Видео

[музыка] Здравствуйте Сегодня у нас в гостях доктор физико-математических наук профессор кафедры физики и астрономии университета штата Миссури в городе Колумбия Сергей Михайлович Копейкин Здравствуйте Сергей Михайлович добрый день ве наверно

ва Ну тут уже кто в какое время будет смотреть ВМ отличием Вы закончили физфак НГУ где изучали общую теорию относительности под руководством Леонида щука в 1986 году вы защитили

кандидатскую диссертацию под руководством легендарного астрофизика Академика Якова Борисовича зельдовича на тему движения тяготеющих тел с учётом консервативных и радиационных релятивистских поправок уже через 5 лет в 1991 году вы блестяще защитили в МГУ докторскую диссертацию на

тему релятивистская теория астрономических систем координат и её приложение которая послужила основой фундаментальных релятивистских резолюций по системам отчётам и шкалам времени в солнечной системе принятых на двадцать четвёртой Генеральной Ассамблеи международного астрономического Союза В 2000 году

современные Небесные мериды Луны и планет Солнечной системы включает результаты ваших исследований потоски уравнений движения релятивистских систем отсчёта и временных масштабов в солнечной системе которые были опубликованы в научной монографии релятивистская Небесная механика в солнечной системе Сергей

Михайлович я уверен что Вы точно знаете ответ на вопрос что же такое время фундаментально ли оно во вселенной и как со временем особенно в области претензионной метрологии и навигации обстоят дела на земле и в солнечной системе Да спасибо

Спасибо за то что пригласили меня в ваш видеоблог на эту передачу я с большим удовольствием отвечу на все ваши вопросы а и вопрос насчёт времени очень интересный действительно время является весьма загадочной субстанцией можно

вспомнить слова Остапа Бендера которого спросили о том что такое дебют и он в шахматном клубе в ответ на этот вопрос Остап загадочно ответил что это квази УМО фантазия Ну вот примерно тоже само также обстоит ситуации

Со временем это квази УМО фантазия всех людей которые живут на нашей планете выглядит мистически но есть подходы которые позволяют нам понять совершенно точно

по крайней мере в том небольшом промежутке времени в котором мы живём время - это просто последовательность некоторых событий которые мы можем отсчитывать и приписывать каждому такому событию определённое Число Вот последовательность

таких чисел и составляет сущность времени время по сути дела есть параметр который характеризует Наше Движение по оси времени по оси времени ось времени сама по себе тоже загадочное

определение и физики стараются понять почему время течёт только вперёд не течёт назад физики также стараются понять Можно ли путешествовать по времени и если нет то почему

много времени и усилий для понимания этого вопроса в последнее время значит было отведено замечательным американским астрофизики торм который был удостоен Нобелевской премии за открытие гравитационных волн

время появляется уже в ньютоновской или параметрит как мы говорим движение тел Солнечный системы спутников планет

искусственных спутников Земли и всех тел находящихся во Вселенной но в теории в теории Ньютона время было абсолютно абсолютное время было введено довольно интересным способом

на вос о том что такое время что такое абсолютное время врем Допустим мы понимаем что такое время параметр Но что такое абсолютное время чтобы ответить на этот вопрос Нужно посмотреть на уравнение Ньютона которое здесь конечно не пишу Но есть такие уравнения дифференциальные уравнения

и в этих дифференциальных уравнениях имеется ускорения так вот оказывается что идеальное время это такое абсолютное время которое делает эти уравнения уравнения Ньютона наиболее приводит их к наиболее простой форме к наиболее простой

форме значит понять что такое наиболее простая Форма Без вида этих уравнений трудно Ну вот могу привести такой пример могу привести такой пример значит долгое время астрономы счита

наиболее идеальным временем Что реализует хорошо мы ввели математическую концепцию идеального абсолютного времени Однако Нужно же ведь ещё эту математическую идеализации привязать к практической реализации Для этого нужны некоторые часы

