Что такое дискретное время в географии
Декретное время
Декре́тное вре́мя — система исчисления времени «поясное время плюс один час». Применялось с 16 июня 1930 года до 31 марта 1991 года в СССР, с 19 января 1992 года до 27 марта 2011 года в РФ, в настоящее время применяется в ряде стран СНГ.
Содержание
Терминология
Декре́тное вре́мя является одним из способов использования в стране или на какой-либо территории такого времени, которое опережает «своё время» (время своего географического часового пояса) на один час.
История
В СССР
Постановлением СНК СССР от 16 июня 1930 года на территории СССР с формулировкой «в целях более рационального использования светлой части суток и перераспределения электроэнергии между бытовым и производственным потреблением» возвращение к «зимнему времени» было отменено. Таким образом, переведённое весной на час вперед время осенью того же года обратно возвращено уже не было, и страна, таким образом, продолжила жить в летнем времени. Такое время, постоянно опережающее поясное на один час, и получило название «декретного».
Со временем, на территории ряда автономных республик, краёв и областей РСФСР постепенно стало применяться время соседнего (более западного) часового пояса, что было эквивалентно отмене декретного часа на этих территориях. К 1972 году декретное время было отменено [1] в Дагестанской, Кабардино-Балкарской, Калмыцкой, Марийской, Мордовской, Северо-Осетинской, Татарской, Чечено-Ингушской и Чувашской АССР, Краснодарском и Ставропольском краях, Архангельской, Владимирской, Вологодской, Воронежской, Горьковской, Ивановской, Костромской, Липецкой, Рязанской, Тамбовской, Пензенской, Ростовской и Ярославской областях (то есть, во всём 3 часовом поясе, кроме Удмуртской АССР, Астраханской, Волгоградской, Кировской, Куйбышевской, Саратовской и Ульяновской областей), а также в Коми АССР, Ненецком национальном округе (4 часовой пояс), Тюменской области (5 часовой пояс), на востоке Красноярского края (6 часовой пояс) и на части территории Магаданской области, прилегающей к Камчатке (11 часовой пояс).
C 1 апреля 1981 года на территории СССР вводится [2] летнее время, опережающее поясное уже на 2 часа (то есть ещё на 1 час по сравнению с декретным). В период с 1982 по 1986 год решением правительства СССР в 30 областях и автономных республиках РСФСР стало применяться время не своего, а соседнего (более западного) часового пояса, что было эквивалентно отмене декретного времени на этих территориях. В 1988—1990 гг. по решению республиканских властей декретное время было отменено в республиках Советской Прибалтики, на Украине, в Белоруссии и Молдавии.
В России
В связи с отменой в России перехода на «зимнее» (поясное) время с осени 2011 года полностью повторяется ситуация 1930 года, фактическое время во многих регионах опережает поясное уже на два часа. Последнее утверждение применимо далеко не ко всей территории страны, поскольку из-за повсеместного сдвига на восток границ административных часовых поясов России в 1960-х—2010-х годах, сейчас на значительных территориях (большая часть центральных регионов Европейской части России, Западная Сибирь, восток Красноярского края, Камчатка и т. д.) используется время, опережающее поясное лишь на один час (то есть время, фактически эквивалентное бывшему декретному времени), а на некоторых территориях (Республика Коми, Ненецкий автономный округ, восток Чукотки) используется и обычное поясное время.
По новому закону «Об исчислении времени» вводится новое часовое деление (вместо административных часовых поясов — административные часовые зоны без ссылок на бывшие часовые пояса), и понятие декретное время выводится из обращения.
В других странах
В 1992 году возврат к использованию декретного времени был осуществлён также в Грузии, Армении, Азербайджане, Казахстане и странах Средней Азии. С 1993 по 1996 годы действовало на территории Республики Крым. Белоруссия фактически вернулась к использованию декретного времени с осени 2011 года. Декретное время не восстанавливалось в Эстонии, Латвии, Литве, на Украине, в Молдавии, Приднестровье.
Использование времени соседнего часового пояса является распространённой практикой среди стран западной Европы (см. центральноевропейское время) и северной Африки (Алжир, Ливия, Судан). Что касается именно декретного времени (системы исчисления времени «поясное время плюс один час»), то в настоящее время оно действует в Абхазии, Азербайджане, Армении, Белоруссии, Грузии, Казахстане, Киргизии, Нагорно-Карабахской Республике, Туркмении и Южной Осетии.
Декретное время
Подобный порядок исчисления времени действовал в ряде регионов страны также в период с 1 июля 1919 по 1 мая 1924 года, когда ещё имел хождение такой вид правового акта, как декрет. По нынешним представлениям декретное время (как и поясное время) в СССР и в России соответствует англоязычному понятию standard time.
Декретное время официально отменялось в 1991 году, но было восстановлено в России и в ряде стран бывшего СССР в 1992 году. Официально такой порядок исчисления времени действовал до 2011 года, но фактически он продолжает действовать в большинстве российских регионов. В период официального действия декретного времени некоторые регионы фактически отменяли его, переходя на время соседнего западного часового пояса, или, наоборот, получали приращение ещё один час, переходя на время соседнего восточного пояса, — в обоих случаях новое время тоже могло называться декретным.
Понятие декретное время в России фактически выведено из официального употребления в гражданской сфере (сохранилось в российской космонавтике) в связи с законодательным введением в 2011 году понятия местное время.
