Уақыт туралы 38 қызықты мәліметтер

Адамзаттың өмір сүруімен соншалықты тығыз байланысты әрі сонымен қатар анықтау ең қиын ұғымдардың бірі — уақыт. Философтар оның табиғаты туралы алғашқы ғылыми құралдар пайда болғанға дейін-ақ ой толғаған. Тіпті IV ғасырда өмір сүрген Аврелий Августин былай деп мойындаған: «Егер ешкім менен сұрамаса, мен уақыттың не екенін білемін; ал егер сұраған адамға түсіндіруге тырыссам — білмей қаламын». Қазіргі физика бұл құбылысты түсінуде айтарлықтай алға жылжыды, бірақ сол арқылы жаңа әрі терең жұмбақтарды да ашты. Уақыт қозғалыс жылдамдығына және гравитация күшіне байланысты әртүрлі жылдамдықпен ағатыны, абсолютті «қазіргі сәттің» болмайтыны, тіпті уақыттың өзі шындықтың іргелі құрамдас бөлігі болмауы мүмкін екені белгілі болды. Төменде келтірілген деректер физика, биология, психология және уақытты өлшеу тарихын қамтып, күнделікті көрінетін осы құбылыстың күтпеген қырларын көрсетеді.

1. Альберт Эйнштейн 1905 жылы жариялаған арнайы салыстырмалылық теориясына сәйкес уақыт абсолютті әрі әмбебап шама емес. Оның ағу жылдамдығы бақылаушының қозғалыс жылдамдығына байланысты өзгереді — объект неғұрлым жылдам қозғалған сайын, оған қатысты уақыт соғұрлым баяу өтеді. Бұл құбылыс «уақыттың баяулауы» деп аталады және ол тәжірибелер арқылы наносекунд деңгейіндегі дәлдікпен бірнеше рет дәлелденген.
2. Жалпы салыстырмалылық теориясы бұл суретке уақыттың жүруіне әсер ететін тағы бір факторды — гравитацияны қосты. Үлкен массалы денелердің — планеталардың, жұлдыздардың немесе қара құрдымдардың — маңында уақыт әлсіз гравитациялық аймақтарға қарағанда баяуырақ өтеді. Бұл құбылыс гравитациялық уақыт баяулауы деп аталады. Оның әсері соншалықты маңызды, егер оны ескермесе, GPS навигациялық жүйелері тәулігіне шамамен 10 километр қателік жіберер еді және іс жүзінде пайдасыз болар еді.
3. GPS спутниктеріндегі атомдық сағаттар Жердегі сағаттарға қарағанда тәулігіне шамамен 38 микросекундқа жылдамырақ жүреді. Бұл арнайы және жалпы салыстырмалылық теорияларының бірлескен әсерінің нәтижесі. Сондықтан инженерлер спутниктер ұшырылар алдында олардың сағаттарын әдейі баяулатып қояды. Бұл мысал салыстырмалылық теориясының абстрактілі философия емес, күнделікті қолданылатын навигациялық технологияның негізі екенін көрсетеді.
4. Қазіргі уақытты өлшеудің ең дәл құралдарының бірі — оптикалық атомдық сағаттар. Олар 300 миллион жылдан астам уақыт ішінде небәрі бір секундқа ғана қателеседі. Мұндай құрылғылар небәрі 30 сантиметр биіктікке көтерілгенде уақыттың жүруіндегі айырмашылықты тіркей алады. Себебі гравитациялық өріс осындай аз ғана биіктік айырмасында әлсірейді. Мұндай дәлдік болашақта Жердің бедерін сағаттардың жүру айырмашылығы арқылы өлшейтін жаңа геодезиялық құралдарды жасауға мүмкіндік береді.
