Физика времени

Дерзкую идею о происхождении направления времени выдвинул астроном из Пулковской обсерватории Н. А. Козырев. Он предположил, что известные нам законы движения — это лишь некоторая приближенная форма точных законов, которые еще предстоит открыть. И если в приближенных законах царит T-инвариантность, то точные законы обладают T-неинвариантностью, то есть нарушением Т-инвариантности, хотя, быть может, и очень слабым (отчего оно до сих пор и оставалось неуловимым). Такая скрытая, очень слабая, но всеобщая асимметрия между двумя направлениями времени задает преобладание одного из них, которое и означает для нас направление от прошлого к будущему.

Эту идею, вносящую необратимость в сами законы движения, не удалось ни разработать теоретически, ни тем более доказать в экспериментах. Стоит заметить, что в 50-е годы, когда идея была предложена, о K-мезонах как примере нарушения Т- инвариантности еще не знали.

Гипотеза Эддингтона

Если связывать течение времени с каким-то определенным физическим явлением, то нужно выбрать явление совсем особого рода — с одной стороны, оно должно быть заметно выделенным из всех явлений природы, а с другой стороны, оно должно иметь самый общий, всемирный характер. Таким явлением, единственным и всеобщим, является расширение Вселенной. Гипотезу о связи направления времени с расширением Вселенной выдвинул много лет назад английский физик и астроном Артур Эддингтон (1882—1944), автор замечательных трудов по теории относительности, космологии, физике звезд. Ему принадлежит выражение «стрела времени», которым мы воспользовались для названия этой главы книги.

Но последнее не означает, что мы присоединяемся к точке зрения Эддингтона на природу времени. Против нее существуют сильные возражения.

Действительно, расширение Вселенной — это явление огромного пространственного масштаба, оно проявляется в относительном движении, взаимном удалении галактик и их скоплений друг от друга. Это, однако, отнюдь не означает еще (как иногда неудачно говорят и пишут) всеобщего «растяжения» всех вообще расстояний и длин в мире. Размеры планет и Солнца, радиус Солнечной системы не возрастают со временем — они никак не ощущают далекие движения галактик. Общее космологическое расширение им никак не передается, оно не воздействует на них. На этот счет имеется строгое теоретическое доказательство, полученное Эйнштейном (совместно с Э. Страусом) в 1945 году.

Но тогда против идеи Эддингтона возникают те же возражения, что и против гипотезы Больцмана. Если данное физическое явление определяет стрелу времени, то есть задает его бег и направление, то должен существовать способ «сообщить» об этом всем без исключения часам в мире, всем остальным явлениям и процессам в природе. Такого способа, как видно, не существует.

Т-инвариантность и «обширный ум»

Т-инвариантность законов движения означает, как мы говорили, что эти законы сами по себе не указывают направления времени. Классическая механика и обобщившая ее теория относительности только выстраивают события в цепочку одно за другим, но это цепочка без стрелки. События в истории данного тела нанизываются на время (его собственное время), как бусинки на нитку, и все равно, в каком направлении, с какого конца их перебирать.

Мы упомянули уже и о том, что на основании законов движения можно вычислить будущие затмения и вообще всю будущую динамику нашей планетной системы. Точно так же можно вычислить прошлые затмения и всю предшествующую историю Солнечной системы. Значит, прошлое и будущее нам одинаково открыты и полностью доступны знанию.

Более того, Пьер Симон Лаплас (1749—1828), знаменитый французский математик и физик, предположил, что возможность таких точных вычислений распространяется не только на мир планет, но и на все вообще частицы вещества, из которых состоит все на свете, включая и нас с вами. Даже наши мысли и чувства, поскольку в конце концов они определяются движениями атомов и молекул в нашем мозгу, в нашем теле, можно точно вычислить наперед. В одинаковой степени это относится и к прошлому.

Лаплас говорил об этом так.

«... мы должны рассматривать настоящее состояние Вселенной как следствие ее предыдущего состояния и как причину последующего. Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, обусловливающие природу, и относительные положения всех ее составных частей, если бы вдобавок он оказался достаточно обширным, чтобы подчинить эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движение величайших тел Вселенной наравне с движением легчайших атомов; не оставалось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее, так же как и прошлое, предстало бы перед его взором».

Современный сторонник Лапласа мог бы, наверное, сказать, что будущее уже как бы снято на киноленту, которая — вся уже целиком готовая — просто разматывается перед нашим взором. Ее можно просматривать и вперед — к будущему, и назад — к прошлому.