часы которыми обладали люди на Земле вре Ньютона были довольно плохими наиболее точными часами рассматривалась сама Земля вращение Земли то есть один день другой день третий день

и так далее считая дни и разделяя каждый день на 24 часа люди могли измерять время довольно точно и вот значит это время основано на вращение Земли называется универсальное время обозначение для этого времени

астрономии универсальное время это универсальное время долго использ для того чтобы наблюдать планеты солнечной системы в частности Меркурий Венеру Марс и так далее и Согласно ньютону движение таких планет должно было бы подчиняться

уравнениям Ньютона записанных вот вдео с од в веке астрономы обнаружили что движение планет Меркурия и Венеры идт

каким-то несколько необычным образом они двигаются по своим орбитам вроде бы как ускоряются чего не должно быть Согласно теории Ньютона тогда возник вопрос Что

такое время и может быть время которое отсчитывается часами на земле имеется в виду самой землей как вращающимся волчком может быть такое время основанное на вращении земли не является идеальным и действительно именно так и оказалось Земля не вращается

равномерно она замедляет своё движение Если не учитывать это факт А считать что она вращается равномерном в уравнени движения планет Солнечной системы и они будут казаться как бы эти уравнения имеющими некую дополнительную силу которая

вызывает ускоренное движение планет Солнечной системы причём всех одновременно Вот если бы одну наблюдали то тогда невозможно было бы различить является ли время отсчитывая универсальное время земли идем или нет а вот когда мы посмотрели на все пне что все

планеты синхронно одновременно ускоряются стало понятно что всё-таки теория Ньютона правильна А вот параметр который мы используем он не является таким идеальным которым Мы считали ранее Так что концепция универсального времени основанного на вращении земли таким образом подвергалась

сомнению и этот вопрос был разрешён на самом деле чуть-чуть позже чем XV век X он уже был разрешён только в начале XX века когда появилось действительно очень точные кварцевые часы которые позволили

нам заметить что Земля действительно вращается неравномерно и вот с этого момента с этого начала XX столетия пошло бурное развитие различных шкал времени но во-первых как я уже сказал Выяснилось что универсальное время не является

идеальным было введено понятие более универсального времени так называемого эфемерид времени эфемерид Времени эфемерид нае время - это время которое отсчитывается путём наблюдения астрономических наблюдения и движения планет и вот такое время на протяжении нескольких

десятков лет после 1930 года С тех пор как были изобретены кварцевые часы являлось идеальным Однако в 1956 появились атомные часы и стало ясно что атомные часы являются более точными чем вот это вот эдно время основанное на

движении планет Солнечной системы кроме того они были более практичными всё-таки астрономические шкалы времени такие как универсальное время основанное на вращении земли или эфемерид время которое основано на движение планет Солнечной системы такие шкалы времени не являтся достаточно практичными

так как мы должны наблюдать довольно длительный интервал времени планеты или вращение Земли и затем А из этих наших наблюдений строить шкалу времени то есть такое вот идеальное хорошее время универсальное или эфемерид нае время получается только после того как мы проведём

длительный ряд наблюдений оно постериор оно для практики не очень годится оно годится для астрономов и действительно оно хорошо работает Но для практических приложений оно не годится а для практических приложений Нужны часы которые идут сейчас здесь и отсчитывают время с очень хорошей точностью

равномерно прямолинейно с равными интервалами На протяжение достаточно большого промежутка времени скажем год или 10 лет даже ещё лучше Вот такими часами являются атомные часы стало понятно что атомные часы могут быть использованы для того чтобы проводить

прецизион также навигацию в пределах Земли а также за е пределами со спутниками и это породило опять-таки целый ряд шкал времени которые астрономы придумали и ввели не просто потому что они вот такие вот умные или

значит хотят показать всему миру что они нуж всему миру безу дозы практическая необходимость появления новых шкал времени была обоснована именно развития технологий навигации метрологии

космических исследований и так далее следует отметить что в настоящее время лы времени которые используют астрономы являются полностью релятивистские они основаны на тих концепциях вот здесь яле