Связанные понятия
Европа охватывает 7 основных часовых поясов (от UTC−01:00 в UTC+05:00), не считая перехода на Летнее время (4 из них можно увидеть на карте справа, один не вместился на карте и находится западнее, этот часовой пояс используется на Азорских островах, и часовые зоны, которые используются в таких регионах, как Грузия, Азербайджан, Европейская часть России, Казахстан). Большинство европейских стран используют Летнее время. См. Летнее время в Европе для GMT.
Владивосток — исторический и культурный центр Приморья России. Город был основан как военный пост Владивосток (от «владеть Востоком») в 1860 году, в 1880 году получил статус города. С 1888 года — административный центр Приморской области, с 1938 года — Приморского края.
Китайская Народная Республика — государство, провозглашённое 1 октября 1949 года в Пекине.
В долине Нила был создан календарь, просуществовавший вместе с Египетской цивилизацией около 4-х тысячелетий. Происхождение этого календаря связано с Сириусом — яркой звездой тропического небосвода. Промежуток времени между двумя гелиакическими восхождениями Сириуса, совпадающими в Древнем Египте с летним солнцестоянием и предшествующими разливу Нила, составляет 365,25 суток. Однако в длину своего года египтянами было положено целое число дней — 365. Таким образом, за каждые 4 года сезонные явления.
Декретное время
Из Википедии — свободной энциклопедии
Декре́тное вре́мя — порядок исчисления времени «поясное время плюс один час», установленный в СССР в 1930—1931 годах. Порядок был установлен тремя постановлениями правительства.
Подобный порядок исчисления времени действовал в ряде регионов страны также в период с 1 июля 1919 по 1 мая 1924 года, когда ещё имел хождение такой вид правового акта, как декрет. По нынешним представлениям декретное время (как и поясное время) в СССР и в России соответствует англоязычному понятию standard time.
Декретное время официально отменялось в 1991 году, но было восстановлено в России и в ряде стран бывшего СССР в 1992 году. Официально такой порядок исчисления времени действовал до 2011 года, но фактически он продолжает действовать в большинстве российских регионов. В период официального действия декретного времени некоторые регионы фактически отменяли его, переходя на время соседнего западного часового пояса, или, наоборот, получали приращение ещё один час, переходя на время соседнего восточного пояса, — в обоих случаях новое время тоже могло называться декретным.
Понятие декретное время в России фактически выведено из официального употребления в гражданской сфере (сохранилось в российской космонавтике [⇨] ) в связи с законодательным введением в 2011 году понятия местное время.
ВЫЧИСЛЕНИЕ МЕСТНОГО, ПОЯСНОГО И ДЕКРЕТНОГО ВРЕМЕНИ ДЛЯ ЗАДАННОГО ПУНКТА
При решении многих задач астрономии необходимо знать местное время, которое лежит в основе всех астрономических наблюдений.
Местное время – это время на данном географическом меридиане, например, в г.Белгороде. Этот меридиан имеет свое местное время. Он может быть звездным, истинным солнечным и средним солнечным. Все эти времена имеют некоторые общие особенности. Рассмотрим их применительно к местному среднему солнечному времени Тм, отсчет которого ведется от меридиана средней полуночи.
Рис. 1 Местное среднее солнечное время
Рассмотрим зависимость между временем и долготой места. Местное время тесно связано с долготой места. Следовательно, между временем и долготой места существует определенная зависимость, которую можно установить на основании суточного вращения Земли. За сутки Земля делает полный оборот на 360° относительно той точки небесной сферы, по которой определяется время. Исходя из этого, можно вывести следующую зависимость между временем и долготой места: 360°=24 ч; 15°= 1ч; 15’= 1мин; 15″= 1с; 1° = 4мин; 1′ = 4 с; 1″ = 1/15 с.
Эта зависимость справедлива как для солнечного, так и для звездного времени, т. е. для любой системы измерения времени. Она позволяет долготу места выражать во времени и, наоборот, время выражать в единицах дуги и значительно упрощает решение многих практических задач авиационной астрономии.
Поясное
Определение поясного времени в заданном пункте. Система поясного времени позволяет легко определять поясное время в любом пункте. Между поясным временем и часовыми поясами имеется определенная зависимость. Разность поясных времен двух пунктов равна разности номеров часовых поясов, т. е.
где N1 и N2 — номера часовых поясов; Тп1и Тп2 — поясное время в этих часовых поясах. Указанное соотношение позволяет определять поясное время в заданном пункте по известному поясному времени другого пункта.
Поясное время в заданном пункте определяется по формуле
где Δ N — разность номеров часовых поясов данных пунктов.
Указанная разность прибавляется к известному поясному времени, если пункт, время которого определяется, расположен к востоку от пункта, время которого известно, а если к западу — вычитается.
Декретное
декретным временем Тд называется поясное время, увеличенное на один час. Декретное время было введено с целью более полного использования населением в летний период солнечного света и экономии топлива и электроэнергии, расходуемых на искусственное освещение.
До второй половины XIX в. Потребности общества вполне удовлетворялись счетом времени по среднему меридиану данного населенного пункта. Но с развитием железных дорог, телеграфной и телефонной связи такой счет времени стал неудобен. Так, в США, территория которых значительно простирается по долготе, к 1883 г. на железных дорогах насчитывалось 75 разных систем исчисления времени. На узловых станциях там нередко выставляли трое часов: одни – для поездов, идущих на запад, другие – для поездов, идущих на восток, и третьи – для местного пользования. Необходим был способ счета времени, исключающий этот разнобой, причем способ общий для всей Земли.
