Так как брат оставшийся на земле и другой который являлся космическим путешественником разделены точками в пространстве-времени они не могут сравнить и синхронизировать свои часы. В момент сихронизации в неподвижной системе отсчета брата на земле все часы показывают одинаковое время определяющее локальное настоящее. Эти же часы может наблюдать пролетающий мимо брат путешественник. Он движется в собственной системе отсчета относительно неподвижной и начало движения фиксируется как точка старта, после этого каждый из братьев обнаружит эффект замеделения времениу другого. Но локальное настоящее системы отсчёта брата на земле уже в каком то смысле не существует для путешественника потому что его системе теперь определено собственое настоящее с синхронизованными часами. И чем отдаленнее от него система брата близнеца тем в более дальнем будущем она имеет место существовать (относительно синхронизованных часов показывающих локальное настоящее в его собственной системе отсчета) которое ненаблюдаемо для него самого. Поэтому даже если часы в первой неподвижной системе идут замедленнее относительно системы отсчета движущегося брата наблюдателя различные часы находящиеся на траектории движения покажут будущее время.
Относительность эффекта разного темпа движения часов проявляется как раз в тот момент когда инерциальные системы отсчета разделены пространственными промежутками. Если они находятся в одной и той же пространственной точке то тогда они могут провести синхронизацию своих часов и тогда показания часов будут абсолютно одинаковы. Пролетая перед системой отсчета своего брата который не является путешественником он видит что они бегут вперед во времени, и если он резко остановиться он все равно будет находиться в будущем этой системы и только после полной остановки темпы хода часов станут одинаковыми но часы брата путешественника покажут меньшее время чем часы другого брата с земли в точке остановки и останут от всех часов в той системе отсчета мимо которой он двигался в том числе часов его брата. В итоге оказывается что моложе оказывается брат путешественник у которого прошло меньшее время, но если, все будет наоборот и брат который находится на земле решит набрать скорость он также попадет в систему отсчета брата путешественника которая будет находиться в будущем и окажется моложе брата. Поэтому вывод заключается лишь в том чья именно инерциальная система отсчета меняется, именно от этого зависит на кого из них будет проявляться эффект.
Есть и другие подробности связанные с эффектом близнецов именно так его следовало бы называть потому что на самом деле он не несет никакого парадокса в отличие от тех следствий которые появляются в ОТО, далее я упомяну это.
В каких еще примерах проявляется относительность одновременности?
Всем известный пример с движущимся поездом в центре которого находится человек наблюдатель который проезжает мимо различных станций и видит человека находяшегося на платформе. Если в один момент времени в поезд ударяют две молнии, то для человека наблюдателя стоявшего на платформе и человека находящегося в центре эти события не будут одновременными.
В других вариантах это может быть источник света, вспышка которого посылается в переднюю и заднюю части вагонов человеком находящимся в центре в тот момент когда двое наблюдателей соприкасаются взглядами. Так как расстояние от задней части поезда до передней для человека находящегося в центре одинаково фиксированное от источника вспышки свет должен прийти в обе части поезда мгновенно и одновременно. Но для наблюдателя находящегося на платформе задняя часть поезда будет приближаться к источнику света а передняя удаляться от него. Но так как скорость света постоянна и одинакова во всех инерциальных системах отсчёта для всех наблюдателей свет который движется к задней части поезда находится в состоянии когда ему нужно преодолеть меньшее расстояние чем тому свету что движется к передней части и поэтому вспышки достигнут передней и задней частей вагона в разное время.
