Время и его феномен
Когда люди придумали время?
Первобытному человеку время было, в сущности, безразлично. Он жил одним днем. Завтра для него могло вообще не наступить. Жизнь в целом – и его жизнь в частности – была ничтожна и беззащитна перед жестокой стихией тогдашнего мира.
Тем не менее, по мере своего исторического взросления и развития, Человек разумный начал понимать, что время – это не однородная масса примитивного бытия, а некая загадочная субстанция, состоящая из чередования дней и ночей, сухих и влажных сезонов, из безмятежных мгновений счастья после удачной охоты и ужаса возможной смерти в любой момент. Человек начал обозначать свои прожитые дни зарубками на копье или в уголке пещеры, а заодно учился их считать. Все это мало-помалу воспитывало в нем философа, поскольку время – это философская категория.
Так продолжалось десятки тысяч лет, пока не появились первые государства и религии, потребовавшие от человечества каким-то образом упорядочить свою жизнь и усложнившуюся хозяйственную деятельность. Люди поняли, что решающее значение здесь имеет время и его учет. Строго по времени священники должны были читать свои молитвы, и так же строго земледельцам нужно было знать сроки посевной и уборки урожая.
Мы сейчас живем в мире, где время решает все. Наносекунды требуются для проведения электронной банковской транзакции, от которой может зависеть жизнь тысяч и даже миллионов людей; минутами исчисляется пунктуальность деловых встреч и транспортных расписаний; годы требуются для перелета научного спутника на край галактики, где встреча с новой планетой выверена до секунды.
Первое исчисление часов
Деление дня на 24 часа пришло к нам от древних египтян. Они отвели световому дню 10 часов, которые отмеряли с помощью такого устройства, как солнечные часы, и добавили к ним по сумеречному часу в начале и в конце дня.
Ночное время было разделено на 12 часов, исходя из наблюдений за звездами. У египтян существовала система из 36 созвездий, так называемых деканов, которые по очереди появлялись на востоке ночного неба. Каждый очередной декан был виден на 40 минут позже предыдущего. На основании этого были созданы таблицы, помогавшие людям определять время ночью, наблюдая за деканами. Подобные таблицы были найдены внутри древнеегипетских саркофагов. По всей видимости они предназначались для того, чтобы мертвые также могли определять свое загробное время.
В египетской системе продолжительность дневного и ночного времени была неравной и менялась в зависимости от времени года. Летом дневные часы были длиннее, чем ночные. Зимой исчисление часов отличалось от летнего.
Систему деления часов и минут на 60 придумали вавилоняне, у которых была склонность использовать числа с основанием 60. Нам достались от них не только часы и минуты, кратные 60, но и разбиение круга на 360 частей или градусов.
Сколько дней в неделе
Уже никогда не узнать, кто был тот первый человек, попытавшийся структурировать измерение времени. Возможно, это была группа очень мудрых по тем временам людей. Но нам известно, что уже в 1500 г. до н.э. древние египтяне использовали простые солнечные часы, и для своего удобства размечали день на более короткие отрезки.
Знакомое нам деление недели на семь дней восходит к вавилонянам и иудеям. Древние римляне во время Римской империи использовали восемь дней, включая один торговый, когда люди покупали и продавали различные товары. В начале 4 века нашей эры римский император Константин сделал христианство государственной религией, и с того момента была официально принята семидневная неделя.
Время Древнего Китая
Наиболее наглядно большие массивы времени видны по календарям. Самые ранние археологические свидетельства указывают на появление китайских календарей в период около 2000 лет до нашей эры. Они представляли собой 12-месячный год с периодическим появлением в нем 13-го месяца. При этом древние китайские записи еще 3000 лет до нашей эры утверждали то, что календарный год состоял из 366 дней в зависимости от движений Солнца и Луны.