Поясное время Тп измеряется средними сутками, началом отсчета которых является средняя полночь на меридиане с долготой 15 о * nк востоку Гринвича (п – номер часового пояса). При пересечении границ часовых поясов время изменяется ровно на 1 ч, следовательно, минуты и секунды времени на протяжении всех часовых поясов соответствуют минутам и секундам всемирного времени
или с учетом формулы между местным истинным временем и истинным Гринвичским временем: m⨀=M⨀±lOstW
Впервые поясное время было введено по проекту С. Флеминга в США в 1883 г. 1 октября 1884 г. Международная конференция в Вашингтоне приняла решение о введении поясного времени в ряде стран. В нашей стране поясное время введено с 1 июля 1919 г. На территории РФ расположено 11 часовых поясов (с +3 до +12, без +5).
По проекту С. Флеминга границы часовых поясов должны проходить по географическим меридианам, но это требование соблюдается лишь в открытых морях и в необжитых районах. Строгое повсеместное соблюдение такого условия привело бы к тому, что на территории одного района или даже одного города было бы разное время. Поэтому в действительности границы часовых поясов проходят горным хребтам, крупным рекам, сообразуясь с путями сообщений, природными и экономическими особенностями местности. При этом стараются по возможности объединить по времени районы, тяготеющие друг к другу в хозяйственном отношении. Так, например, Москва по долготе расположена в 3-м и 4-м часовых поясах, но целиком включена в 4-м часовом поясе.
Вследствие отклонения границ часовых поясов от положения географических меридианов, местное среднее время какого-либо пункта может отличаться от поясного и больше, чем на полчаса. Границы часовых поясов из-за изменений экономических и административных связей время от времени регулируется. Последнее уточнение границ часовых поясов было весной 1982 г. Теперь в нашей стране границы часовых поясов совпадают с административными границами республик, краев, областей и районов. Часовые пояса имеют особое значение для Единой энергосистемы. Они обеспечивают разнесение максимумов нагрузки за счет сдвига во времени циклов работы энергоемких территориальных комплексов. Это существенно облегчает работу Единой энергосистемы и позволяет снизить ее пиковую мощность.
Летом световой день длиннее, чем зимой. Следовательно, в летнее время расходуется меньше электроэнергии на искусственное освещение. Чтобы более полно использовать светлое время сутокдля работы, в некоторых государствах, например в США, Англии, Франции, а также ряде других западноевропейских стран, на период с апреля по октябрь стрелки часов переводят на 1 ч особым распоряжением (декретом) правительства. Осенью стрелки часов возвращают к показаниям поясного времени.
Летнее время неоднократно вводилось и в нашей стране. В сентябре 1930г. по окончании периода летнего времени в СССР стрелки часов обратно не перевели. Особым декретом правительства было принято решение о введении, вплоть до особого распоряжения, круглогодичного стабильного времени, отличающегося от поясного времени на 1 ч. Декрет преследовал цель – в светлое время года (с весны до осени) начинать и заканчивать трудовой день пораньше, чтобы снизить расход электроэнергии на искусственное освещение. В зимний период расход электроэнергии этим не сокращается, но достигается более равномерная нагрузка электростанций. Такое время получило название зимнего декретного времени:
За последние годы неизмеримо возросло производство и потребление электроэнергии. В целях дальнейшей экономии электроэнергии за счет рационального использования светлого времени суток разумно в летний период передвигать стрелки часов еще на 1 ч вперед. Поэтому, весной 1981 г. введен общий порядок исчисления времени на территории РФ. Ежегодно все часы должны были переводиться на 1 ч вперед в последнее воскресенье марта и возвращаться на 1 ч назад в последнее воскресенье октября. Таким образом, с 1 апреля границы суток были сдвинуты по отношению ко времени часового пояса на 2 ч. Такое время называлось, летним декретным временим:
Но 6 августа 2011 года вступил в силу закон, который выводит такие понятия как декретное время и летнее время (только для РФ). Поэтому Россия переходит на постоянный порядок исчисления времени.
По приблизительным оценкам, сделанным РАО ЕЭС, перевод стрелок позволяет экономить ежегодно около 4,4 млрд. киловатт-часов.
Если разделить это количество на всё население России (которое составляет около 141млн человек), то каждый из россиян сэкономит в год по 31 кВт·ч, то есть в пересчёте на тарифы энергетических компаний (1,85 р/кВт·ч) — почти по 60 рублей в год или 5 рублей в месяц. Таким образом, всё население России экономит 8,14 млрд рублей за год. Также аргументом против летнего времени является то, что освещение не является в современном мире основным потребителем электричества, а распорядок использования внутреннего освещения квартир зависит от графика жизни населения, который далеко не у всех зависит от светового дня.
