Шон Кэрролл - Вечность. В поисках окончательной теории времени

Вернуться

146

Обратите внимание, что Лошмидт не говорит о равном числе процессов с увеличивающейся и уменьшающейся энтропией, удовлетворяющих одним и тем же начальным условиям. Рассматривая обращение времени, мы меняем местами начальные и конечные условия; таким образом, Лошмидт указывает лишь на то, что существует одинаковое количество процессов с увеличивающейся и уменьшающейся энтропией. Если же ограничиваться исключительно множеством низкоэнтропийных начальных условий, то можно успешно доказать, что энтропия в большинстве случаев будет увеличиваться. Но при этом мы не уходим от идеи асимметричности времени – она присутствует здесь благодаря тому, что мы берем именно начальные состояния, но не конечные, с низкой энтропией.

Вернуться

147

Albert, D. Z. Time and Chance. – Cambridge, MA: Harvard University Press, 2000; см. также Price, H . On the Origins of the Arrow of Time: Why There Is Still a Puzzle about the Low Entropy Past, в Contemporary Debates in Philosophy of Science / C. Hitchcock (ed.) – Malden: Wiley-Blackwell, 2004, p. 240–255 (и множество других прекрасных примеров). Несмотря на то что я преподношу гипотезу о прошлом как нечто (надеюсь) абсолютно очевидное, ее статус по сей день остается темой дебатов. Щепотку скептицизма вы найдете в работах Callender, C. There Is No Puzzle About the Low Entropy Past, в Contemporary Debates in Philosophy of Science / C. Hitchcock (ed.) – Malden: Wiley-Blackwell, 2004, p. 240–255; Earman, J . The ‘Past Hypothesis’: Not Even False // Studies in History and Philosophy of Modern Physics , 2006, 37, p. 399–430.

Вернуться

148

Процитировано из работы Tribus, M., McIrvine, E . Energy and Information // Scientific American, 1971, August, p. 179.

Вернуться

149

Пруст М . По направлению к Свану. М.: Республика, 1992 ( Proust, M. Swann’s Way: In Search of Lost Time. V. 1 (Du côté de chez Swann: À la recherche du temps perdu) / Trans. by L. Davis. New York: Penguin Classics, 2004).

Вернуться

150

Однако с каждым днем мы узнаем все больше и больше. В работе: Schacter, D. L., Addis, D. R., Buckner, R. L. Remembering the Past to Imagine the Future: The Prospective Brain // Nature Reviews Neuroscience , 2007, 8, p. 657–661 вы найдете обзор последних достижений нейробиологии, доказывающих, что при реконструкции воспоминаний в человеческом мозге происходят процессы, удивительно похожие на те, с помощью которых мы представляем себе будущее.

Вернуться

151

Albert, D. Z. Time and Chance. Cambridge, MA: Harvard University Press, 2000.

Вернуться

152

Роулинг Дж. Гарри Поттер и Принц-полукровка. Махаон, 2015 г. ( Rowling, J. K. Harry Potter and the Half-Blood Prince. New York: Scholastic, 2005.)

Вернуться

153

Callender, C . There is No Puzzle about the Low Entropy Past / In: Contemporary Debates in Philosophy of Science / C. Hitchcock (ed.). Malden: Wiley-Blackwell, 2004, p. 240–255. В версии Каллендера это не вы умираете, а Вселенная завершает свое существование, – просто мне не хотелось смешивать эту историю со сценарием Большого сжатия. На самом деле хотелось бы видеть больше описаний мысленных экспериментов, в которых будущее граничное условие выглядит как «вы влюбляетесь» или «вы выигрываете в лотерею».

Вернуться

154

Дэвис ( Davis, J. A. The Logic of Causal Order. Thousand Oaks, CA: Sage Publications, 1985, p. 11) пишет: «Я сформулирую четыре правила, каждое из которых в действительности представляет собой специфичное приложение великого принципа причинно-следственного порядка: “после” не может стать причиной “до”… не существует способа изменить прошлое… время пронзают однонаправленные стрелы».

