Путешествия во времени. История

В макроскопическом мире — мире, в котором мы обитаем, — время имеет вполне определенное направление. Когда технология киносъемки только появилась, кинематографисты обнаружили, что, запустив полоску целлулоида в проекционный аппарат обратной стороной, можно получить забавный эффект. Братья Люмьер проделали это со своим коротким сюжетом «Механический мясник» (Charcuterie méchanique), показав, как из сосисок и прочих мясопродуктов получается живая свинья. При обратном просмотре омлет может превратиться вновь в белок и желток и вернуться в яйцо, причем скорлупа аккуратно и точно соберется заново из кусочков. Камень вылетает из взволновавшегося пруда, капли воды собираются в обратный фонтан и затыкают отверстие. Дым вливается в камин по трубе и втягивается в пламя, по мере того как угли вырастают в поленья. Не говоря уже о жизни — квинтэссенции всех необратимых процессов. Уильям Томпсон, лорд Кельвин, разглядел эту проблему в 1874 г. и понял, что сознание и память — ее составные части: «Живые существа должны были бы расти наоборот, обладая знанием будущего, но не помня прошлого, и становиться вновь нерожденными».

Время от времени полезно напоминать себе, что естественные процессы в большинстве своем необратимы. Они работают только в одном направлении, вперед во времени. Для начала вот небольшой список от лорда Кельвина: «Трение твердых тел; неидеальная текучесть жидкостей; неидеальная упругость твердых тел [ах, эти несовершенства]; различия в температуре и вследствие этого теплопроводности, порождаемые сжатием в твердых телах и жидкостях; неидеальная удерживающая способность магнита; остаточная электрическая поляризация диэлектриков; выделение тепла электрическими токами, индуцированными движением; диффузия жидкостей; растворение твердых тел в жидкостях и другие химические изменения; и поглощение излученного тепла и света». Последнее относится к тому, с чем пришли к Эйнштейну Джонни и Дик.

В какой-то момент нам придется говорить об энтропии.

Есть известное понятие arrow of time, которым свободно пользуются ученые и философы на многих языках (la flèche du temps, Zeitpfeil, zamanin oku, стрела времени) для короткого обозначения сложного факта, известного каждому: время имеет направление. Приведенное словосочетание получило широкое распространение в 1940–1950-х гг. Вышло оно из-под пера Артура Эддингтона — британского астрофизика, первым поддержавшего Эйнштейна. В серии лекций, прочитанных в Университете Эдинбурга зимой 1927 г., Эддингтон попытался разобраться в серьезнейших изменениях, происходивших в то время в природе научной мысли. В следующем году он опубликовал свои лекции в виде научно-популярной книги «Природа физического мира» (The Nature of the Physical World).

Ему вдруг пришло в голову, что вся прежняя физика теперь рассматривается как классическая физика (еще одно новое выражение). «Не уверен, что эта фраза, „классическая физика“, была когда-либо точно определена», — сказал он своим слушателям. Никто не называл ее классической, пока она не сломалась. (Теперь «классическая физика» — это ретроним, как акустическая гитара, дисковый телефон и матерчатый подгузник[89].) Тысячи лет ученым не требовались специальные обозначения, вроде стрелы времени, чтобы сказать очевидное. Главное во времени — то, что оно идет. Однако теперь это утверждение перестало быть очевидным. Физики начали записывать законы природы в виде, который делал время ненаправленным, и теперь для смены направления достаточно было поменять знак: с +t на — t. Но есть закон природы, который с этим категорически не согласен: это второй закон термодинамики. Тот, в котором говорится об энтропии.

«Уравнения Ньютона могут идти вперед, а могут и назад, им все равно, в какую сторону двигаться, — объясняет Томасина, гениальный подросток и героиня пьесы Тома Стоппарда „Аркадия“. — Но тепловому уравнению это далеко не все равно, оно может двигаться только в одну сторону».

Вселенная неумолимо движется к беспорядку. Энергия неуничтожима, но она рассеивается, и это не микроскопический закон. Может быть, это фундаментальный закон, как второй закон Ньютона (F = ma)? Некоторые утверждают, что это не так. Существует точка зрения, согласно которой законы, управляющие единичными составляющими мира — отдельными или очень немногими частицами, — первичны, а законы о множестве составляющих должны из них выводиться. Иными словами, законы макромира выводятся из законов микромира. Но для Эддингтона этот второй закон термодинамики был самым фундаментальным законом: тем, что занимает «верховенствующее положение среди законов природы», тем, что дает нам время.