В момент средней гринвичской полночи на центральном меридиане 1-го часового пояса будет уже 1 ч следующих суток, а на центральном меридиане 23-го пояса – только 23 ч предыдущих суток. Переходя последовательно, таким образом к востоку и западу от Гринвича, мы придем на центральный меридиан 12-го часового пояса с долготой =±180 о и будем одновременно иметь 12 h дня предыдущих и последующих суток. В пунктах по обе стороны этого меридиана счет времени будет отличаться на целые сутки. 180-й меридиан проходит большей частью по водной поверхности Тихого океана, и он принят за линию перемены дат. На нем ранее всех мест на Земле начинается каждое новое число месяца. Практически линия перемены дат не идет строго по меридиану, а в некоторых местах отклоняется от него, огибая острова, и нигде не пересекает суши. Линия перемены дат огибает Чукотский полуостров с востока, проходя через Берингов пролив, затем отклоняется к западу, оставляя к востоку Алеутские острова. Острова Фиджи, Новую Зеландию и острова Чатем она огибает с востока. На всем остальном протяжении линия перемены дат проходит по 180-му меридиану. У мореплавателей принято правило: если корабль пересекает линию перемены дат, двигаясь на восток, то дату пересечения линии повторяют дважды, т.е. два дня считают одним и тем же числом (пропускают одни сутки). Если корабль пересекает линию перемены дат при движении на запад, то дату перехода линии изменяют сразу на 2 цифры, т.е. пропускают одно число (добавляют одни сутки).
Примеры решения задач
Условие: изучение различных систем счета времени, закрепление выше данного материала.
Задание: определить последовательность наступления полночи и полудня по различным системам счета времени для дат и городов: 27февраля, Белгород, Уральск, Чита.
Выполнение: исходя из выше перечисленных формул и правил, можно определить последовательность наступления полночи и полудня в различные даты и в различных городах, в нашем примере это: 27 февраля; Белгород, Уральск, Чита.
Для наглядности и удобства сделаем таблицу для трех городов с датами, которые даны выше.
Дискретность пространства-времени
Данная концепция возникла еще во времена древней Греции. Зенон Элейский в своей апории «Ахиллес и черепаха», ставит под сомнение наше представление о бесконечной делимости пространства и времени.
«Допустим, Ахиллес бежит в десять раз быстрее, чем черепаха, и находится позади неё на расстоянии в тысячу шагов. За то время, за которое Ахиллес пробежит это расстояние, черепаха в ту же сторону проползёт сто шагов. Когда Ахиллес пробежит сто шагов, черепаха проползёт ещё десять шагов, и так далее. Процесс будет продолжаться до бесконечности, Ахиллес так никогда и не догонит черепаху.»
Концепция дискретного пространства-времени порождает ряд необычных следствий, что заставляет усомниться в ее справедливости. Но это только на первый взгляд.
Если бы удалось доказать, что элементарные частицы движутся только с одной, единственной скоростью, то это было бы сильным доводом в пользу принципа изотахии.
Разумеется, есть масса случаев, когда элементарные частицы двигались со скоростью, отличающейся от скорости света. Данную проблему можно преодолеть различными способами.
Первый вариант предполагает, что движение частиц носит прерывистый характер, то есть состояние движения сменяется состоянием покоя. Подобная идея встречается еще у арабских мыслителей в IX-XI веке.
«Если два тела кажутся нам движущимися с разными скоростями,то причиной этого различия не более быстрое и медленное движение, а то, что движение называемое нами медленным, прерывается промежутками покоя чаще, чем движения называемое быстрым»
Последним кто продвигал идею «прерывистого движения» был Г. Бек в 1929 г. Он предложил формулу для расчета скорости результирующего движения:
Также он предложил графическую интерпретацию прерывистого движения, по аналогу с азбукой Морзе, где движение обозначается как прямая, а состояния покоя как точка.
Второй вариант предполает, что частицы движутся не строго по прямой, а совершают колебания, вдоль основного направления. В первые это встречается у Эпикура в письме Геродоту,где он упоминает «дрожание атомов в глубине плотного тела».
Что значит при увеличении скорости движения тела (Vp), скорость «перемещения» ее во времени (Vt) уменьшается, данное предположение согласуется с теорий относительности, из которой следует, что увеличение скорости ведет к замедлению времени и наоборот.
Используемая литература: Вяльцев А.Н. » Дискретное пространство и время»
Споры о науке
143 поста 1.2K подписчика
Правила сообщества
Уважайте оппонентов и аргументируйте свои доводы. Ссылки на соответствующую литературу приветствуются.
>Если скорость будет больше V, то тело пройдет расстояние S за время меньшее чем T, что невозможно, поскольку T минимально возможное время
Неверно. Если скорость больше V, то это означает, что за минимально возможное время T тело пройдёт расстояние, скажем, 2S. Вы неправильно понимаете суть квантования времени. Уж не говоря о том, что это теория, не общепринятая, и значительно более сложная, чем Ахиллес, догоняющий черепаху.
И все же есть мнение, что пространство- время дискретны. Другое дело, что свойство изотахии, вытекающее из дискретности пространства времени, мы не наблюдаем. То есть различные тела могут иметь разную скорость. Однако скорость мы можем измерять только у «крупных» тел, наименьшее из которых (нам известных) это элементарные частицы. При этом квант времени и пространства, по-видимому, значительно меньше любой самой малой элементарной частицы и вероятно равен постоянной Планка.
А вот как так получается, что Ахиллес черепаху все же догнал?
Время в чёрной дыре
Что такое световые конусы? В чём разница между временем и пространством? Почему время и пространство меняются ролями внутри чёрной дыры? Что такое диаграмма Пенроуза? В видео от ScienceClic в моей озвучке.
Движение и покой
Новый способ визуализации общей теории относительности
Как правильно понять общую теорию относительности?
