Сейчас. Физика времени - Ричард А. Мюллер

Эддингтон (и практически все авторы научно-популярных книг по этому вопросу) любит приводить примеры увеличения энтропии. Уроните чашку, и она разобьется на кусочки. Прокрутите пленку кинофильма задом наперед, и на экране возникнет неправильная картинка. Однако чашки у нас есть. Как же они появились? Вместо эпизода с разбивающимися чашками покажите фильм о фабрике по их производству, и вы получите совершенно другое впечатление. Люди придумали чашки. Они нашли материалы с высокой энтропией, обработали их, совместили все необходимые компоненты и стали изготавливать чайные чашки. Без этого производства не было бы чашек с низкой энтропией, которые можно разбивать. Прокрутите эту пленку назад, чтобы она показала, как чашка снова превращается в глину и воду, и обратное течение времени станет очевидным.

Мы окружены примерами уменьшающейся энтропии. Мы пишем книги, строим дома, создаем города, учимся. Кристаллы вырастают. Деревья захватывают и поглощают углекислый газ, содержащийся в нем углерод растворяется в воде и почве, а потом на его основе создаются замечательные организованные структуры. Энтропия дерева значительно ниже, чем энтропия газа, воды и находящихся в почве минералов, которые входят в состав древесных структур.

Человек срубает эти деревья с низкой энтропией, разрезает их на доски и строит из них дома. Если вы посмотрите фильм о строительстве дома, легко поймете направление времени по увеличению порядка, а не беспорядка на строительной площадке – вы определите это по уменьшающейся энтропии. Аргументы авторов, упоминающих о разбитых чашках, не носят всеобщего характера. Они основываются только на тех примерах, в которых энтропия очевидно увеличивается. А мы живем в реальном мире, который улучшается благодаря уменьшению энтропии. (Вообще направленный подбор примеров – уже модель локального уменьшения энтропии. Кстати, таковым можно назвать и написание книги.)

Конечно, энтропия Вселенной увеличивается, когда мы строим дом. Большая часть этого роста берет начало от теплового излучения, выбрасываемого в космическое пространство. Локально энтропия уменьшается. Прибавьте сюда фотоны, которые улетают в бесконечность, и общая энтропия снизится.

Даже в космическом пространстве мы видим уменьшение энтропии. Из первичного «бульона», состоявшего из газов, частиц и плазмы, формируются звезда и планета возле нее, и начинается жизнь. Ранняя Земля вначале была гомогенной кашей, горячей и жидкой. По мере остывания эта субстанция дифференцировалась и становилась более организованной, концентрируя железо в ядре, скальные массы возле поверхности (земной коры), а газы – в атмосфере. Впоследствии она оказалась неизмеримо более организованной, уменьшая свою энтропию так же, как теряет ее остывающая чашка с кофе. Конечно, при этом Земля выбрасывала в окружающее пространство большое количество тепла, которое увеличивало энтропию Вселенной. Эта энтропия была излучена в бесконечность, тогда как энтропия Земли в это время уменьшалась.

Прокрутите фильм о формировании Земли вперед и назад. Вам будет понятно, что правильный именно тот вариант, который показывает уменьшение энтропии. На нем вы видите формирование на Земле структур, а не их разрушение в хаос. История Земли от ее перехода из газообразного в жидкое, а затем в твердое состояние; эволюция жизни, человечества – все это летопись не увеличивающейся, а уменьшающейся локальной энтропии. История цивилизации – это описание не разбивания чашек, а их создания.

Эддингтоновская связь энтропии со стрелой времени никогда не могла быть опровергнута. Что хуже, под ней никогда не было эмпирической базы, да она и не развивала таковую – за почти 90 лет с тех пор, как была постулирована. Единственным ее оправданием служило то, что и энтропия, и время увеличиваются. Но это только корреляция, а не причинно-следственная связь. Cum hoc ergo propter hoc. Как же Эддингтону удалось нас обмануть?

Но это сделал не Эддингтон. Мы обманули сами себя.

Предложено много альтернатив стреле времени, определяемой энтропией. Это стрелы черной дыры, временной асимметрии, причинно-следственная, излучения, психологическая, квантовая и космологическая. Все они заслуживают рассмотрения, хотя я считаю, что наиболее убедительные из них две последние – квантовая и космологическая.

Стрела уменьшающейся энтропии может рассматриваться как вариант эддингтоновской энтропической стрелы, хотя по факту она принципиально отличается от последней. Ее надо воспринимать не в контексте разбивающейся чашки, а в контексте производства вещи, которую вы можете уничтожить. Такой подход утверждает постулат, что время движется вперед, так как пространство пусто и холодно. И излишняя энтропия может быть сброшена в него подобно мусору и забыта, что позволяет уменьшить локальную энтропию рядом с нами. В концепции стрелы уменьшающейся энтропии именно локальное ее сокращение определяет направление времени.

Для стрелы уменьшающейся энтропии я делаю скрытое допущение, что память требует сниженной энтропии – то есть ей необходима скорее большая, чем меньшая организация мозга. В результате мы заменяем случайные нейронные связи в нашем мозгу на более организованные, то есть те, которые могут сохранить детали прошедших событий и наших прошлых умозаключений. Как я уже отмечал, уменьшение энтропии становится ключевым фактором в создании жизни и цивилизации. Шрёдингер касался этого вопроса в своей книге «Что такое жизнь с точки зрения физики?», из которой я привел цитату в начале этой главы.

Что делает течение времени однородным? А в пользу однородности говорит то, что в отдаленных событиях скорость времени, судя по всему, соответствует нашей. Если бы время текло рывками – всплесками и резкими замедлениями, то при взгляде на отдаленные события эти толчки в них не соответствовали бы ситуации у нас и мы сразу бы увидели несоответствия. Однако течение времени вполне может постепенно ускоряться (или замедляться), и такие трудноуловимые изменения в нем могут остаться незамеченными.

И все же вопрос, который мы сейчас обсуждаем, касается не скорости времени, а его стрелы, то есть направления, в котором создаются воспоминания. Наше ощущение времени генерируется формированием воспоминаний. Мы склонны воспринимать его в неких фундаментальных отрезках. Фильмы, демонстрируемые со скоростью 24 неподвижных кадра в секунду, преобразуются мозгом в видимое и продолжительное движение. Для мухи все по-другому: она живет в мире миллисекундных отрезков времени. А есть еще деревья энты из легендариума Дж. Толкина[154], похожие на людей (и не имеющие никакого отношения к энтропии), которые считали естественными единицами времени дни, а не миллисекунды.