всех тех шкал времени которые геодезисты навигаторы метрологи и астрономы используют в окрестности нашей Земли в нашей солнечной системе и в нашей Галактике для того чтобы наблюдать

астрономические явления происходящие в соответствующих регионах пространства и времени которая концептуальным временем которые является главным и основным это так называемая собственная время наблюдателя собственное время наблюдателя

обозна обозначается Оно обычно маленькой греческой буквой Тау может быть у неё есть какой-то индекс потому что каждый наблюдатель имеет своё собственное время и вот это собственное время измеряется должно значит это некая мате

концепция конструкция которая была введена альбертом эйнштейном придумана и это это идеальное собственное время математическое надо связать с временем показе часами атомными часами и вот значит имеются определённые связи между собственным

временем и атомными часами которые на этой диаграмме показа стрелочками в блоках этой диаграммы обозначены разные шкалы времени которые астрономы используют для того чтобы перейти о собственного времени к атомному времени

и наоборот такими временами являются например Время Солнечная система барицентрические означается

буковка имеется время земное просто земное имеется время tdb которая связана с центрический временем Солнечной системы все эти времена связаны с атомным временем которое обозначена здесь буковка тремя буковка т

и интернациональное атомное время интернациональном хранится главным образом в на самом деле оно хранится метеорологическими лабораториями расположенными по всей земле по всей земле которые передают

показания атомных часов которые расположены в этих лабораториях в службу времени Парижской обсерватории которая обрабатывает эти данные и строит такую универсальную очень равномерную шкалу международного атомного времени затем используется

для прецизионной навигации осуществляемой посредством глобальной навигационной системы значит таких глобальных навигационных систем сейчас Существует несколько первая глобальная навигационная система была сделана американцами называется А GPS и мы все её используем

в наших автомобилях и в наших навигационных так сказать походах мы ходим нам нужно нужно зна точно где мы находимся вот для этого используется GPS но не только Советская А теперь Российская система гнас вносит существенный вклад и

работает синхронно с американской системой GPS для того чтобы обеспечивать навигацию людей навигацию самолётов кораблей и так далее на земле в воздух и в космическом пространстве европей

китайцы индусы также были озабочены созданием своих навигационных систем и сейчас такие системы уже запущены и начинают работать в частности европейская глобальная навигационная система называемая

Галилео начинает давать весьма ощутимый вклад в общую навигационную систему спутниковую которая расположена вокруг Земли Ну вот это примерно те шкалы времени которые мы сейчас используем помимо этих шкал времени есть

астрономы также по-прежнему продолжают использовать и астрономические времена например время очень интересное время называется Пульсар Время оно основана на вращении пульсаров то есть принцип Пульсар времени Это примерно тот же самый что принцип универсального времени

основанного на вращении ели но Пульсар - это маленькая очень компактная литическая звезда размером примерно 20 км радиусом быстро вращающаяся и стабильность вращения такой звезды намного выше чем стабильность вращения самой Земли поэтому Пульсар время на самом

деле на длительных временах по своей точности превосходит даже атомное время на интервалах времени порядка 10 лет вы также мы используем время которое задаётся движениями тел нашей

галактики так называемое галактическое Время оно так оно в практике конечно не сильно используется Но для астрономов которые проводят прецизионное наблюдение положение астми обетов Нано

принципиальным в частности были проведены исследования значит ну мной в частности а также моими коллегами о том как такое время могло бы быть использовано для того чтобы осуществлять Лучше понимать

природу природу времени как фундаментального параметра Вселенной ну и наконец самая последняя шкала времени - это конечно время основанное на расширению Вселенной это время которое входит в космологии

и которым пользуются космологии космологические эпохи Так что фундаментальность времени не вызывает Никаких сомнений мы размышляем и продолжаем размышлять и будем размышлять над природой времени Можно ли и

может быть в течение времени мы сможем понять всё-таки почему действительно время идёт из прошлого будущего И мы таким образом путешествуем всё время вперёд Можно ли создать машину времени ответ на этот вопрос В настоящий момент