Вспомните ночное небо и свет далеких звёзд. Думаю все знают о том что он приходит к нам из прошлого и в тот момент когда мы наблюдаем его, звезды может уже не существовать. И дело не только в звёздах. В специальной теории относительности скорость света является фундаментальным пределом скорости которую не может превысить ни один объект во вселенной (за исключением гипотетических частиц тахионов). Если бы что-либо могло превышать скорость света то вероятно нарушался бы принцип причинно-следственных связей на которых во многом построена теория относительности: обогнав свет можно было бы оказаться в прошлом. Представьте себе что вы решили посмотреть в сверхмощный телескоп который видит не только планеты находящиеся в десятках а то и сотнях тысяч световых лет от вас и может рассмотреть поверхность этой планеты и все то что там происходит в деталях. Вы решили заглянуть и обнаружили в далеком космосе,
Фрагмент истории некой развитой цивилизации которой могло бы уже не существовать. Также как если бы кто то из дальних углов вселенной посмотрел в нашу область пространства-времени увидев следы далекого прошлого например древний египет, вавилон, грецию итд Это одно из самых простых и известных многим следствий теории относительности: время для каждого наблюдателя в зависимости от точки пространства различно. Если бы отправились на корабле со световой скоростью к ближайшим звёздам, которые находились бы на расстоянии двадцати или тридцати лет мы могли бы видеть себя в том самом прошлом если бы взглянули обратно добравшись до пункта назначения так как движение со световой скоростью замедляет время и на корабле, также как если бы кто то с той звезды находившейся на этом расстоянии мог бы увидеть часть нашего прошлого несколько десятилетий назад которое было бы для тех наблюдателей в некотором смысле настоящим но это иллюзорный эффект, они бы понимали что на самом деле это именно прошлое. Специальная теория относительности согласуется со всем вышесказанным: следствия этого кажутся весьма удивительными. Если бы отправились в далекое путешествие по просторам галактики со скоростью которая даже на одну четверть не приблизилась к световой вы были бы обречены скитаться по просторам вселенной с малейшим шансом на то что в действительности встретите кого-либо. Даже если бы двигались со световой скоростью, момент когда вы долетели бы до гипотетической планеты на которой существовала цивилизация мог бы оказаться тем моментом когда ее уже нет. В этом смысле, попасть в далекие области вселенной где действительно что то происходит кажется невозможным потому что в итоге то что мы наблюдали бы находилось бы уже в прошлом если мы не покидали бы пределов земли на космическом корабле чтобы отправиться туда. Даже ближайшая к нам планета альфа центавра находиться примерно в четырех с половиной световых годах. Получается скорость света действительно накладывает ограничение на путешествия по вселенной? Выходит что так, это одно из самых фундаментальных свойств природы. Возвращаясь к разумной цивилизации которая наблюдала бы фрагмент нашей собственной истории в прошлом мы могли бы задаться вопросом: так значит прошлое реально также как настоящее или будущее? Да. Именно об этом пойдет речь далее. Можно сказать что каждая область пространства времени с тем или иным человеком существует в пределах собственного светового конуса.
Световой конус представляет собой гиперповерхность и он ограничивает области будущего и прошлого для каждого конкретного события в точке пространства-времени. Можно сказать что световой конус определен в каждой следующей точке И именно в рамках СТО уравнения для световых конусов отличаются от тех что присутствуют в ОТО где все становится намного сложнее.
Свет выходит из точки и движется во всех пространственно-временных направлениях, и находясь в плоском пространстве времени в рамках СТО конусы делят событие на причинное будущее и прошлое но в искривленном бывают случаи когда световой конус способен замыкаться сам на себя и его часть оказывается внутри причинного прошлого или будущего без границы. Именно поэтому путешествия в прошлое чисто технически невозможны в сто и допустимы в Ото.
Специальная теория относительности является ценной теорией в науке и познании но к сожалению не имеет никаких интерпретаций или философских следствий в сравнении с квантовой механикой или общей теорией. Несмотря на то что изначально она не рассматривалась как что то близкое к практическому применению в отличие от квантовой теории, современная картина показывает что, квантовая теория не является теорией направленной исключительно на практические вещи- она оказывается еще дальше от видимой реальности чем любая из теорий относительности в ряде некоторых собственных следствий.