5. Кеңістікте бір-бірінен алшақ орналасқан бақылаушылар үшін «қазіргі сәт» ұғымының объективті мағынасы жоқ. Бір бақылаушы үшін бір мезгілде болған екі оқиға басқа бақылаушы үшін әртүрлі уақытта болуы мүмкін. Салыстырмалылық теориясынан туындайтын бұл факт бүкіл Әлем үшін ортақ «қазір» деген ұғым жоқ екенін көрсетеді — бір мезгілділік салыстырмалы сипатқа ие.
6. Физикалық теңдеулердің көпшілігі уақытқа қатысты симметриялы — олар процестерді алға қарай да, кері бағытта да бірдей сипаттай алады. Лақтырылған тас, молекулалардың соқтығысуы немесе элементар бөлшектер уақыттың белгілі бір бағытын талап етпейтін заңдарға бағынады. Бұл жағдай физиканың ең терең жұмбақтарының бірін туғызды: неге біз уақытты тек бір бағытта — өткеннен болашаққа қарай ағатын құбылыс ретінде қабылдаймыз?
7. Уақыттың бағыттылығы, яғни «уақыт жебесі», физиктердің пікірінше, термодинамиканың екінші заңы және энтропияның өсуімен байланысты. Реттелген жүйелер өздігінен ретсіз күйге өтеді: сынған кесе өздігінен қайта жиналмайды, ал жылу әрқашан ыстықтан суыққа қарай өтеді. Әлемдегі осы ретсіздіктің қайтымсыз өсуі уақыттың өткеннен болашаққа бағытталғандай сезілуін туғызады.
8. Планк уақыты — теориялық тұрғыдан мағынасы бар ең қысқа уақыт аралығы. Ол шамамен 5,4·10⁻⁴⁴ секундқа тең. Бұдан да қысқа уақыт аралығында қазіргі физика оқиғаларды сипаттай алмайды, өйткені кванттық әсерлер «уақыт сәті» ұғымының өзін мағынасыз етеді. Егер Әлемнің жасы шамамен 14 миллиард жыл болса, онда оның жасы Планк уақыты бірліктерімен есептегенде 60-тан астам нөлі бар санға тең болады.
9. Бақыланатын Әлемнің жасы шамамен 13,8 миллиард жыл деп есептеледі. Бұл мән реликттік микротолқынды сәулеленуді бақылау нәтижесінде нақтыланды. Бұл уақыттың өзі Үлкен жарылыс кезінде кеңістікпен бірге пайда болғанын білдіреді. Оған дейін «уақыт» болмаған, өйткені «бұрын» деген ұғымның өзі уақыттың бар екенін талап етеді. Сондықтан «Үлкен жарылысқа дейін не болды?» деген сұрақ «Солтүстік полюстен солтүстікке қарай не бар?» деген сұраққа ұқсас.
10. Секунд алғашында тәуліктің 1/86 400 бөлігі ретінде анықталған, яғни Жердің бір айналымының белгілі бір бөлігі ретінде қабылданған. Алайда 1967 жылы бұл анықтама өзгертілді. Секунд цезий-133 атомының белгілі бір тербелістер саны арқылы анықтала бастады. Мұндай өзгеріс қажет болды, өйткені Жердің айналу жылдамдығы біртіндеп баяулап келеді және тұрақты эталон бола алмайды.
11. Аймен болатын толқындық өзара әрекеттесу салдарынан Жердің айналуы әр 100 жыл сайын шамамен 1,4 миллисекундқа баяулайды. Бұл динозаврлар дәуірінде тәуліктің ұзақтығы шамамен 23 сағат болғанын білдіреді. Ал одан да ертерек — архей дәуірінде — күн ұзақтығы шамамен 18 сағатқа тең болған. Бірнеше миллиард жылдан кейін тәулік шамамен 25 сағатқа дейін ұзарады, бірақ сол уақытқа қарай Күн қызыл алып жұлдызға айналуы мүмкін.
