Pro время

Широкую известность получил еще один парадокс, так называемый «парадокс дедушки». Речь идет о человеке, который отправляется в прошлое, застреливает там своего дедушку и делает тем самым невозможным свое собственное существование. При более тщательном анализе последовательный характер теории может исключить такие противоречивые случаи на основе принципов «самосогласованности» или «синхронности».

Принцип «самосогласованности» разработал в 1970-х Игорь Дмитриевич Новиков. Он предложил использовать геодезические линии для описания кривизны времени (примерно так описывается кривизна пространства в общей теории относительности). Эти замкнутые, подобные времени кривые не позволят нарушить какие-либо причинно-следственные связи, находящиеся на одной кривой. Принцип также предполагает, что путешествие во времени будет возможным только в области, где присутствуют эти замкнутые кривые, – например, в области так называемых «червоточин». Позднее эта идея была расширена студентами Калтеха Фернандо Эшеверриа и Гуннаром Клинхаммером совместно с Кипом Торном. В своей статье они представили бильярдный шар, брошенный в прошлое через «червоточину» по траектории, которая в итоге помешала бы ему попасть в нее. Это нужно представлять себе так. Если бильярдный шар может через «червоточину» упасть обратно в прошлое, то он вроде бы должен повлиять там на свое будущее: он может удариться сам об себя, изменить свой прошлый путь и тем самым не попасть на свой путь в прошлое через «червоточину». Но, и это уже доказано математически, шар из будущего может только так стукнуть шар из прошлого, что он упадет в дыру.

Принцип «синхронизации» отсылает к теориям динамического хаоса и квантовой петлевой гравитации. В классической квантовой механике его связывают с еще не обнаруженными имперически частицами, которые назвали «тахионы». Для иллюстрации примем фантастическое допущение, что нам удалось построить космический аппарат, движущийся со сверхсветовой скоростью. Рассмотрим полет такой ракеты в двух системах координат. Первая система отсчета – это поверхность Земли. В этой системе отсчета все происходит как обычно: ракета стартует, предположим, в полдень и при пятикратной скорости света достигает цели, например, в следующую полночь. Вторая система координат – борт космического корабля. С точки зрения наблюдателя, во второй системе координат порядок событий в первой системе отсчета может оказаться нарушенным. Как в кино при запуске пленки в обратном направлении, он увидит, что ракета от достигнутой ею цели направляется к месту старта. Однако при всей своей необычности подобный мысленный эксперимент все же не лишен физического смысла. Здесь приходится ввести гипотезу о существовании частиц, движущихся со сверхсветовыми скоростями, – тахионов. Такое предположение основано лишь на некоторых теоретических предпосылках. Но, если такие частицы вдруг действительно существуют, не исключено, что время для них может течь навстречу нашему. То есть, говоря другими словами, прошлое и будущее таких частиц (с точки зрения стороннего наблюдателя) как бы меняются местами. И это странным образом напоминает воззрение Аристотеля, согласно которому конечное состояние системы влияет на динамику системы не меньше, чем ее начальное состояние:

Всё происходит прежде чем это случилось!

Это проявление крайнего, фатального детерминизма. Фактически это следствие обратимости. Математика Эйнштейна допускает перемещение во времени как вперед, так и назад. Это создало множество фантазий. В 1949 году Курт Гёдель предложил такую. Если Вселенная вращается, то, обогнув ее достаточно быстро, можно оказаться в прошлом и попасть в точку старта раньше, чем вы оттуда отправились. Получается, что перемещение вокруг Вселенной одновременно является перемещением назад во времени. Обратимости противостоит случайность, эффект которой выражает закон роста энтропии.

Термодинамическое время

Термодинамика впервые ввела в физику историю, а вместе с ней и возможность другого взгляда на время. Второе начало термодинамики в формулировке Рудольфа Клаузиуса утверждает, что неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию равновесия, в котором энтропия максимальна.

Людвиг Больцман полагал, что нашел ключ к пониманию «стрелы времени». Он доказывал, что асимметрия времени определяется возрастанием энтропии изолированной системы, эволюционирующей от менее вероятных состояний к более вероятным со все большим молекулярным беспорядком. В 1872 году Больцман опубликовал Н-теорему, которая вместе с его же статистической интерпретацией второго начала термодинамики была положена в основу теории необратимых процессов. Она не согласовывалась с обратимостью механики Ньютона – Гамильтона, и это породило острую дискуссию.