Что представляет из себя гравитация?
Что такое искривление пространства-времени?
И как его представить?
Ответы на эти и не только вопросы в данном видео. Приятного просмотра!
Спор Альберта и Нильса
После знаменитой Копенгагенской интерпретации квантовой механики в 1927 году, Альберт Эйнштейн встал в оппозиция складывающемуся новому взгляду на природу. Уже на самой конференции Эйнштейн вместе со своими товарищами в мысленном эксперименте (Эйнштейна-Подольского-Розена парадокс) попытались показать неполноту квантовой физики. Убежденность Эйнштейна носила и явный эмоциональный характер, говоря: “Думать так логически допустимо, но это настолько противоречит моему научному инстинкту, что я не могу отказаться от поисков более полной концепции”. В этом споре главным оппонентом Эйнштейна стал Нильс Бор, который вместе с Вернером Гейзенбергом и разработал Копенгагенскую интерпретацию, выразившуюся в двух принципах: принципе дополнительности Бора и принципе неопределенности Гейзенберга. В одном из писем Бору, Эйнштейн писал: “Я убеждён, что Бог не бросает кости”, на что Бор парировал: “Эйнштейн, не указывайте Богу, что делать”. В беседе с Абрахамом Пайсом, другим сторонником квантовой механики Эйнштейн позволил себе и такую реплику: “Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда вы на неё смотрите?”.
Упорные арьергардные бои, которые Эйнштейн вел против наступающей со всех сторон квантовой механики, достигли наибольшего напряжения в Брюсселе, во время двух знаменитых Сольвеевских конгрессов. В обоих случаях Эйнштейн выступал как провокатор, пытаясь нащупать брешь в торжествующей победу новой премудрости.
На первом из них, состоявшемся в октябре 1927 года, присутствовали три великих мастера, стоявших у истоков новой эры в физике, но теперь скептически настроенных по отношению к ее детищу – таинственному миру квантовой механики. Там были семидесятичетырехлетний Хендрик Лоренц, шестидесятидевятилетний Макс Планк и сорокавосьмилетний Альберт Эйнштейн. Хендрику Лоренцу, получившему Нобелевскую премию за исследования электромагнитного излучения, оставалось жить всего несколько месяцев. Макс Планк был обладателем Нобелевской премии за теорию кванта, а Эйнштейн – за открытие закона фотоэлектрического эффекта.
Среди остальных двадцати шести участников конгресса больше половины тоже в свое время стали лауреатами Нобелевской премии. Здесь же были и все чудо-мальчики новой квантовой механики, надевшиеся либо переубедить, либо победить Эйнштейна. Это были двадцатипятилетний Вернер Гейзенберг, двадцатипятилетний Поль Дирак, двадцатисемилетний Вольфганг Паули, тридцатипятилетний Луи де Бройль и представитель Америки тридцатипятилетний Артур Комптон. Был и представитель среднего поколения сорокалетний Эрвин Шредингер, зажатый между “сердитыми молодыми людьми” и стариками-скептиками. И конечно, здесь был сорокадвухлетний Нильс Бор, в прошлом “сердитый молодой человек”, который своей моделью атома способствовавший появлению квантовой механики, а теперь стойкий защитник вступающих в противоречие с интуицией следствий из этой теории.
Сольвеевский конгресс 1927 года
Сольвеевский конгресс 1927 года
Лоренц попросил Эйнштейна сделать на конгрессе доклад о состоянии дел в квантовой механике. Эйнштейн сначала дал согласие, но потом отказался. “После длительных колебаний я пришел к выводу, что недостаточно подхожу для того, чтобы представить доклад, отражающий текущее положение дел, – ответил он. – Отчасти это связано с тем, что я не одобряю чисто статистический способ рассуждений, на котором основываются новые теории”. А затем он с горечью добавил: “Прошу вас, не сердитесь на меня”.
Вместо него доклад, открывший конгресс, сделал Бор. Он не скупился на похвалу, описывая достижения квантовой механики. В субатомном мире нет определенности и строго выполняющегося принципа причинности, говорил он. Нет детерминистских законов, только вероятности и шанс. Не имеет смысла говорить о “реальности”, не зависящей от процесса наблюдения и измерения. В зависимости от характера ставящегося эксперимента свет может быть либо волнами, либо частицами.
Во время официальных заседаний Эйнштейн говорил очень мало. “Я должен извиниться, что не разобрался в квантовой механике достаточно глубоко”, – заметил он в самом начале. Но за обедом и во время долгих вечерних разговоров, возобновлявшихся за завтраком, он втягивал Бора и его сторонников в оживленные споры, затравкой для которых служила его любимая шутка о Боге, который не играет в кости. “Нельзя строить теории на основании большого числа всяческих “если”, – вспоминает Паули доводы Эйнштейна. – Это глубоко неправильно, даже если основывается на опыте и логически непротиворечиво”.
“Вскоре дискуссия свелась к поединку между Эйнштейном и Бором, споривших о том, можно ли атомную теорию в ее нынешнем виде считать окончательной”, – вспоминал Гейзенберг. Как сказал впоследствии Эренфест своим студентам, “о, это было восхитительно”.