12. Планетаның нақты айналуымен ресми уақытты сәйкестендіру үшін үйлестірілген дүниежүзілік уақытқа кейде «кібісе секунды» қосылады. 1972 жылдан бері 25-тен астам осындай қосымша секунд енгізілген. Бұл түзетулер атомдық сағаттардың астрономиялық уақыттан алшақтап кетпеуі үшін қажет. Алайда 2035 жылы халықаралық ұйымдар мұндай секундтарды қосуды тоқтатуды жоспарлап отыр, өйткені ол компьютерлік жүйелер үшін күрделі техникалық мәселелер туғызады.
13. Адам миы уақытты тікелей сезбейді. Көру немесе есту сияқты уақытты қабылдайтын арнайы сезім мүшесі жоқ. Уақыттың өтуі туралы сезім мида жанама түрде қалыптасады — оқиғалардың ауысуы, ақпарат өңдеу жылдамдығы және белгілі бір нейрондық желілердің белсенділігі арқылы. Сондықтан күту кезінде уақыт өте баяу өтетіндей көрінеді, ал қызықты іске берілгенде ол байқалмай өте шығады.
14. Қауіпті жағдайларда — мысалы, құлау немесе жол апаты кезінде — уақыт баяулағандай сезілетін құбылыс шын мәнінде қабылдау жылдамдығының өзгеруімен емес, есте сақтау ерекшеліктерімен түсіндіріледі. Қауіп кезінде ми әдеттегіден әлдеқайда көп детальдарды тіркейді. Кейін оларды еске түсіргенде оқиға ұзаққа созылғандай әсер қалдырады. Нейробиологтардың тәжірибелері шұғыл жағдайларда ақпарат өңдеу жылдамдығы шын мәнінде артпайтынын көрсетті.
15. Жас ұлғайған сайын уақыттың субъективті өтуі жылдамдай түседі. Бұл ғылымға белгілі ең әмбебап психологиялық құбылыстардың бірі. Бес жасар бала үшін бір жыл бүкіл өмірінің бестен бір бөлігін құрайды, ал елу жастағы адам үшін ол бар болғаны елу жылдық өмірдің бір ғана бөлігі. Кейбір гипотезалар бойынша ми уақыт ұзақтығын абсолютті бірліктермен емес, жинақталған тәжірибемен салыстыра отырып бағалайды.
16. Әртүрлі жануарлар оқиғалардың жылдамдығын адамдардан өзгеше қабылдайды. Көру ақпаратын өте жылдам жаңартатын шыбындар мен ұсақ жәндіктер әлемді баяу қозғалыста көретіндей қабылдайды. Сондықтан оларды ұстап алу қиын. Ал тасбақалар сияқты баяу жануарлар көрнекі сигналдарды сирек өңдейді және әлемді салыстырмалы түрде жылдам өтетіндей сезінеді.
17. Циркадтық ырғақтар — көптеген тірі организмдердің биологиялық сағаттары — шамамен 24 сағаттық циклге бейімделген. Олар ұйқыны, гормондардың бөлінуін, дене температурасын және зат алмасуды реттейді. Адамның ішкі сағаттары сыртқы уақыт сигналдары болмаған жағдайда да жұмыс істей береді. Жарықсыз және уақыт туралы ақпаратсыз бункерде өмір сүрген адамдардың тәуліктік ырғаққа жақын циклді сақтайтыны тәжірибелер арқылы дәлелденген. Бұл биологиялық сағаттардың молекулалық механизмі 2017 жылы анықталып, оның зерттеушілеріне физиология бойынша Нобель сыйлығы берілді.
18. Уақытты өлшеуге арналған ең алғашқы құрылғылардың бірі — күн сағаттары — шамамен 3500 жыл бұрын Ежелгі Мысырда пайда болды. Алайда уақыт өлшеудің дәлдігін түбегейлі арттырған жаңалық 1656 жылы Христиан Гюйгенс жасаған маятникті сағаттар болды. Олардың тәуліктік қателігі шамамен 10 секунд қана болды, ал бұрынғы құрылғылар бірнеше минутқа дейін қателесетін. Бұл дәлдік навигация мен астрономияның дамуына жол ашты.
