Физика времени

Рассуждение Лапласа производит, конечно, сильное впечатление. Но оно на самом деле ошибочно. В хорошо понятном увлечении успехами механики он стремился свести к механическим движениям все многообразие природы, весь мир явлений. Но природа в действительности гораздо богаче, ее законы не сводятся целиком к законам механического движения.

Впрочем, одно важное возражение может быть предъявлено Лапласу и в рамках самой механики. Он исходил из того, что состояние мира в какой-то данный момент известно абсолютно точно, а дальнейшие вычисления дают столь же абсолютно точное решение его задачи. Но реально мы никогда не можем абсолютно точно узнать и задать, скажем, координаты тел в данный момент. Всегда имеется та или иная предельная, конечная точность, с которой это можно сделать. Пусть мы можем указать положения тел, их координаты с точностью до десятой или даже двадцатой значащей цифры — все равно это будет только какое-то приближение, содержащее хотя и малую, но неисчезающую погрешность. «Обширный ум», а лучше воображаемая вычислительная машина с невероятным быстродействием и огромной памятью, должны прежде всего впитать эти сведения, и затем произвести по рецепту Лапласа вычисления будущего или прошлого. Но в каком бы направлении ни производился расчет — к будущему или к прошлому — по ходу расчета ничтожные исходные погрешности в определении начальных положений тел приведут к совсем не малым отклонениям от идеально точного решения, подразумеваемого Лапласом. Отклонения растут, даже если сама машина не вносит в расчет собственных ошибок. Рано или поздно реальные результаты реального вычисления станут уже очень сильно отличаться от идеального решения. И вместо истинного будущего мы получим нечто совершенно от него отличное. Картина смешается, запутается, и запутают ее ничтожные и невинные, казалось бы, погрешности в исходных данных.

Если бы мы захотели вычислить будущее состояние каждой молекулы в стакане воды всего только на секунду вперед, любой мыслимый расчет дал бы картину расположения и движения молекул, которая очень сильно отличалась бы от того, что на самом деле наступит через секунду. Но такой расчет и недоступен современным вычислительным машинам: они могут вычислять движения в системе из сотен тысяч точек, а в стакане воды 10²⁴ молекул. Да и любая машина будущего вряд ли сможет произвести такое вычисление, а если допустить, что и сможет, на это уйдет гораздо больше времени, чем секунда.

И это всего только стакан воды. Что же говорить о всей Вселенной, о чувствах и мыслях людей...

Но это не означает, что вычисление будущего поведения физических систем вообще невозможно. Все, что нам нужно знать наперед о стакане воды, легко поддается описанию. Только для этого не нужно вычислять положения и скорости каждой молекулы — вполне достаточно пользоваться всего несколькими физическими величинами, характеризующими всю такую систему как целое, — температурой, давлением, плотностью, объемом. И мы легко решаем в школе задачу о том, что произойдет с температурой в сосуде с водой, если ее, например, подогреть, сообщив столько-то тепла.

От причины к следствию

В Т-инвариантном мире Лапласа предшествующее событие в истории тела является причиной последующего события. Но два таких события, оставаясь самими собою, меняются ролями, когда цепочка событий обращается и «разматывается» назад. То событие, которое было причиной по отношению к другому при одном порядке, окажется его следствием при обратном порядке.

Но, может быть, все дело в том, что в реальном мире причина и следствие непереставимы? Может быть, время потому и течет, что причина вызывает следствие?

Время течет от причины к следствию. Такая мысль и была высказана еще Готтфридом Лейбницем, классиком естественных наук нового времени.

Эта мысль основана на ином подходе, чем гипотеза Больцмана. Она обращена не к какому-то отдельному физическому явлению или их классу, а к самым исходным, первичным представлениям физической науки. И правда, все физические связи имеют причинно-следственную основу; если что-то происходит, то происходит по определенной причине и является ее следствием. Сначала действует причина, а затем происходит вызываемое ею следствие. От причинно-следственного порядка к порядку временному — это ясная и привлекательная идея.

Не странно ли, что из нее не выросла, во всяком случае, до сих пор, физическая теория времени? Никаких возражений против нее, как кажется, быть не может. Но и попытки развивать или конкретизировать ее в физическом или математическом плане пока что не были сколько-нибудь результативными, несмотря на немалые усилия, прилагавшиеся и в прошлом, и в последние десятилетия.