Виктор Комаров - Занимательная астрофизика

Действительно, наиболее распространенным обоснованием односторонней направленности времени как раз и является обоснование, связанное с фактом возрастания энтропии (меры рассеяния энергии), вытекающим из второго качала термодинамики. То обстоятельство, что во всех природных процессах энтропия возрастает, может быть принято за физическую причину необратимости времени («термодинамическая стрела» времени).

Однако и на этом пути мы также сталкиваемся с определенными парадоксами. С точки зрения статистической физики в принципе возможны ситуации (вероятность их возникновения отлична от нуля), когда в той или иной системе происходит спонтанное, т. е. самопроизвольное, уменьшение энтропии.

И поэтому, хотя в нашем распоряжении нет ни одного экспериментального факта нарушения второго закона термодинамики, мы тем не менее не имеем права говорить о строгом обосновании необратимости времени на основании статистических и термодинамических закономерностей.

Чтобы обойти эти трудности, необходимо задать стрелу времени каким-то другим способом, независимым от свойств термодинамических систем.

Логично попытаться связать однонаправленность времени с фактом расширения Вселенной. Очевидно, каждому состоянию расширяющейся Метагалактики можно поставить в соответствие определенный момент времени, характеризующий временной интервал, отделяющий это состояние от начала расширения. И поскольку взаимные расстояния между галактиками непрерывно возрастают, этому соответствует и единое направление времени — «космологическая стрела».

Однако и в обосновании «космологической стрелы» времени мы также встречаемся с существенными трудностями. Дело в том, что нам неизвестен какой-либо общий закон или принцип, запрещающий «сбегание» космических объектов, т. е. сжатие Вселенной. Напротив, с точки зрения общей теории относительности возможность смены расширения сжатием зависит только от средней плотности материи во Вселенной.

Таким образом, следует признать, что нашим необратимым миром почему-то управляют законы, безразличные к направлению течения времени. Естественно поэтому ожидать, что должен существовать некий более общий, фундаментальный закон, определяющий это направление. Каков этот закон, нам пока совершенно неизвестно. Тем более что аналогичные частные законы не сформулированы ни в одной ограниченной области физических явлений.

Можно лишь предполагать, что общий закон, о котором идет речь, должен не только разрешать течение тех или иных процессов в определенном направлении, но и запрещать их протекание в обратном направлении.

Итак, если стрела времени всегда направлена в одну сторону, то возникает закономерный вопрос: имела ли она свое начало? Или в несколько парадоксальной формулировке: было ли такое «время», когда времени не было?

Еще древнегреческий мыслитель Прокл в своих основах физики писал: «Время непрерывно и вечно» [19] Лосев А. Ф . Античный космос я современная наука. — М., 1927, с, 432; Очерки античного символизма и мифологии. — М., 1930. ).

Предложенные им алгоритмы доказательства вечности времени опираются на представление о его непрерывности. Но эти и им подобные рассуждения носили умозрительный характер.

Современная теория расширяющейся Вселенной, как известно, исходит из того, что существовал начальный момент Т= 0.

«Мыслима такая космологическая схема, — отмечает академик Эстонской ССР Г. И. Наан, — в которой Вселенная не только логически, но и физически возникает из ничто, притом при строгом соблюдении всех законов сохранения.

Ничто (вакуум) выступает в качестве основной субстанции, первоосновы бытия» [20] Наан Г, И . Бесконечность и Вселенная. — М.: Наука, 1969. ).

К идее «начального момента» в современной теории расширяющейся Вселенной наиболее близка категория «вдруг», описанная Платоном: «…„вдруг“, видимо, означает нечто такое, начиная с чего происходит изменение в ту или другую сторону. В самом деле, изменение не начинается с покоя, пока это покой, ни с движения, пока продолжается движение; однако это странное по своей природе „вдруг“ лежит между движением и покоем, находясь совершенно вне времени; но в направлении к нему и, исходя от него, изменяется движущееся, переходя к покою, и покоящееся, переходя к движению» [21] Платон . Соч.: Т, 2, — М.: Наука, 1970, с. 457–458. ).

Возможен и такой вариант, при котором «начало» расширения имело место, а продолжительность существования Вселенной от начального момента до сегодняшнего дня тем не менее бесконечна.