19. Уақыт белдеулері XIX ғасырда теміржолдардың дамуына байланысты енгізілді. Бұған дейін әрбір қала өз жергілікті күн уақытымен өмір сүрген. Ұлыбритания 1847 жылы алғаш болып уақытты стандарттады, ал халықаралық уақыт белдеулері жүйесі 1884 жылы Вашингтон конференциясында қабылданды. Қазіргі кезде Жерде ресми түрде 24 уақыт белдеуі бар, бірақ нақты қолданылатын айырмашылықтар бөлшек ығысуларға байланысты одан да көп.
20. Қытай аумағы өте үлкен болғанына қарамастан, бүкіл ел бойынша бір ғана уақыт белдеуін — UTC+8 — қолданады. Бұл шешім 1949 жылы ұлттық бірліктің символы ретінде қабылданған. Нәтижесінде елдің батысындағы Шыңжаң аймағында күн ресми уақыт бойынша шамамен таңғы 10 шамасында ғана шығады. Салыстыру үшін АҚШ-та алты, ал Ресейде он бір уақыт белдеуі бар.
21. Халықаралық күн ауыстыру сызығы шамамен Тынық мұхитындағы 180-меридиан бойымен өтеді. Алайда кейбір арал мемлекеттері үшін біртұтас уақыт сақтау мақсатында ол бірнеше жерде ауытқиды. Егер саяхатшы бұл сызықты батыстан шығысқа қарай кесіп өтсе, бір күнге «қайтып келеді», ал шығыстан батысқа қарай өтсе — бір күнді «секіріп өтеді». Жюль Верннің «Сексен күнде жер шарын айналу» романындағы кейіпкер дәл осы ерекшелік арқасында бір тәулік ұтып алып, бәсекеде жеңіске жетеді.
22. Жазғы уақыт — көктемде сағатты бір сағат алға жылжыту тәжірибесі — Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде отынды үнемдеу шарасы ретінде енгізілген. 1916 жылы Германия алғаш болып бұл жүйені қолданды, кейін басқа елдер де осы тәжірибені қабылдады. Қазіргі кезде 70-тен астам мемлекет маусымдық уақыт ауыстыруды қолданады. Бірақ оның нақты экономикалық пайдасы туралы ғылыми пікірлер қайшылықты, ал дәрігерлер биологиялық ырғақтардың бұзылуы денсаулыққа кері әсер ететінін айтады.
23. Юлиан күнтізбесін біздің эрамызға дейінгі 46 жылы Юлий Цезарь енгізген. Ол жыл ұзақтығын 365,25 тәулік деп қабылдады, бұл тропикалық жылдан сәл ұзағырақ. Бір жарым мың жыл ішінде бұл айырмашылық шамамен он күндік қателікке әкелді. XVI ғасырға қарай Пасха мерекесінің уақыты табиғи маусымдардан айтарлықтай ауытқи бастады. Осыны түзету үшін 1582 жылы Рим папасы Григорий XIII жаңа күнтізбені енгізді.
24. Григориан күнтізбесіне көшу әр елде әртүрлі уақытта жүзеге асты. Ұлыбритания 1752 жылы көшіп, күнтізбеден бірден 11 күнді алып тастады. Ресей 1918 жылы жаңа күнтізбеге ауысып, бірден 13 күнді жоғалтты. Сондықтан Қазан төңкерісі жаңа күнтізбе бойынша қараша айына сәйкес келеді. Ескі және жаңа стиль арасындағы айырмашылық уақыт өткен сайын арта түсті және XX–XXI ғасырларда ол 13 күнге тең болды.