кажется отрицательным Хотя математически это возможно имеются такие структуры пространстве временные решения математические уравнения Эйнштейна которые показывают что Машина времени в принципе может существовать Однако практическая реализация такой

машино времени с физическими противоречиями и поэтому а так же логическими но нельзя значит сделать машину времени приехать в прошлое там стукнуть своего дедушку по голове и потом появиться на свет такого не бывает Так что пока кажется

невозможно но и учёные и фантасты и люди которые делают кино продолжают над этим вопросом размышлять и показывать нам совершенно замечательные Блестящие кинофильмы которые мы сес смотрим и любим о том как путешествовать во времени и что при этом

происходит Ну вот такой пример ответ на первый вопрос Спасибо В одном из выпусков газеты тро Нау мы опубликовали новость о теоретической разработке стандарта лунного времени и я помню вы указали мне что цитирую насчёт лунного времени работа физиков из

НАСА допускает ряд ошибок но это не так просто заметить не могли бы вы подробно рассказать в чём же их ошибка и как вы рассматриваете проблему построения лунного времени я также отмечу что я прочитал вашу статью которую вы мне дали Там сча было Ну потом стало очень

много математики но смысл я понял примерно так когда Нил Армстронг совершал свой маленький шаг Во Славу всего человечества его часы спешили относительно часов его дублёра оставшегося на земле Джеймса Лола часы которого в свою очередь безбожно отставали от часов оставшегося в командном

модуле на орбите Луны Майкла Коллинза часы которого уже не так сильно опережали часы база олдрин наблюдавших всю эту в из лунного модуля Я согласен Это бардак с этим надо что-то делать и навести порядок хотя бы на Луне как будем наводить проблема лунного

времени является естественным натуральным продолжением вопросов о построении шкал времени в окрестности земли Я уже в системы

GPS время показывает гнас и так далее это все времена которые были созданы для того чтобы делать прецизион ную навигацию в окрестности земли Однако развитие технологии показывает что

нам надо возвращаться на луну и такие программы Возвращение на луну усиленно сейчас разрабатываются в передовых странах мира Америки Китая

и России значит для того чтобы вернуться на луну этоже не просто так слетать вот как раньше так сказать летали просто может быть не очень хорошее слово Америка обстоит по-другому нужно

ставить на луну станции нужно исследовать Луну нужно путешествовать по Луне для этого нужно космонавтам или астронавтам которые будут там находиться точно знать где они находятся потому что это вопрос жизни

и смерти на Луне нет атмосферы налу может быть на обратную сторону зай значит не видно земли надо знать связаться трудно нужна группировка спутников которые Бут летать вокруг Луны и обеспечивать примерно

то же самую активность как спутники системы GPS и лонас делают вокруг земли для этого нужны нужна специальная шкала времени основа на ходе часов поставленных Луны то есть предполагается

что будет сделана основная база или может быть не одна а несколько баз но основная база которая будет хранить время наверное будет примерно одна и там будет группировка атомных часов которые будут показывать и измерять Это точное

так сказать время но и задавать его но дело в том что общая теория относительности предсказывает что в зависимости от того Где находятся часы А их ход по отношению к другим часам находящимся в другом месте а отличается А это связано с тем что часы двигаются

и находятся в точках с разным гравитационным потенциалом поэтому э часы находящиеся в разных точках пространства а могут и Они ведут себя действительно по-разному а Луна - это не Земля Луна двигается вокруг земли

и она находится в ционной потенциале солнца который меняется вследствие того что луна двигается по своей орбите Поэтому тот факт что луна часы находящиеся на Луне будут находиться а

то в в более сильном ционного поле то в более слабом миграционном поле солнца это в принципе могло бы повлиять на их ход и вот значит мы этим над этим вопросом занима занимались на самом деле несколько групп в мире этим вопросом занимались

значит одна группа - это группа учёных в Национальном институте стандартов Соединённых Штатов Америки другая группа это группа учёных в J prop laborat NASA третья группа э группа

