Физика времени

_{*) О современных взглядах на судьбу Вселенной мы уже рассказали в главе 11.}

Но как об этой вселенской эволюции узнают часы, висящие у нас на стене? Да даже и не часы, а просто маятник на подвесе? Маятник размеренно раскачивается влево и вправо, проходя ряд положений сначала в одном направлении, а потом в обратном, снова уходит и опять возвращается и т. д. Качания маятника — это обратимое и к тому же периодическое явление, по крайней мере с точностью до трения в подвесе и о воздух, которое, конечно, представляет собой явление необратимое, но оно специально может быть сделано очень малым.

Качающийся маятник служит хорошими часами, как это заметил первым Галилей (см. главу 3). И, разумеется, они показывают время не потому, что имеется трение в подвесе или о воздух. Наоборот, эти часы тем лучше исполняют свое назначение, тем точнее указывают время, чем меньше в них трение, так что необратимые явления в самом маятнике или вокруг него не при чем.

И значит, если прав Больцман, маятник и в самом деле должен как-то чувствовать движение Вселенной к тепловому равновесию — другой возможности нет. Для этого требуется, однако, какое-то постоянное физическое воздействие на маятник, которое непрерывно сообщало бы ему, что происходит со Вселенной. Однако физика ничего не может сказать о процессе такого воздействия, о его существе.

Ни Больцман, ни кто-либо после него не смогли доказать, что такой процесс действительно существует в природе. А ведь на этом, очевидно, и держится все рассуждение, вся гипотеза...

Но, может быть, не стоит привлекать необратимость всей Вселенной, когда прямо вокруг нас протекает немало необратимых явлений, и им, кажется, легче влиять на наши часы. Но снова возникает пример маятника, о котором мы говорили, и он безжалостно разрушает и этот, более скромный, вариант гипотезы.

За сто лет, что существует гипотеза Больцмана, о ней много думали, писали, спорили, но решительного развития, не говоря уже о доказательстве, она так и не получила. Замечательно, что эта попытка проникнуть в природу времени происходила из стремления связать время с реально протекающими в мире физическими явлениями. Она послужила прообразом других гипотез о физической природе времени, которые имели совсем иной характер, но следовали тем не менее тому общему подходу к физике времени, который предложил Больцман.

Обращение времени

Законы движения, открытые классической механикой, обладают одним важным качеством: они безразличны к направлению времени. Это означает, что они определяют поведение тел как в направлении от настоящего к будущему, так и в направлении от настоящего к прошлому. Тем же качеством обладают и законы движения в теории относительности. Это безразличие законов механики, а значит, и самих механических движений к направлению времени отражает одну из фундаментальных черт физического мира. Об этом стоит рассказать подробнее.

Пусть сейчас, в настоящий момент времени, некоторое тело находится в данной точке и имеет известную нам скорость. Тогда на основании законов движения мы можем точно определить, где оно будет спустя, скажем, секунду или час. Но на основании тех же законов мы можем также определить, где это тело было секунду или час назад. Известно, что астрономы, пользуясь законами движения и применяя их к Земле, Луне и Солнцу, могут предсказывать солнечные затмения, которые случатся в будущем. И вместе с тем они могут вычислить, когда затмения случались в прошлом.

Вспомним астрариум, эту движущуюся механическую модель планетной системы (см. главу 3). Ее можно запустить, так сказать, и вперед, и назад. И в обоих направлениях времени она покажет все нужные события и притом в правильные моменты времени. При движении вперед, по часовой стрелке, события будут развиваться к будущему, как обычно. А при движении в обратную сторону, против часовой стрелки, наоборот, к прошлому.

Законы механики допускают и прямое, и обратное движение. Они одинаково надежно управляют движениями в обоих направлениях времени. Эти законы сами по себе еще не задают направления от прошлого к будущему. Они не выделяют этого направления, не отличают его от противоположного, которое для них одинаково приемлемо.

Об этом можно сказать и иначе: законы механики не изменяются при смене направления времени, при обращении времени.