25. Кейбір тілдер уақытты еуропалықтарға үйреншікті модельдерден мүлде өзгеше түрде түсіндіреді. Оңтүстік Америкадағы аймара халқы өткен шақты — «көрілген» нәрсе ретінде — адамның алдында орналасқан деп елестетеді, ал болашақты — белгісіз болғандықтан — адамның артында деп қарастырады. Хопи тілінде, кейбір лингвистердің пікірінше, өткен, қазіргі және болашақ уақытқа ұқсас грамматикалық категориялар мүлде жоқ, дегенмен бұл түсіндіру әлі де пікірталас тудырады.
26. Психологтар жарықтың түсі уақыттың субъективті қабылдануына әсер ететінін анықтаған. Жылы түсті жарық уақыттың тез өтіп жатқандай әсер қалдырса, салқын көгілдір жарық керісінше оны баяулатқандай сездіреді. Казино мен сауда орталықтарының дизайнерлері осы құбылысты жиі пайдаланады: терезесіз, жылы жарықтандырылған кеңістік адамдарға әлі кеш емес деген әсер беріп, оларды ұзақ уақыт қалуға итермелейді.
27. «Блок-ғалам» теориясы — кеңістік-уақытты түсіндіретін негізгі философиялық тұжырымдардың бірі. Ол өткен, қазіргі және болашақ бірдей дәрежеде шынайы және бір мезгілде бар деп пайымдайды. Бұл көзқарас бойынша Үлкен жарылыстан бастап Әлемнің ақырына дейінгі барлық оқиғалар төрт өлшемді кеңістік-уақыт құрылымында бір уақытта «бар». Ал уақыттың өтіп жатқандай сезілуі — сананың иллюзиясы.
28. Кванттық гравитация — кванттық механика мен жалпы салыстырмалылық теориясын біріктіруге бағытталған теориялар жиынтығы. Кейбір модельдер бойынша, Планк масштабында уақыт дискретті болуы мүмкін, яғни ол бөлінбейтін «кванттардан» тұрады. Ілмекті кванттық гравитация теориясының бір тұжырымы бойынша, ең іргелі деңгейде уақыт мүлде жоқ, ол тереңірек кванттық құрылымдардан туындайтын пайда болатын қасиет қана.
29. Қара құрдымдар өз шекараларында — оқиғалар көкжиегінде — уақыттың өте күшті баяулауын тудырады. Егер бақылаушы осы көкжиекке жақын жерде бір сағат өткізсе, алыстағы бақылаушы үшін мыңдаған жыл өтуі мүмкін. Теориялық тұрғыдан қара құрдымға құлаған дене өз уақытында оқиғалар көкжиегіне жетеді, бірақ сыртқы бақылаушы үшін бұл процесс шексіз ұзаққа созылғандай көрінеді.
30. Хронобиология — биологиялық ырғақтарды зерттейтін ғылым — ағзадағы көптеген процестер бірнеше циклге бағынатынын анықтады. Тәуліктік ырғақтан бөлек, одан да ұзақ инфрадиандық ырғақтар бар. Мысалы, әйелдердегі шамамен 28 күндік етеккір циклі немесе маусымдық көңіл күй өзгерістері. Осындай ырғақтардың бұзылуы, мысалы ауысымдық жұмыс немесе ұзақ әуе сапарлары кезінде, денсаулыққа нақты әсер етеді.
31. Егіздер парадоксы — физикадағы ең белгілі ой тәжірибелерінің бірі. Егіздердің бірі Жерде қалады, ал екіншісі жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен алыс жұлдызға сапар шегеді. Қайтып келгенде саяхатшы бауырынан жас болып шығады, өйткені жоғары жылдамдықта уақыт баяу өтеді. Парадокстың шешімі егіздердің жағдайы тең емес екенінде — саяхатшы үдеу мен баяулау кезеңдерін бастан кешіреді.
32. Ми «уақыттық компрессия» деп аталатын құбылысқа қабілетті. Түс кезінде бірнеше күн өткен сияқты сезілуі мүмкін, ал шынайы өмірде бұл бірнеше минут қана болуы ықтимал. Нейробиологтар субъективті уақыт ұзақтығы жаңа әсерлер санына байланысты екенін анықтады. Ми неғұрлым көп жаңа стимулдарды өңдесе, кезең соғұрлым ұзақ сезіледі. Сондықтан балалық шақ ұзақ әрі әсерлі болып еске түседі.