морской обсерватории в которой к которой принадлежал и я и занимался с коллегами из морской обсерватории разработкой концепции лунного времени и четвёртая группа это тоже значит американцы Но это независимая группа наших так сказать друзей которые

а известны своими исследованиями области общей теории относительности и солнечной системы а так вот а значит возвращаясь обратно к концепции Дело в том что э нужно хорошо понять вопрос о том как гравитационный потенциал солнца

влияет на ход а а лунного времени на ход часов находящихся на Луне по отношению к ходу часов находящихся на Земле и как я уже отметил часы на Луне довольно сильно болтаются в миграционном по солнца и

кажется что вот это вот движение может приводить к тому что ход часов на Луне будет довольно сильно Ну я не называю цифр практически это практически это незаметно для глаза но дело в том что мы для навигации используем

радиолокационные сигналы мы посылаем электромагнитный сигнал импульс он идт до оден точки назад и мы измеряем расстояние на самом деле по движению времени по тому по тому интервалу времени который прошёл после того как мы излучина

получили обратный сигнал от отражённой цели обычный принцип Как в радиолокации Так вот скорость движения Света очень большая 300.000 км в секунду и даже маленькая неточность определение времени скажем 1 микросекунда она будет приводить к тому что мы будем ошибаться

в расстоянии на 300 м а 300 м это очень много это недопустимо для навигации на земле и недопустимо совершенно для навигации на Луне потому что это вопрос жизни и смерти на самом деле уже ошибся и спутник погиб

Как говорится Ну или что-то другое хорош если спутник А может спуска махнул мимо поверхности сил на склон кратера и всё Ну конечно да да Безусловно поэтому речь идёт значит о том чтобы все

эти микросекунды точно понять отсчитать То есть концепция лунного времени теоретические формулы которым с которыми мы должны оперировать должны быть разработаны так чтобы вот эти все тончайшие эффекты хода времени одних часов

по отношению к ходу времени других часов были учтены Дело в том что нам не удаётся точно скомпенсировать уход одних часов находящихся на Луне отхода часов на земле но мы можем

если мы теоретически всё правильно посчитаем мы можем заранее так сказать устро чтобы они не очень уходили от часов на земле так делается в системе GPS например системе GPS спутники несут каждый спутник несёт на себе атомные часы

эти атомные часы идут немножко по-другому на самом деле неже чем на земле но вот для того чтобы это Но мы знаем точно насколько они уходят от часов на земле поэтому когда час изготовляемые для спутника дела Это в

по отношению к Чам на земле учитывается и частота хода часов изменяется поэтому конечно если брать часы сделанные для спутника GPS и сравнить их с часами которые сделаны вот для пользования на земле то они идут по-разному но

на орбите эти Часы идут с той же скоростью как часы тикают на земле Вот это можно сделать и вот это вот был главный вопрос значит посчитать эту цифру для Луны

Но кроме того надо было ещё также посчитать и некие периодические уклонения не только Вековое изменение не только вековой уход одной шкалы времени по отношению к другой но также периодические изменения так вот вековой ход был почита всеми г приме не то что

примерно А точно он был рассчитан один и тот же А вот периодические эффекты которые оказались довольно большими а именно на уровне 1 секун Действительно это уже 300 м как я уже сказал так вот они группо астрономов из были почита неправильно и

статья которая в них появилась вхи эту нето этот вопрос обсуждали но не конкретно я а мои коллеги с коллегами из gpl и указали им на то что у них имеется ошибка

коллеги постарались эту ошибку исправить и в очередной версии их статьи которые находится также в архиве физических журналов вы можете увидеть что там уже третья версия поставлены но до сих пор периодические поправки

подсчитаны физиками gpl до сих пор являются неправильными и они Я полагаю продолжают работать над этим вопросом чтобы сделать свою концепцию лунного времени практически той же самой что и работы других

Сергей Копейкин. О времени, гравитации и теории относительности.