За долгий период наблюдений китайские астрономы заметили, что их календарь неточен, и ко второму веку нашей эры им стало окончательно ясно, что он набирает большую погрешность каждые 300 лет. Эта проблема называется прецессией. В пятом веке нашей эры китайский ученый Цзу Чун-чжы создал первый календарь, в котором учитывалась прецессия, а наиболее полный составлен во времена династии Тан (618-907 г.г. н.э.), намного опередивший развитие астрономической науки этого направления в Европе.
Водяные, солнечные и песочные часы
Водяные часы. Такие устройства впервые появились в древнем Китае примерно за 2000 лет до нашей эры. Затем их конструкция через Персию попала к древним египтянам и – далее – к древним грекам. У греков они назывались клепсидрой и применялись с целью отсчета ночных часов. Для измерения времени в них использовалась вода. Обычная емкость наполнялась водой, и та из нее затем равномерно истекала. Уровень воды медленно скользил по меткам, и можно было в буквальном смысле видеть течение времени.
Еще раньше, и также в Китае, люди изобрели огневые часы. Они представляли собой свечу с нанесенными рисками. Свеча медленно обгорала, и по оставшимся рискам можно было судить о количестве прошедшего времени. В Европе такие часы не нашли широкого применения.
Солнечные часы были придуманы египтянами и усовершенствованы греками, а чуть позже их уже переняли римляне. Но подобный инструмент был эффективен только днем при свете солнца. Чтобы восполнить этот технологический пробел, римляне стали в комбинации с солнечными использовать водяные часы, которые они калибровали днем по первым. Таким образом, было возможно измерять время, даже когда солнце не светило, а также ночью или в пасмурные дни.
С древности известны и песочные часы. Это – одна из самых первых часовых конструкций. Они состояли из двух полых стеклянных колб, соединенных между собой узким горлышком, через которое медленно просыпался мелкий песок из верхней колбы в нижнюю. Такие часы скорее были таймером, рассчитанным на определенное время. В античности они, например, активно использовались в Римском сенате с целью ограничения длины речей сенаторов. Сейчас находят применение в основном в медицине для выдержки времени различных процедур.
Маятник – сердце часов
В XVII веке часы стали самостоятельным научным инструментом, когда появилась конструкция маятниковых часов. Маятниковые часы были придуманы благодаря наблюдению Галилея, которое он сделал в соборе Пизы, в годы студенчества. Подвешенный светильник раскачивался взад и вперед с постоянной по времени регулярностью, что и легло в основу конструкции новых часов.
Шедевром часового механизма был морской хронометр, изобретенный Джоном Гаррисоном в Англии в XVIII веке. Он предназначался для измерения времени с высокой степенью точности на борту корабля, чтобы определять долготу в открытом море. Маятниковые часы не подходили для этой цели из-за погрешности, которую давало движение корабля.
Часы атомные и лазерные
Принципы измерения времени радикально изменились благодаря разработке атомных часов в 1950-х годах ХХ века. Это позволило определять время по невиданно высокому до сих пор эталону точности.
Изобретение лазера в 1960 году навсегда изменило сам подход к измерению времени. Лазер способен генерировать импульсы длительностью в несколько аттосекунд, то есть – 10⁻¹⁸ секунды.
Сегодняшнее время определяется уже не секундой, как можно было бы ожидать, равной 1/86 400 от целого дня. Вместо этого мы используем атомную частоту через так называемый «цезиевый стандарт». То есть, сейчас одна секунда составляет 9 192 631 770 циклов электромагнитного излучения, которые требуются атому цезия-133 для перехода из одного энергетического состояния в другое.
Феномен времени
Итак, выше была представлена техническая часть учета и использования времени. Теперь попробуем рассмотреть феномен времени с научной, фантастической и психологической сторон.
В начале ХХ века великий физик Альберт Эйнштейн в своей теории относительности показал зависимость течения времени от скорости движения объекта. Чем выше скорость объекта, тем сильнее замедляется для него течение времени. Правда, в сравнении с другим объектом, относительно которого движется первый. При скорости первого объекта относительно второго равной скорости света, его время, теоретически, должно остановиться вовсе.
