Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Должно быть, все это бабушкины сказки, — сказал он себе, решив непременно при первой же возможности познакомиться с истинно научными взглядами на природу науки. Подобно многим любителям и широкой публике, мистер Томпкинс не сомневался в том, что последнее слово по любому вопросу должно оставаться за наукой.

Через несколько дней он добрался до университета, где преподавал теперь его сын. Уилфред и Вера приняли его очень радушно, и в их уютном жилище он почувствовал себя совсем как дома. Окружающая местность радовала глаз своими красотами и обилием зелени, и всю первую неделю мистер Томпкинс на попутных или за рулем машины сына разъезжал по окрестностям, знакомясь с достопримечательностями. Но по вечерам он по своему обыкновению отдыхал за чтением журналов и книг, которые Уилфред приносил ему из университетской библиотеки. Одна из статей, написанная неким физиком, была посвящена природе времени, и мистер Томпкинс с величайшим вниманием прочитал ее от первой до последней строчки, надеясь найти в ней ответы на интересовавшие его вопросы.

Оказалось, что проблемой времени, в особенности возможностью его обращения, занимались многие физики. Очень ясно проблему обращения времени сформулировал в 1874 году великий английский физик лорд Кельвин, писавший в одной из своих работ: «Таким образом, если в какой-то момент движение любой частицы материи во Вселенной можно было бы в точности обратить, то в дальнейшем весь ход развития природы оказался бы обращенным. Взлетающие в воздух пузырьки пены у подножия водопада слились бы и опустились в воду; тепловые движения вновь сконцентрировали бы свою энергию и забросили бы массу вверх, причем по дороге капельки воды слились бы в сплошной столб, вздымающейся из бездны воды. Тепло, порожденное трением твердых тел друг о друга и рассеянное теплопроводностью и излучением с поглощением, вновь возвратилось к месту соприкосновения тел и отбросило бы движущееся тело против силы туда, откуда оно было сдвинуто с места. К валунам вернулись бы из грязи некогда принадлежавшие им частицы, отчего валуны вновь обрели бы форму камней с острыми зазубренными краями и сложились бы в горные пики, от которых они когда-то оторвались. И если верна материалистическая гипотеза происхождения жизни, то живые существа начали бы развиваться вспять, зная будущее, но не помня прошлого, и снова стали бы нерожденными». Не без разочарования, но, возможно, с некоторым облегчением лорд Кельвин заметил: «Но реальный феномен жизни явно выходит за пределы научного знания, и поэтому все умозрительные построения относительно последствий такого воображаемого обращения движения всех частиц во Вселенной приносят мало пользы».

Лорд Кельвин мог описать обращение времени только словами, но нам нетрудно воочию увидеть, как оно выглядело бы в действительности. Все, что для этого нужно сделать, это снять на кинопленку какую-нибудь сцену, а затем спроецировать фильм на экран то от начала к концу, то от конца к началу, как сказал бы лорд Кельвин. В большинстве случаев достаточно взглянуть на экран, чтобы сразу сказать, в какую сторону «крутят» фильм. Почему?

Автор статьи обращал внимание читателей на то, что если отснятая сцена запечатлела только движение больших тел, то направление времени отнюдь не очевидно. Можно отснять поезд, идущий вперед, но если затем показать отснятую пленку, пустив ее от конца к началу, то поезд на экране будет выглядеть вполне натурально. Только ехать он будет задом наперед, что нередко случается видеть на железной дороге.

Но предположим, что вы отсняли более камерную, или домашнюю, сцену — горящую сигарету. Если такой фильм показывать, как обычно, то сцена будет выглядеть так, как не однократно приходилось видеть всем нам: сигарета постепенно превращается в пепел, а дым рассеивается.

Если же пустить пленку в обратную сторону, то сцена будет выглядеть весьма странно: дым будет конденсироваться на пепле, а пепел — превращаться в сигарету. Это сразу скажет нам, в каком направлении течет реальное время.

Физик утверждал, что существует фундаментальная причина, по которой одна сцена выглядит естественно, а другая — неестественно.

Предположим, что перед вами колода карт, расположенных в идеальном порядке, т. е. сначала в ней идут в порядке старшинства все карты пиковой масти, затем в таком же порядке все карты червовой масти и т. д. Если колоду перетасовать, то порядок карт в ней нарушится.

Предположим, что перед вами два снимка одной и той же колоды карт, разложенных в один ряд вниз рубашкой. На одном снимке карты расположены в идеальном порядке, на другом — вперемешку, и вы знаете, что между снимками колоду перетасовали. Можете ли вы определить, какой из снимков сделан раньше, а какой позже? Разумеется, можете.

Тот снимок, на котором карты расположены вперемешку, сделан позже.

По мнению физика этот пример объясняет, каким образом можно определять направление времени. Так как всюду общая тенденция состоит в увеличении беспорядка, мы говорим, что беспорядок либо всегда увеличивается, либо в лучшем случае остается постоянным. Когда сигарета горит, ее атомы или молекулы, которые прежде находились в относительном порядке, рассеиваются в виде дыма, и чрезвычайно мало вероятно, чтобы они когда-нибудь сконденсировались снова в сигарету. Именно поэтому фильм о горящей сигарете, если его прокручивать от конца к началу, выглядит столь неестественно: на экране происходят почти невероятные события. Но почему фильм об идущем поезде выглядит так естественно, независимо от того смотрим ли мы его от начала к концу или от конца к началу? Очевидно потому, что в обоих случаях происходит одинаковое увеличение беспорядка, в принципе равное нулю. А когда увеличение беспорядка равно нулю, как в чисто механических процессах, то определить направление времени невозможно. Эти мысли поразили мистера Томпкинса своей новизной и показались необычайно интересными, так как сам он никогда не думал о времени с такой точки зрения.

С воодушевлением мистер Томпкинс снова углубился в чтение статьи. Будущее и прошлое представляются нам существенно различными. Мы инстинктивно с трепетом ожидаем будущего, отчасти потому, что прошлое (по крайней мере в принципе) нам известно, тогда как будущее известно лишь отчасти. Всякий раз, когда нам приходится вести автомашину, мы не можем быть уверенными в том, что не попадем в аварию или дорожно-транспортное происшествие. Но еще более важно, что в одном отношении будущее нам достоверно известно: мы твердо знаем, что по прошествии некоторого времени мы должны будем уйти, перестанем существовать. Большинство людей относятся к этому знанию неприязненно. Объективно такая неприязнь представляется весьма странной; никому и в голову не приходит беспокоиться о прошлом, и большинство людей не беспокоит мысль о том, что во времена динозавров их не существовало. Так почему же нас так беспокоит, что мы не будем существовать в будущем? Такое предвзятое отношение к будущему — не более чем предрассудок, следствие того, что эволюция отобрала живых существ, включая нас, людей, способных бороться за выживание, или же между прошлым и будущим реально существует различие? Был ли прав сэр Исаак Ньютон, когда он утверждал, что «абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью»»?