Ричард Мюллер - Сейчас. Физика времени

Предположим, вас наделили полным знанием о двух мгновениях времени в нашей Вселенной и попросили определить, какое из них случилось первым. Как вы можете это сделать? Ответ простой: вычислить энтропию двух моментальных снимков. Тот момент, энтропия которого была меньше, произошел раньше. Физики считают, что энтропия вполне убедительно задает направление стрелам времени .

Второй закон термодинамики, устанавливающий, что энтропия увеличивается, вообще-то довольно странный. Он ничего не прибавляет физике, кроме утверждения, что более вероятные процессы происходят с большей долей вероятности. Почему же тогда это начало квалифицируют как физический закон? Разве эта тавтология не самоочевидна и не тривиальна? И если уравнения механики, электричества и магнетизма – то есть реальной физики – не дают направления времени, почему это делает какой-то довольно ненаучный закон, который на этих областях физики и основывается?

Эддингтон хорошо знал об этом парадоксе. На самом деле он ввел различия в законы физики, разделив их на первичные и вторичные. Энтропия определенно была законом вторичным, выведенным из других законов и не имевшим собственного твердого основания.

Усилим этот парадокс. Давайте исходить из представления об истинности классической физики, то есть той, на которой основывается второе начало термодинамики. В этой физике, если вы знаете точное местоположение и характеристики движения каждой частицы (отставив в сторону принцип неопределенности квантовой физики), разве вы не можете, хотя бы в принципе, предсказать будущее? Здесь не нужны расчеты вероятностей и законы случайностей. Как же тогда могут фундаментальные законы, не имеющие стрелы времени , породить вторичный закон, у которого такая «стрела» имеется?

Ответ в том, что нынешняя Вселенная очень высоко организована – по причинам, которые Эддингтон вначале не мог определить. В нашем мире низкая энтропия. Когда вы заставляете газ, сконцентрированный в одном углу емкости, распределиться по всей этой емкости, вы имеете дело с огромным увеличением энтропии. А материя во Вселенной сосредоточена компактно в разных ее областях, как газ, скопившийся в каком-то углу емкости. Б о льшая часть видимой массы Вселенной обнаруживается в звездах, небольшая часть – в планетах; и все это окружено пустым пространством. (Здесь я не касаюсь вопроса о темной материи, которая была неизвестна во времена Эддингтона.) Так что во Вселенной много пустого пространства, которое могло быть заполнено для увеличения энтропии. Другими словами, дальнейшая организация Вселенной очень маловероятна. Благодаря тому, что сейчас она очень высоко организована и с большой вероятностью идет по пути дезорганизации, время движется вперед.

Если вы верите, что Вселенная бесконечно стара, значит, у нее было бесконечное время для эволюции и бесконечное время для увеличения энтропии. Тогда можно предположить, что максимальный уровень энтропии во Вселенной должен был быть достигнут давным-давно. Почему же этого не случилось?

Некоторые думают, что нынешнее состояние Вселенной, с ее относительно высокой организацией и низкой энтропией (в сравнении с той, какой она могла бы быть), подразумевает существование Бога. Артур Эддингтон сформулировал это более элегантно. Он сказал (в упомянутой книге):

Направление «стрелы времени» может быть определено только такой несочетаемой смесью теологии и статистики, как второе начало термодинамики. Или, если выражаться точнее, направление «стрелы» может быть определено на основе законов статистики; но ее значение как важнейшего фактора, определяющего смысл мира, может быть выведено только на основе телеологических [118]представлений.

Если вам необходимо освежить знание философских терминов, предлагаем определение слова «телеологический», данное академическим толковым словарем Oxford English Dictionary:

Телеологический – имеющий отношение к целям и конечным причинам или связанный с ними; имеющий дело с замыслом или целью, особенно в области природных явлений.

Время движется вперед потому, что наше нынешнее состояние высоко невероятно. В окружающем мире есть большие концентрации массы, но и огромные пустые пространства. Его температура неуниверсальна, поэтому тепло может переноситься в пространстве, объекты способны разрушаться, а масса – распространяться в космосе. Чтобы Вселенная стала организованной, наличие Бога вовсе не обязательно. Однако наша Вселенная действительно хорошо организована.