Однако, такое невозможно, опять же, исходя из теории относительности. А именно: при максимальном приближении объекта к скорости света, до бесконечности растет его масса. Летящему в космической пустое объекту неоткуда взять столько энергии, чтобы разогнать постоянно растущую массу до такого скоростного предела. Только фотон света способен лететь со скоростью света, поскольку он не обладает массой, и для поддержания скорости ему не требуется внешний источник энергии. Время для фотона вообще равно нулю, то есть, оно отсутствует. Он может лететь во вселенной миллиарды лет, но для него самого за это время не пройдет и секунды. Скорость света – максимальная скорость в природе. Превысить ее не может ничто.
Как это продемонстрировать, если бы такая возможность вдруг стала реальной в наших условиях? Классический пример из учебника физики.
Предположим, человечество изобрело способ передвижения со скоростями, близкими к скорости света, и запустило корабль с космонавтами к планете, отдаленной от Земли на 10 световых лет. В такой истории вполне возможна ситуация, что по их возвращении на Земле пройдут обычные 20 лет, а для космонавтов полет продлится, например, неделю или две в зависимости от близости их скорости к световой. При этом, на самом корабле время будет протекать в обычном режиме, и космонавты даже не заметят этого феномена.
Идем дальше. Если допустить, что некий объект смог бы разогнаться быстрее скорости света, то теоретически время для него должно будет пойти вспять. То есть, такой объект был бы способен проникать в прошлое. Увы, это противоречит теории относительности Эйнштейна. Если бы такое было возможно, то к нам наверняка уже прилетели бы какие-нибудь миссионеры из будущих сверхразвитых цивилизаций. Однако, такого не происходит.
Время юных и время стариков
Люди, прожившие примерно половину своей жизни или чуть больше, единодушно с печалью в голосе отмечают, что время для них побежало быстрее, чем в молодости, и уж тем более быстрее, чем в детстве. Что же произошло с их временем? Или это просто искаженное ощущение? Может быть, как в теории относительности, стала замедляться скорость их жизни, и это вызвало ускорение их времени? Если так, то, образно говоря, корабль детской жизни мчится со скоростью, близкой к скорости света, и жизнь кажется юному существу просто необъятной и бесконечной, как космос, когда от одной новогодней елки до другой проходит целая вечность.
Биологи объясняют этот феномен более приземленно – замедлением работы мозга у людей в возрасте. То есть, та же самая зависимость от скорости, только вместо физической здесь выступает абстрактная скорость взаимодействия мозговых нейронов. Пожилые люди, участвовавшие в опытах на ощущение времени, отводили одной реальной минуте 70, 80 и даже 100 секунд своего внутреннего субъективного времени, тогда как дети – всего 20-30 секунд.
Самый простой пример различного восприятия времени известен каждому: когда опаздываешь – время мчится; когда ждешь – мучительно тянется.
Время бессмертия
Это провокационная тема. Она предполагает такую степень долголетия, которая близка к бессмертию. Физически это невозможно. Пока. Но, может быть, человечество найдет способы продлить жизнь настолько, что она станет как угодно долгой?
При этом встанет множество вопросов. Будет ли это благом или наказанием? Способен ли человек морально вынести ношу своего бессмертия? Даже при условии прекрасного здоровья на сотни лет, возможно ли для человеческой психики безболезненное восприятие бесконечной череды событий, смены эпох, лиц, поколений? Не устанет ли человек жить, и не захочет ли в какой-то момент добровольно отказаться от бремени жизни? Ответов нет, и слава богу! – чтобы не роились в головах глупые мысли.
Et in fine
Тем временем наши познания о времени медленно, но верно продолжают идти дальше во времени (простите за каламбур), и нам потребуется еще бесконечное количество времени, чтобы хоть чуть-чуть приблизиться к пониманию того, что же это такое – время.