1.4 Этернализм и презентизм
«Различие между прошлым настоящим и будущем всего лишь стойкая иллюзия»
Альберт Эйнштейн
Понятия Этернализма и презентизма как философскому подходу к осмыслению понятия пространства-времени согласованному и не противоречащему концепции теории относительности постулирует концепцию блок-времени: объективно существующей независимой от восприятия человека модели в которой сама вселенная состоит из подобных блоков которые соеденены друг с другом. В чем заключается основное отличие от привычных представлений о течении времени? Этернализм провозглашает идею о том что объективное будущее как и прошлое стационарно существовали и существуют всегда, и эффект течения времени не больше чем кажущееся свойство для наблюдателя: на самом деле это течение является иллюзорным, в рамках этерналистических конпцепций человек наблюдатель последовательно обнаруживает себя в состоянии сознания в определенный момент времени находясь в точке пространства в одном из блоков-времен на которые поделена вселенная. В иных трактовках вселенная нарезана на тонкие слои или листы наложенные друг на друга и если рассмотреть график с координатами икс и игрек то вдоль оси икс будет существовать пространство тогда как время будет отмечено по оси игрек стремящееся вверх это и есть обозначение стрелы времени. Это означает что блоки-времена или тонкие временные слои наложены друг на друга. В рамках презенизма не существует понятия будущего и прошлого вне локального определяемого настоящего наблюдатель видишь лишь область пространства-времени вне которой объективно не существует ни будущее ни прошлое, тоесть момент который был в прошлом был частью настоящего также как моменты будущего будут частью настоящего и в этом смысле создается эффект течения времени, в котором создается иллюзия того что все моменты присутствуют и проходят лишь через локальное настоящее, однако концепция презентизма в отличие от этерналистического подхода практически не согласуется с теорией относительности в которой объективно существующее будущее и прошлое определено через концепцию светового конуса. Кто то может допустить идею о том что концепция неизменных блоков времён может нести за собой следствие отсутствия свободы воли и детерминизма в том смысле что, если вселенная заранее определена как в будущем так и в прошлом каждый человек находится в некотором смысле встроен внутрь каждого события внутри каждого последующего блока в котором сформированы мысли, и даже действия которые в локальном настоящем моменте кажутся осознаваемыми и управляемыми хотя мы в действительности не детерминированы физическими явлениями настолько чтобы какое-либо действие за исключением отдельных частных случаев совершалось непроизвольно и не сознательно. Каждый человек как наблюдатель настоящего осознает собственный выбор и способность совершать какое либо действие потому что концепция блок времен подразумевает стационарно определенные заложенные в саму структуру пространства времени последовательные моменты в которых уже существуют все возможные точки и положения нашего собственного тела как и мыслей, просто представьте что вы видите прозрачный куб в котором вы находитесь и другой наложенный на него где вы уже расположены в других координатах и положении. Мы способны представить эту картину как статично так в динамике. Если мы представляем картину статичной мы просто должны представить себе последовательный набор реализации собственного положения в какой либо точке пространства времени. Так словно мы наблюдаем это от третьего лица но в реальности все происходит от первого лица также как и восприятие времени и собственных действий которые мы выбираем в текущий момент времени. Даже если этерналистическая концепция говорит о том что свобода воли в подобной ситуации будет ограничена, сторонники этих идей не учитывают того что не имеет никакого значения для нас как для локальных наблюдателей что определено в пространственно-временных блоках в локальном настоящем мы не знаем о чем мы будем думать в будущем и поэтому это не имеет никакого значения. Далее мы рассмотрим это подробнее.
1.5 Замкнутые времениподобные в ото
Впервые идея о замкнутых времениподобных как возможности для путешествия в прошлое появилась из частного и точного решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна и называлась метрикой Гёделя. Она показывала конфигурацию вселенной в которой некоторые параметры отличались от нашей. Его метрика является космологической моделью вращающейся вселенной но помимо вращения в её рамках отсутствует кое-что довольно значительное Закон Хаббла или же расширяющуюся вселенную в которой галактики постепенно убегают друг от друга все дальше и дальше. Точное решение уравнений поля найденное Куртом Геделем не является реалистичной моделью так как не соответствует наблюдаемой нами физической вселенной и это решение представляет собой интересный математический формализм в котором допускаются замкнутые времениподобные по которым возможно путешествовать в прошлое. Однако, если это решение не соответствует нашей вселенной это не говорит о том что оно в целом является лишь математической абстракцией, оно допустимо для альтернативной вселенной и общая теория относительности из которой оно выведено допускает подобный сценарий. В такой вселенной космологическая постоянная или же лямбда член была бы отрицательной.
Космологическая постоянная впервые была введена Эйнштейном в свои уравнения гравитационного поля. В этом модифицированном варианте уравнений появилась статическая вселенная которая бесконечна во времени но конечна в пространстве. В ней не происходит никакого сжатия или расширения пространства.
После того как Хаббл открыл красное смещение оно стало интерпретироваться как доказательство расширяющейся Вселенной от начала момента большого взрыва.