнечному лучу с аналогичной скоростью двигается человек, время для него перестанет идти вовсе. Существует формула релятивистского замедления времени, отражающая его взаимосвязь со скоростью объекта.

Однако при изучении данного вопроса следует помнить, что ни одно тело, обладающее массой, не может даже теоретически достигнуть скорости света.

Парадоксы, связанные с теорией

Специальная теория относительности является научным трудом и непроста для понимания. Однако интерес общественности к вопросу о том, что такое время, регулярно порождает идеи, на бытовом уровне кажущиеся неразрешимыми парадоксами. Например, следующий пример ставит в тупик большинство людей, знакомящихся с СТО без каких-либо знаний в области физики.

Существует два самолёта, один из которых летит прямо, а второй взлетает и, описав дугу со скоростью, близкой к скорости света, догоняет первый. Предсказуемо оказывается, что время для второго аппарата (который летел с околосветовой скоростью) протекало медленнее, чем для первого. Однако, в соответствии с постулатом СТО, системы отсчета для обоих самолётов равноправны. А значит, время может протекать медленнее как для одного, так и для другого аппарата. Казалось бы, это тупик. Но...

Разрешение парадоксов

В действительности источником такого рода парадоксов служит непонимание механизма работы теории. Разрешить упомянутое противоречие можно, используя известный умозрительный эксперимент.

У нас имеется сарай с двумя дверьми, образующими сквозной проход, и шест, длина которого несколько больше длины сарая. Если мы протянем шест от двери до двери, они не смогут закрыться либо же просто сломают наш шест. Если же шест, влетая в сарай, будет обладать скоростью, близкой к скорости света, его длина уменьшится (напомним: у объекта, двигающегося со скоростью света, длина будет нулевой), и в момент его нахождения внутри сарая мы сможем закрыть и открыть двери, не сломав наш реквизит.

С другой стороны, как и в примере с самолётом, относительно шеста должен уменьшаться именно сарай. Парадокс повторяется, и, казалось бы, выхода нет - оба объекта синхронно сокращаются в длину. Однако вспомним, что всё относительно, и решим задачу при помощи изменения времени.

Относительность одновременности

Когда передний край шеста будет находиться внутри, перед передней дверью, мы можем её закрыть и открыть, а в тот момент, когда шест влетит в сарай полностью, проделаем то же самое с задней дверью. Казалось бы, мы это делаем не одновременно, и эксперимент не удался, но тут и выясняется главное: в соответствии со специальной теорией относительности, моменты закрытия обеих дверей располагаются в одной точке на оси времени.

Это происходит по той причине, что события, происходящие одновременно в одной системе отсчета, не будут одновременны в другой. Релятивистское замедление времени проявляется во взаимоотношении объектов, и мы возвращаемся к абсолютно бытовому обобщению теории Эйнштейна: всё относительно.

Есть ещё одна деталь: равноправность систем отсчета актуальна в СТО, когда оба объекта двигаются равномерно и прямолинейно. Как только одно из тел переходит к ускорению или замедлению, его система отсчета становится единственно возможной.

Парадокс близнецов

Самым знаменитым парадоксом, объясняющим релятивистское замедление времени «по-простому», является мысленный эксперимент с двумя братьями-близнецами. Один из них улетает на космическом корабле со скоростью, близкой к световой, а другой остаётся на земле. Вернувшись, брат-космонавт обнаруживает, что сам он постарел на 10 лет, а его брат, оставшийся дома - на целых 20.

Общая картина уже должна быть ясна читателю из предыдущих объяснений: для брата на космическом корабле время замедляется, поскольку его скорость близка к скорости света; систему отсчёта относительно брата-на-земле принять мы не можем, поскольку она окажется неинерциальной (перегрузки испытывает только один брат).

Отметить же хочется другое: до какого бы градуса в споре ни доходили оппоненты, факт остается фактом: время в абсолютном его значении остается постоянным. Сколько бы лет брат ни летал на космическом корабле, стареть он продолжит ровно с той скоростью, с которой идёт время в его системе отсчета, и второй брат будет стареть ровно с той же скоростью - разница обнаружится только при их встрече, и ни в каком другом случае.

Гравитационное замедление времени

В заключение следует отметить, что существует второй вид замедления времени, связанный уже с общей теорией относительности.

Ещё в XVIII веке Митчеллом было предсказано существование эффекта красного смещения, заключающегося в том, что при перемещении объекта между областями с сильной и слабой гравитацией время для него будет изменяться. Несмотря на попытки изучения вопроса Лапласом и Зольднером, полноценную работу по данной теме представил только Эйнштейн в 1911 году.

Данный эффект не менее интересен, чем релятивистское замедление времени, но он требует отдельного изучения. И это, как говорится, уже совсем другая история.