Смеющийся Нильс Бор и рассуждающий Альберт Эйнштейн
Смеющийся Нильс Бор и рассуждающий Альберт Эйнштейн
И во время заседаний, и в пылу неформальных дискуссий Эйнштейн пытался обработать своих противников, ставя искусные мысленные эксперименты, которые должны были доказать, что квантовая механика не дает полного описания реальности. С помощью хитроумного воображаемого устройства он пытался показать, что все характеристики движущейся частицы могут, по крайней мере в принципе, быть точно измерены.
Например, один из мысленных экспериментов Эйнштейна состоял в следующем. Пучок электронов пускают на экран со щелью. Пройдя через щель, электроны ударяются о фотографическую пластину, и их координаты фиксируются. Было еще много дополнительных элементов воображаемого прибора, таких, например, как задвижка, которая позволяла мгновенно открывать и закрывать щель. Все они были изобретательно использованы Эйнштейном, который хотел продемонстрировать, что теоретически можно одновременно знать точно координату и импульс электрона.
“Эйнштейн являлся на завтрак с каким-нибудь подобным предложением”, – вспоминал Гейзенберг. Происки Эйнштейна его, как и Паули, волновали не слишком. “Все будет в порядке, – твердили они, – все будет в порядке”. Но Бор часто приходил в возбуждение и начинал что-то исступленно бормотать.
Обычно в зал, где проходило заседание конгресса, они шли вместе, разрабатывая по пути стратегию, с помощью которой можно было бы показать несостоятельность идей Эйнштейна. “К обеду мы обычно уже могли доказать, что его мысленный эксперимент не противоречит принципу неопределенности, – вспоминал Гейзенберг, – и Эйнштейн признавал поражение. Но на следующее утро он появлялся за завтраком с новым, обычно более сложным мысленным экспериментом”. К обеду они уже знали, как опровергнуть и его.
Вернер Гейзенберг и Нильс Бор
Вернер Гейзенберг и Нильс Бор за «чашечкой» Карлсберг
Так это и продолжалось. Бору удалось отбить каждый мяч, посланный Эйнштейном, и показать, как принцип неопределенности в каждый момент времени действительно ограничивает доступную нам информацию о движущемся электроне. “Так продолжалось несколько дней, – рассказывает Гейзенберг. – И под конец мы – Бор, Паули и я – знали, что у нас под ногами твердая почва”.
“Эйнштейн, мне стыдно за вас”, – ворчал Эренфест. Он был огорчен из-за того, что в отношении квантовой механики Эйнштейн проявляет ту же неуступчивость, что когда-то физики-охранители в отношении теории относительности. “К Бору он сейчас относится точно так же, как воинствующие защитники одновременности относились к нему самому”.
Замечание, сделанное Эйнштейном в последний день конгресса, показывает, что принцип неопределенности был не единственным заботящим его аспектом квантовой механики. Его также волновало – и чем дальше, тем больше, – что квантовая механика, возможно, допускает действие на расстоянии. Другими словами, согласно копенгагенской интерпретации, нечто происшедшее с одним телом мгновенно определяет результат измерения свойств другого тела, расположенного в совершенно другом месте. Согласно теории относительности, пространственно разделенные частицы независимы. Если действие, произведенное над одним телом, немедленно влияет на другое тело, расположенное в отдалении от него, отметил Эйнштейн, “с моей точки зрения, это противоречит постулату теории относительности”. Никакая сила, включая гравитационную, не может передаваться со скоростью, превышающей скорость света, настаивал он.
Может, Эйнштейн и проиграл спор, но он, как и прежде, оставался звездой конгресса. Де Бройль, мечтавший о встрече с ним, увидел Эйнштейна первый раз и не был разочарован. “Меня особенно поразило спокойное, задумчивое выражение его лица, общая доброжелательность, простота и дружелюбие”, – вспоминал он.
Этим двоим поладить было легко, поскольку де Бройль, как и Эйнштейн, пытался понять, можно ли как-то спасти причинность и достоверность классической физики. В то время он работал над так называемой теорией двойного решения, которая, как он надеялся, позволит обосновать волновую механику с точки зрения классической физики.
“Школа индетерминистов, главные адепты которой были молоды и бескомпромиссны, встретила мою теорию с холодным неодобрением”, – вспоминал де Бройль. Эйнштейн же, наоборот, одобрительно отнесся к его усилиям. Возвращаясь в Берлин, до Парижа Эйнштейн ехал одним поездом с де Бройлем.
Прощальный разговор состоялся на платформе Северного вокзала. Эйнштейн сказал де Бройлю, что все научные теории, если оставить в стороне их математическое выражение, должны допускать такое простое изложение, “чтобы даже ребенок мог их понять”. А что может быть столь же непросто, продолжал Эйнштейн, как чисто статистическая интерпретация волновой механики! “Продолжайте, – напутствовал он де Бройля, расставаясь на станции. – Вы на правильном пути!”
Действительно, Эйнштейн оставался упрямой белой вороной. “Я восхищен достижениями нового поколения молодых физиков, известными как квантовая механика, и я верю, что во многом эта теория истинна, – сказал он в 1929 году, когда сам Планк вручал ему медаль своего имени. – Но (это “но” всегда присутствовало, когда Эйнштейн выступал в поддержку квантовой механики) я верю, что ограничения, накладываемые статистическими законами, будут сняты”.
Макс Планк вручает медаль своего имени Альберту Эйнштейну
Макс Планк вручает медаль своего имени Альберту Эйнштейну
Так была подготовлена сцена для еще более драматического, решающего сольвеевского поединка между Эйнштейном и Бором. Он состоялся на конгрессе, проходившем в октябре 1930 года. В теоретической физике столь увлекательные сражения случаются редко.
