Виктор Комаров - Занимательная астрофизика

В этом афоризме нашло свое отражение наиболее характерное отличительное свойство времени — его необратимость. Время нельзя повернуть вспять: что прошло, то прошло безвозвратно. Мы не можем возвратиться в прошлое и не можем, опередив время, забежать в будущее, а затем вернуться в свою эпоху.

Итак, необратимость — одна из основных особенностей времени. Другими словами, время всегда течет в одном направлении, и, чтобы подчеркнуть это обстоятельство, часто говорят о стреле времени.

Исторически представление о необратимости или однонаправленности времени, видимо, сложилось под влиянием того факта, что все реальные процессы, с которыми сталкивается человек в окружающем мире, практически необратимы. Ведь если бы время потекло вспять, то вокруг нас стали бы происходить совершенно поразительные явления. Но таких явлений никто и никогда не наблюдал.

Немаловажную психологическую роль сыграло, по всей вероятности, и то обстоятельство, что мы ничего не можем изменить в прошлом и не способны во всех деталях предвидеть будущее. Для прошлого характерна полная определенность, а для будущего значительная неопределенность. Иными словами, между прошлым и будущим существует явная асимметрия. А вся жизнь человеческая протекает на той грани, на которой будущее превращается в прошлое: сама жизнь человека — это необратимый процесс.

Философы неоднократно пытались вывести временной порядок из причинного. Но все дело в том, что при определении причинного порядка мы явно или неявно опираемся на понятия временного порядка. Ведь когда речь идет о том, что «причина порождает следствие», подразумевается, что следствие появилось после причины. Таким образом, любая попытка вывести временной порядок из порядка причинного фактически неизбежно приводит к логическому кругу.

Однако наряду с рассуждениями общего характера закономерно возникает вопрос: нельзя ли выявить такие необратимые процессы в самой природе, с которыми можно было бы строго связать однонаправленность времени?

Еще Аристотель писал: «Мы не только измеряем движение временем, но и время движением… ибо время определяет движение, будучи его числом, а движение — время» [18] Аристотель . Физика. — М., 1937, с, 97. ).

Сущность времени нельзя понять, не связывая его с поведением материальных объектов, с конкретными физическими явлениями. Каковы же те физические процессы, протекающие в реальном мире, которые могут определять однонаправленность времени?

Вообще говоря, для того чтобы доказать необратимость времени, в сущности, достаточно обнаружить в природе хотя бы один строго необратимый физический процесс. Его наличие сразу придало бы физический смысл направленности времени как для самого этого процесса, так и для всех других, связанных с ним, обратимых процессов, которые вследствие этого стали бы необратимыми.

Естественно прежде всего обратиться к механике. Любопытно, что в классической механике нет никаких запретов, препятствующих обращению времени. В ее уравнениях можно поменять знак времени на противоположный, и все процессы потекут в обратном направлении, проходя в обратном порядке те же самые состояния. Другими словами, уравнения механики, так же как и их решения, обратимы во времени.

Однако «теоретической» обратимости отнюдь не соответствует фактическая обратимость механических процессов в реальном мире. Это связано с тем, что идеальных чисто механических процессов в природе практически не бывает. В любой механической системе в результате взаимодействия составляющих ее объектов происходит неизбежное рассеяние энергии, ее диссипация. А при этом условии процесс становится необратимым.

Таким образом, возникает парадоксальное противоречие. Реальные механические процессы необратимы, а теория механических явлений допускает их полное обращение. Следовательно, оставаясь в рамках чистой механики, физического обоснования однонаправленности времени мы получить не можем.

Между тем для обоснования необратимости времени одних экспериментальных доказательств, как бы многочисленны они ни были, недостаточно. Необходимо, как принято говорить, иметь еще обоснования номологические — на уровне физических законов. Но такого обоснования однонаправленности времени, оставаясь в рамках «чистой» механики, мы, очевидно, получить не можем.

Нельзя ли, однако, использовать то обстоятельство, что из обратимых уравнений механики могут быть выведены необратимые уравнения, описывающие поведение статистических систем? Иначе говоря, нельзя ли воспользоваться тем, что все реальные процессы сопровождаются неизбежным рассеянием энергии?