Почему события не разворачиваются задом наперед? Как это ни странно, законы физики ничего не говорят о том, что события должны разворачиваться только в одном направлении. В соответствии с этими законами, все вполне может происходить в обратном порядке. Большая часть законов, используемых для описания явлений в окружающем нас мире, не учитывает концепцию «стрелы времени». Все эти законы могут действовать столь же успешно, если события начнут происходить в обратном порядке. Возникает противоречие между физикой, утверждающей, что процессы обратимы, и нашей жизнью, мгновения которой уносятся безвозвратно. И тем не менее физики утверждают, что подобные необычные явления теоретически возможны. Каким же образом?
Если, скажем, разбить кофейник, образуется беспорядок. Мысль о том, что возникший хаос способен возвратиться в упорядоченное состояние и вновь стать кофейником, видится нереалистичной. Однако законы физики такую возможность допускают. Необходимо всего-то навсего поменять направление движения всех осколков и капель, каждой молекулы стекла, жидкости, пола и воздуха на противоположное. И готово.
Отчего же мы не наблюдаем, как разбитые кофейники собираются сами по себе? Как увязать наш повседневный опыт с законами физики? В чем причина возникновения «стрелы времени»?
На венском кладбище, где покоятся Бетховен, Брамс, Шуберт и Штраус, похоронен Людвиг Больцман – австрийский физик, живший в девятнадцатом веке. На могильном камне высечена элегантная математическая формула: S = k · ln W, описывающая мощный процесс, известный как энтропия.
Больцман полагал, что время течет в том направлении, в котором происходят необратимые физические явления. Эти необратимые явления затрагивают все тела физического мира и всю Вселенную в целом; они вносят во Вселенную развитие, создавая тем самым время, задавая его ход и темп, определяя, в какую сторону ему течь. Так возникает непрерывное течение времени, уносящее события в прошлое, влекущее нас в будущее. По мнению Больцмана, стремление всей Вселенной как целого к тепловому равновесию (к тепловой смерти, как об этом говорили позже) есть единственное направление ее развития. И то, что мы называем временем, в действительности просто проявление этого неудержимого «старения» Вселенной, ее стремления к своему естественному концу.
Энтропия – это мера распада или стремления к хаосу. Это, безусловно, значительное явление, потому что все в нашей Вселенной имеет свойство двигаться от порядка к хаосу.
Стоит посмотреть вокруг – и всюду видны доказательства действия энтропии. И со временем энтропия только нарастает. Стекло разбивается, лед превращается в воду, дым рассеивается, приобретая крайне беспорядочную структуру. Хаос приходит на смену порядку. Вероятно, это и есть направление «стрелы времени».
Энтропия, по мнению Больцмана, одно из основных свойств времени.
Обратимся к Большому взрыву. Попытайтесь представить себе обратный путь от нынешнего состояния Вселенной до момента ее зарождения. Вы увидите, что наша Вселенная с множеством галактик, беспорядочно раскиданных в пространстве, сначала превратилась бы в облако газа, а после стала бы сжиматься до субстанции очень малого размера.
Теория Большого взрыва дает нам возможность представить, как могла выглядеть наша Вселенная в прошлом. Если верить этой теории, то на ранних стадиях своего существования Вселенная выглядела довольно упорядоченно.
Мы не знаем, почему энтропия была столь низкой тогда. По крайней мере, мы понимаем, что момент, когда энтропия в нашей Вселенной была низкой, существовал. Единственное, что мы можем сказать на сегодняшний день: Большой взрыв дал начало «стреле времени».
Наша Вселенная, словно часовой механизм, раскручивается с самого момента Большого взрыва, становясь все более беспорядочной. Мы еще не знаем, почему наша Вселенная началась с упорядоченного состояния. Но сам этот факт означает, что каждый раз, когда разбивается кофейник, в этом событии проявляется нечто, что случилось миллиарды лет назад. Разбитое стекло не может вернуться в упорядоченное состояние. Большой взрыв установил в нашей Вселенной такие правила.
Мы движемся только от прошлого к будущему. И все перемены вокруг – от образования звезд до мельчайших деталей наших жизней – это побочные явления беспрерывного процесса распада, определяющего разницу между прошлым и будущим в нашей Вселенной.
Но если у времени было начало, а беспорядок будет постоянно нарастать, может ли это означать, что у времени будет и конец? Какой будет наша Вселенная в далеком-далеком будущем?
После Большого взрыва пространство начало расширяться. И оно расширяется до сих пор. Еще совсем недавно ученые предполагали, что расширение Вселенной должно замедляться. Оказалось, что расширение, напротив, ускоряется. В будущем это может иметь самые неожиданные последствия. Если учесть, что Вселенная расширяется все быстрее, можно предположить, что в далеком будущем, скажем, через сто миллиардов лет, все небесные тела исчезнут из нашего поля зрения. Представьте нашу Галактику, одиноко висящую в пустоте. Наши потомки, очевидно, будут сильно страдать от этого.
Сейчас свету от далеких галактик приходится преодолевать настолько огромные расстояния, чтобы добраться до нас, что фактически, видя этот свет, мы наблюдаем прошлое этих галактик. Но в далеком будущем, когда эти галактики исчезнут из поля зрения, астрономы обнаружат, что прошлое с космической точки зрения им более не доступно.
Что же до времени, то по одной из гипотез космосом будут править черные дыры. Но и они со временем растворятся, оставив после себя лишь разрозненные элементарные частицы, беспорядочно болтающиеся в пространстве.
В далеком будущем, когда все распадется и сгладится, в пространстве больше не будут происходить какие-либо перемены. А если не будет перемен, мы не сумеем фиксировать ход времени. Ведь если абсолютно ничего не происходит, трудно даже вообразить, что время существует. В подобных обстоятельствах трудно даже предположить – течет ли время вперед или назад. Время попросту перестанет иметь значение.
Бег, необратимость, одномерностьНекоторые свойства времени ставят в тупик обе величайшие теории – и относительности, и квантовую. Они многое рассказали о времени, но ответить на первый и самый простой вопрос – почему время идет, – они не смогли.
Время безудержно движется. Здесь и сейчас. Гипотезы, объясняющие природу этого бега, звучат пока не вполне убедительно. Вероятно, необходим совершенно новый взгляд на вещи, выходящий далеко за границы привычных представлений. Безусловно, нужно основываться на теории относительности, которая учит нас, что ход времени зависит от физических явлений, и на квантовой теории, указывающей на то, что временной поток состоит из отдельных мельчайших толчков.
Но чем объясняется само движение времени? Что задает его свободный ход? Предположим, мы наблюдаем неподвижные часы вне полей тяготения и сами часы при этом не квантовые, а самые «обычные». Чем же тогда отбивается ритм времени?
Свободный ритм времени, не замедляемый движением и тяготением, является самым быстрым. Можно ли из этого сделать вывод, что причина бега времени не связана ни с движением, ни с тяготением? Вероятнее всего, она действительно не связана с ними. Безусловно, можно было бы сказать, что если не движение или тяготение, то само