В этот раз, пытаясь поставить в тупик группу Бора – Гейзенберга и сохранить достоверность механики, Эйнштейн придумал еще более изощренный мысленный эксперимент. Как уже упоминалось, принцип неопределенности утверждает, что существует компромисс между возможностью точного измерения координаты частицы и точного измерения ее импульса. Кроме того, согласно тому же принципу неопределенность свойственна и процессу одновременного измерения энергии системы и времени, в течение которого происходит исследуемый процесс.
В мысленный эксперимент Эйнштейна входил ящик с излучением, снабженный затвором. Затвор открывается и закрывается так быстро, что за один цикл может вылететь только один фотон. Затвор контролируется точными часами. Ящик взвешивают и получают точное значение его веса. Затем в строго определенный момент времени затвор открывается, и вылетает один фотон. Ящик взвешивают снова. Связь между энергией и массой (помните, E = mc2) позволяет точно определить энергию. А зная показания часов, мы знаем точное время вылета фотона. Вот так-то!
Конечно, на самом деле есть ограничения, не позволяющие реально поставить такой эксперимент. Но теоретически он возможен и, следовательно, опровергает принцип неопределенности.
Ящик с затвором из мысленного эксперимента Альберта Эйнштейна
Брошенный вызов потряс Бора. “Он метался от одного к другому, пытаясь уговорить всех, что такого быть не может, что если Эйнштейн прав, значит, физике пришел конец, – записал один из участников конгресса. – Но опровержения он придумать не мог. Я никогда не забуду вид этих двух противников, выходящих из университетского клуба. Величественная фигура Эйнштейна, идущего спокойно, чуть улыбаясь иронически, и семенящего рядом с ним, ужасно огорченного Бора”.
Нильс Бор и Альберт Эйнштейн после знаменитого мыслительного эксперимента последнего
Нильс Бор и Альберт Эйнштейн после знаменитого мыслительного эксперимента последнего
По иронии судьбы в этом научном споре после бессонной ночи Бору удалось заманить Эйнштейна в расставленную им же самим ловушку. В этом мысленном эксперименте Эйнштейн не принял в расчет свое собственное величайшее открытие – теорию относительности. Согласно этой теории в сильном гравитационном поле часы идут медленнее, чем при более слабой гравитации. Эйнштейн об этом забыл, но Бор помнил. При испускании фотона масса ящика уменьшается. Ящик находится в гравитационном поле земли. Чтобы его можно было взвесить, ящик подвешен на пружинке со шкалой. После вылета фотона он несколько поднимается, и именно этот небольшой подъем обеспечивает неприкосновенность принципа неопределенности для энергии и времени.
“Главным здесь был учет связи между скоростью хода часов и их положением в гравитационном поле”, – вспоминал Бор. Отдавая должное Эйнштейну, он любезно помог ему выполнить вычисления, которые и принесли в этом раунде победу принципу неопределенности. Но окончательно переубедить Эйнштейна не удавалось никому и никогда. Даже год спустя он все еще продолжал перебирать различные варианты подобных мысленных экспериментов.
Кончилось все следующим: квантовая механика доказала, что как теория она вполне успешна, а Эйнштейн впоследствии пришел к тому, что можно назвать его собственным толкованием неопределенности. Он уже говорил о квантовой механике не как о неправильной теории, а только как о неполной. В 1931 году он номинировал Гейзенберга и Шредингера на Нобелевскую премию. (Гейзенберг был удостоен премии в 1932 году, а Шредингер – одновременно с Дираком – в 1933 году.) Предлагая их кандидатуры, Эйнштейн написал: “Я убежден, что эта теория, несомненно, содержит часть истины в последней инстанции”.
Эрвин Шредингер, король Швеции и Вернер Гейзинберг на вручении Нобелевской премии Шредингеру в 1933 году.
Эрвин Шредингер, король Швеции и Вернер Гейзинберг на вручении Нобелевской премии Шредингеру в 1933 году.
Часть истины в последней инстанции. Эйнштейн все еще полагал, что есть еще нечто за реальностью, определяемой копенгагенской интерпретацией квантовой механики.
Ее недостаток в том, что она “не претендует на описание физической реальности, а только на определение вероятности осуществления физической реальности, которую мы наблюдаем”. Так в том же году писал Эйнштейн в статье в честь Джеймса Клерка Максвелла, великого мастера столь любимого им теоретико-полевого подхода к физике. Он закончил ее, заявив во всеуслышание о своем кредо реалиста – откровенном отрицании утверждений Бора, что физика имеет отношение не к природе как таковой, а только к тому, “что мы можем сказать о природе”. Услышав такое Юм, Мах, да, возможно, и сам Эйнштейн, когда был моложе, подняли бы в удивлении брови. Но теперь он провозглашал: “Вера во внешний мир, не зависящий от воспринимающего его субъекта, является основой всех естественных наук”.
Карикатура на знаменитый афоризм Альберта Эйнштейна “Бог не играет в кости”: Бог, играющий в кости.
Карикатура на знаменитый афоризм Альберта Эйнштейна “Бог не играет в кости”: Бог, играющий в кости.
