Виктор Комаров - Тайны пространства и времени

Немаловажную психологическую роль сыграло, по всей вероятности, и то обстоятельство, что мы ничего не можем изменить в прошлом и не способны во всех деталях предвидеть будущее. Для прошлого характерна полная определенность, а для будущего – значительная неопределенность. Иными словами, между прошлым и будущим существует явная асимметрия. А вся жизнь человеческая протекает на той грани, на которой будущее превращается в прошлое. И сама жизнь человека – это необратимый процесс.

Философы неоднократно пытались вывести временной порядок из причинного. Но дело в том, что при определении причинного порядка мы явно или неявно опираемся на понятия временного порядка. Ведь когда речь идет о том, что «причина порождает следствие», подразумевается, что следствие появилось после причины. Таким образом, любая попытка вывести временной порядок из порядка причинного фактически неизбежно приводит к логическому кругу.

Однако наряду со всеми этими рассуждениями общего характера закономерно возникает потребность выявить такие необратимые процессы в самой природе, с которыми можно было бы строго связать однонаправленность времени.

«Мы не только измеряем движение временем, но и время движением… ибо время определяет движение, будучи его числом, а движение – время», – говорил Аристотель.

Сущность времени нельзя понять, не связывая его с поведением материальных объектов, с конкретными физическими явлениями. Каковы же те физические процессы, протекающие в реальном мире, которые определяют однонаправленность времени?

Чтобы доказать необратимость времени, в сущности достаточно обнаружить в природе хотя бы один строго необратимый физический процесс. Представим себе Вселенную, в которой все процессы обратимы. В такой Вселенной, очевидно, не существовало бы направления времени. Но появление хотя бы одного необратимого процесса сразу придало бы физический смысл направленности времени как для самого этого процесса, так и для всех других, связанных с ним, обратимых процессов, которые вследствие этого стали бы необратимыми. А так как все процессы во Вселенной в той или иной мере взаимосвязаны, то наличие хотя бы одного строго необратимого физического процесса может по существу служить обоснованием необратимости времени.

В классической механике Ньютона нет никаких запретов, препятствующих обращению времени. В ее уравнениях можно поменять знак времени на обратный, и все процессы потекут в обратном направлении, проходя в обратном порядке те же самые состояния. Другими словами, уравнения механики, так же как и их решения – обратимы во времени.

Однако этой «теоретической обратимости» отнюдь не соответствует фактическая необратимость механических процессов в реальном мире.

Возникает парадоксальное противоречие: реальные механические процессы необратимы, а теория механических явлений допускает их полное обращение. Следовательно, оставаясь в рамках чистой механики, физического обоснования однонаправленности времени мы получить не можем.

В то же время ссылок на одни только экспериментальные подтверждения фактической необратимости механических процессов, какими бы многочисленными они ни были, – недостаточно. Необходимо иметь еще доказательства «помологические», то есть на уровне физических законов. Но из того, что было сказано выше, – ясно, что такое обоснование однонаправленности времени невозможно.

В связи с этим возникает необходимость попытаться все же найти в природе такие необратимые физические процессы, с которыми можно было бы строго связать однонаправленность времени.

Из второго начала термодинамики следует, что почти все природные процессы протекают с увеличением энтропии. А наиболее распространенным обоснованием однонаправленности времени как раз и считается обоснование, связанное с фактом возрастания энтропии. Иными словами, то обстоятельство, что почти во всех природных процессах энтропия возрастает, и может быть принято за физическую причину необратимости времени.

Однако и на этом пути мы тоже сталкиваемся с определенными сложностями и парадоксами. Как мы знаем, в природе могут происходить самопроизвольные процессы самоорганизации, связанные с уменьшением энтропии. Причем вероятность подобных процессов отлична от нуля. Хотя при этом уменьшение энтропии в некоторой области явлений неизбежно связано с ее увеличением в какой-либо другой области. И поэтому строгого помологического обоснования термодинамической стрелы времени тоже не получается. Несмотря на то, что ни одного факта прямого нарушения второго закона термодинамики в распоряжении современной науки не имеется.

Таким образом, возможность строгого обоснования однонаправленности времени на основе термодинамических закономерностей отвергается на том основании, что в принципе подобные процессы могут протекать и в обратном направлении. Однако те же самые закономерности считаются вполне достаточными для полного запрета возможности существования вечного двигателя «второго рода». Хотя теоретическая вероятность осуществления такого двигателя ничуть не меньше, чем вероятность обращения термодинамического процесса. А, может быть, эта вероятность даже и выше, поскольку в случае с вечным двигателем речь идет не о самопроизвольном явлении, а об активной целенаправленной деятельности человека по использованию природных процессов.

Можно попытаться связать необратимость времени с процессом рассеяния электромагнитного излучения, которое, как известно, распространяется в виде сферической волны, неограниченно расширяющейся в пространстве и никогда не возвращающейся назад. Речь, разумеется, идет не об отраженных сигналах, а о возвращении всей излученной энергии обратно в источник. Но таких случаев, когда какой-либо объект «всасывал» бы в себя электромагнитное излучение, самопроизвольно возвращающееся из окружающего пространства, никто никогда не наблюдал.

Для сравнения можно привести расходящиеся круговые волны на поверхности воды. Каждый не раз наблюдал их возникновение при падении в воду какого-либо предмета. Но никто никогда не видел, чтобы на водной поверхности самопроизвольно возникали круговые волны, сходящиеся в одну точку и выталкивающие вверх какие-либо предметы.

Однако в отличие от термодинамики с ее вторым началом, в теоретической электродинамике никакого всеобщего принципа расходимости и затухания электромагнитных волн не существует. Более того, признается полное равноправие волновых процессов, расходящихся и сходящихся, затухающих и самовозбуждающихся. Это нашло отражение в теоретическом равноправии уравнений с так называемыми запаздывающими и опережающими потенциалами.