33. Дәл хронометрия технологиясы ғылымды ғана емес, соғысты да өзгертті. XVIII ғасырдың соңына дейін теңіз навигациясында бойлықты дәл анықтау мүмкін болмады. Соның салдарынан кемелер жиі апатқа ұшырады. 1759 жылы Джон Харрисон жасаған H4 теңіз хронометрі бұл мәселені шешіп, мұхиттық навигацияның жаңа дәуірін ашты.
34. Кванттық механикадағы уақыт ұғымы классикалық физикадағыдан айтарлықтай өзгеше. Шрёдингер теңдеуінде уақыт сырттан берілетін параметр ретінде ғана көрінеді және кванттық бақылауға жататын шама емес. Бұл кванттық теория уақыттың табиғатын түсіндірмейді, тек оны берілген шама ретінде пайдаланады дегенді білдіреді.
35. Кейбір нейродегенеративті аурулар, әсіресе Альцгеймер ауруы, адамның уақытты бағдарлау қабілетіне ең алдымен әсер етеді. Науқастар оқиғалардың ретін ажырата алмайды, қай жыл немесе қай күн екенін анықтай алмайды және кейде бұрынғы естеліктерін қазіргі уақытта болып жатқандай қабылдайды. Бұл уақыт сезімі белгілі бір ми құрылымдарына, әсіресе гиппокампқа байланысты когнитивтік функция екенін көрсетеді.
36. Алғашқы механикалық мұнара сағаттары Еуропада XIII ғасырдың соңы мен XIV ғасырдың басында пайда болды. Олар қоғамдық өмірді ұйымдастыруда үлкен өзгеріс әкелді. Бұған дейін уақыт күннің орналасуына немесе шіркеу қоңырауларына қарап анықталатын. Механикалық сағаттар жұмысшылардың еңбегін, сауда операцияларын және әскери әрекеттерді нақты синхрондауға мүмкіндік берді.
37. Философтар «физикалық уақыт» пен «тәжірибелік уақыттың» арасындағы айырмашылықты атап өтеді. Физикалық уақыт сағаттармен өлшенеді, ал тәжірибелік уақыт — саналы тәжірибенің мазмұны. XX ғасырдың басында Анри Бергсон «ұзақтық» ұғымын енгізіп, сананың үздіксіз ағымын сипаттады. Бұл ағым сағат өлшейтін дискретті сәттерге толық сәйкес келмейді.
38. Қазіргі космология сипаттайтын Әлемнің ең алыс болашағы «жылулық өлім» деп аталады. Бұл — энтропия ең жоғары деңгейге жеткен, барлық процестер тоқтаған күй. Мұндай жағдайда уақыт ұғымының өзі мағынасын жоғалтады, өйткені ешқандай өзгеріс болмайды. Демек уақыттың физикалық шындық ретінде тек басталуы ғана емес, аяқталуы да болуы мүмкін.

Уақыт — адамзат тәжірибесінің ең таныс әрі ең жұмбақ құбылыстарының бірі. Біз оны әр секунд сайын пайдаланамыз, бірақ физикада да, философияда да, нейроғылымда да оның толық анықтамасын бере алмаймыз. Бұл парадокс уақыттың табиғаты біздің түсінігімізден әлдеқайда күрделі екенін көрсетеді. Кванттық гравитация, сананың нейробиологиясы және хронобиология салаларындағы зерттеулер алдағы онжылдықтарда уақыт туралы көзқарастарымызды түбегейлі өзгертуі мүмкін. Уақыт тек оқиғалар өтетін фон ғана емес, физикалық шындықтың, биологиялық өмірдің және адам тәжірибесінің белсенді қатысушысы болып қала береді.