Когда осмыслил учебник физики за 7 класс
Дебаты о «Существовании Ничто» Нил Деграсс Тайсон, Лоуренс Краусс, Ричард Готт и другие
Перед вами четырнадцатая ежегодная Научная Конференция имени Айзека Азимова. В этот раз ее ведущий, Нил Деграсс Тайсон, с группой физиков, философов и журналистов ведет оживленную дискуссию о «Существовании Ничто». Концепция «Ничто» столь же стара, как «Ноль» сам по себе, и в этих дебатах участники охватят все, что человечеству о ней известно. Они проложат путь от древних греков, уравнения «Бог создал мир из Ничего», унаследованное от христианской метафизики до современных исследований в области квантовой гравитации.
Среди приглашенных специалистов вы сможете узнать Лоуренса Краусса — профессора физики, основателя проекта The Origins и любителя противоречивых тем. Остальные гости не столь известны русскоязычной аудитории, и перед вами отличный повод с ними познакомиться!
Квантовая вагонетка
Перевод: Квантовая вагонетка едет вниз по рельсам. Если вы направите вагонетку через ворота А, вы убьёте человека на этом пути, а если направите её через ворота Б — убьёте человека на том пути. Однако, если вы не будете делать ничего и не станете смотреть на вагонетку, она пройдёт по обоим путям, деструктивно проинтерферирует с собой и проедет мимо обоих людей.
О нашем мире, просто и интересно
В своих статьях попробую рассказать о строении всего, о теории обо всем и о том, как многие люди пришли к невероятным для своего времени рациональным открытиям, понятным языком.
Сам я любитель, очень увлекаюсь теориями о законах и строении мира. Ну а это вводная статья, если понравится, будет продолжение)
Итак, чтобы войти в курс дела, стоит начать с Ньютона и Эйнштейна, но мы не будем уделять им много времени.
В свое время Ньютон ввел понятие гравитации, но главное его достижение состоит в том, что он приравнял движущиеся без ускорения объекты к недвижимым.
Эту идею продолжил, на мой взгляд, самый выдающийся в области философии космологии Альберт Эйнштейн, сказав, что все в этом мире относительно. Если бы не было других планет, мы не могли бы понять, крутимся ли мы вокруг Солнца или оно вокруг нас. Только благодаря тому, что другие планеты крутятся вокруг Солнца, мы делаем этот вывод. Так же два человека в скафандрах, встретившиеся в космосе, не смогут сказать, кто движется относительно другого. Каждому из них будет казаться, что он стоит на месте, а другой летит мимо него.
Но такой концепции не соответствовали эксперименты с изучением света, и после лет исследований Эйнштейн принимает скорость света как абсолютную, максимальную скорость. Она составляет порядка 300000 км/с. С этого момента и начинается ломаться привычная картина мира. Как бы ты быстро ни двигался, свет всегда будет двигаться с такой скоростью. Это подтверждали и эксперименты, так что большинство физиков согласились с абсолютностью этой скоростью.
Но в такой модели возникает парадокс. Пусть в конце туннеля стоит стена на расстоянии 300000 км от лампы. Тогда для человека, стоящего у нее, свет долетит до стены за 1 секунду. Что же мы можем сказать про человека, летящего на ракете? Пусть его скорость составляет 150000 км/с. представим, что наблюдатель у лампы знает об абсолютности света и знает, что для человека на ракете скорость света равна 300000 км/с. Но тогда относительно человека у лампы скорость света человека на ракете будет составлять 450000 км/с. Если бы такая скорость была возможна, свет достиг бы стены в разное время, чего не может быть.
Эйнштейн решил этот парадокс, говоря, что при увеличении скорости в пространстве время меняет свой ход. Чем быстрее ты движешься, тем медленнее для тебя идет время (твои часы начнут отставать). Это свойство скорости и времени доказано множеством экспериментов на ракетах, самолетах, в астрономических обсерваториях. С ним связано множество парадоксов, но о них я говорить не буду, потому что тема статей немного не об этих парадоксах (если хотите, могу рассказать парочку в комментариях).
После этих исследований единственной большой работой Эйнштейна была работа над структурой пространство-время. Она не относится к теме, но я могу рассказать о ней также в следующем посте, если вам будет интересно.
А теперь перейдем к рассуждениям, для которых и потребуется мой предыдущий исторический экскурс.
Я же предлагаю качественно другой подход к понимаю сути измерений. Абсолютно другой.
Итак, начнем с 0. Что такое нульмерный мир? Точка. Просто точка, у которой нет размерностей.
Все привыкли (по крайней мере по-молодости) думать, что мы живем в трехмерном мире, именующимся пространством.
Но теперь представим себе четырехмерный мир. Что он должен из себя представлять? Бесконечное множество трехмерных миров, то есть бесконечное число пространств. А теперь подумайте о том, что каждый миг ВСЁ пространство вокруг нас изменяется. Каждый миг перед нами уже НОВОЕ пространство, так что с течение времени мы проходим бесконечно большое количество пространств. Не есть ли это четвертое измерение? Теперь вы смело можете говорить, что живете в четырехмерном мире.
Следующая моя статья будет посвящена построению идеального куба в четвертом (временном) измерении, расскажу как время переводить в пространство и наоборот, а затем расскажу, откуда берутся законы физики и о том, существую ли параллельные нам миры, ну и про пятое измерение, разумеется. Как обещалось, будет гораздо интереснее, это лишь вводная часть, спасибо, что дочитали)
Мне очень интересны обсуждения, вопросы и комментарии на эту тему, не стесняйтесь))