Вернуться

155

Вы найдете гораздо более подробную историю демона Максвелла в других источниках. Лефф и Рекс ( Leff, H. S., Rex, A. F. (eds.). Maxwell’s Demon 2: Entropy, Classical and Quantum Information, Computing. Bristol: Institute of Physics, 2003) собрали несколько оригинальных работ. Фон Баэйер ( Von Baeyer, H. C. Warmth Disperses and Time Passes: The History of Heat. New York: Modern Library, 1998) использует демона в качестве проводника по истории термодинамики. Зайфе ( Seife, C . Decoding the Universe: How the New Science of Information Is Explaining Everything in the Cosmos, from Our Brains to Black Holes. New York: Viking, 2006) замечательно разъясняет основы теории информации и говорит о ее роли в поисках разгадки этой головоломки. Сами Беннетт и Ландауэр написали о своей работе в журнале Scientific American (Bennett, Landauer, 1985; Bennett, 1987).

Вернуться

156

Этот сценарий можно развить. Представьте себе, что контейнер погружен в термальную баню с газом при температуре T , а стенки контейнера пусть обладают теплопроводностью. Таким образом, молекула внутри контейнера находится в тепловом равновесии с газом снаружи. Если бы мы продолжали получать обновленную информацию о том, в какой половине контейнера пребывает молекула, мы могли бы непрерывно извлекать из нее энергию, искусно вставляя поршень с нужной стороны. Потеряв энергию вследствие столкновения с поршнем, молекула снова получала бы ее из бани. То, что мы сейчас описали, – это вечный двигатель, работающий исключительно на гипотетическом бесконечном притоке информации (и это в очередной раз подтверждает тот факт, что бесплатной информации не бывает). Силард сумел даже дать точную количественную оценку энергии, которую можно извлечь из одного бита информации : kT lg 2 , где k – постоянная Больцмана.

Вернуться

157

Удивительно, но как и в начале XIX века, когда множество передовых исследований в области термодинамики было проведено людьми, которые ставили перед собой исключительно практические цели, такие как построение лучших паровых двигателей, прорыв в информационной теории в XX веке тоже случился благодаря практичным умам, целью которых было создание лучших коммуникационных систем и компьютеров.

Вернуться

158

И это заявление тоже можно развить. Так же как Гиббс пришел к определению энтропии, основанному на вероятности пребывания системы в различных состояниях, мы можем определить «информационную энтропию» пространства возможных сообщений в терминах вероятности того, что сообщение примет ту или иную форму. Оказывается, формулы для энтропии Гиббса и информационной энтропии совершенно одинаковые, несмотря на то что используемые в них символы трактуются немного по-разному.

Вернуться

159

О новейших исследованиях вы можете прочитать в работах: Morange, M. Life Explained / Trans. by M. Cobb, M. DeBevoise. New Haven, CT: Yale University Press, 2008; Regis, E. What Is Life?: Investigating the Nature of Life in the Age of Synthetic Biology. Oxford: Oxford University Press, 2009.

Вернуться

160

Следующий аргумент позаимствован из работы Bunn, E. F. Evolution and the Second Law of Thermodynamics, 2009, http://arxiv.org/abs/0903.4603, а вдохновением для этого источника послужила работа Styer, D. F. Entropy and Evolution // American Journal of Physics , 2008, 76, p. 1031–1033. Подробности и дополнительные соображения вы также сможете найти в статье Lineweaver, C. H., Egan, C. A. Life, Gravity, and the Second Law of Thermodynamics // Physics of Life Reviews , 2008, 5, p. 225–242.

Вернуться

161

Crick, F . What Mad Pursuit: A Personal View of Scientific Discovery. – New York: Basic Books, 1990.

Вернуться

162

Шрёдингер Э . Что такое жизнь? / Пер. с англ. М.: Изд-во иностранной литературы, 1947 ( Schrödinger, E . What Is Life? Cambridge: Cambridge University Press, 1944).