Например, куда сложнее изготовить снежинку с определенным узором, чем лужу из набора молекул воды. Лучики снежинки уникальны, и расположение частиц в ней тоже, в то время как все лужи одинаковы. Следовательно, в первой куда меньше энтропии. По второму закону термодинамики снежинка, упав на землю, может растаять, превратиться в каплю жидкости, но вода на земле никогда не станет набором снежинок.
Лорд Кельвин (Уильям Томпсон) озвучил постулат, что энтропия вселенной будет только увеличиваться со временем, количество свободной энергии будет сокращаться, пока космос не достигнет полностью инертного состояния, именуемого «тепловой смертью». К этому времени все топки (как нам известно сегодня, работающие на ядерной энергии) в недрах звезд прекратят функционировать, внешние слои взорвутся или улетучатся, оставив остывшую сердцевину. Даже холодные останки (белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры, в зависимости от звездной массы) постепенно потеряют энергию, и мир станет неподвижным и безжизненным. Указатель в сторону этого весьма тусклого будущего именуется «термодинамической стелой времени».
Эволюция нацелена совсем в другом направлении.
Биология говорит нам, что живые организмы развиваются в сторону увеличения, а не уменьшения сложности, по крайней мере, дело обстоит так на нашей крохотной планете. Жизнь эволюционирует миллиарды лет, и через механизмы вариации и естественного отбора одноклеточные существа стали многоклеточными, вроде дельфинов, шимпанзе, собак и их двуногих хозяев. Даже человеконенавистник согласится, что люди чуть посложнее амеб. Люди обладают удивительной способностью познавать себя, предвидеть возможности будущего, обустраивать окружающую среду, наносить на карты мироздание, и многими другими. Техника, продукт человеческого разума, становится все более и более сложной. Следовательно, эволюция – прогрессивная стрела времени.
Какая из стрел победит в конечном итоге, термодинамическая или эволюционная? Если положение вещей не изменится, то, скорее всего, первая, поскольку жизнь требует непрерывной подпитки упорядоченной энергией – от солнца или иного источника, а источники конечны. Постепенно все живые существа теряют способность поддерживать равновесие жизни и умирают. Учитывая то, насколько хрупка жизнь на Земле, она сгинет раньше, чем вселенная в целом.
Но в некоторых фантастических сценариях, например в рассказе Айзека Азимова «Последний вопрос», продвинутые цивилизации в конечном итоге учатся, как переворачивать второй закон, и в результате организованная сила жизни одерживает верх над тенденцией распада и угасания.
Расширение вселенной представляет еще одну стрелу космологического времени. Открытие Эдвином Хабблом и его коллегами того факта, что галактики удаляются от нас, стало очевидным доказательством того, что пространство увеличивается со временем. Невозможно спутать нынешнюю вселенную, с ее бесчисленным количеством звезд и галактик, раскиданным по миллиардам световых лет, с ее компактной древней предшественницей.
Все мы, даже те, кто ничего не знает о научных стрелах времени, имеем четкое ощущение того, что время движется вперед. Наше сознание несет нас с неослабевающей силой в одном направлении, от рождения к смерти, и в повседневном опыте причина всегда предшествует следствию.
Хотя время нельзя потрогать, мы не в силах избежать его удушающих объятий. Интересно, что производит этот очевидно неостановимый поток, является ли движение вперед лишь иллюзией вроде той, которая превращает серию статичных картинок в мультфильм? Или это присущий реальности феномен, связанный с какой-то из «стрел»? Может быть, с несколькими? Но вне зависимости от истока, иллюзорное или реальное, сознание можно назвать еще одной стрелой линейного времени.
Но линейного времени, как оказалось, недостаточно для описания природы на фундаментальном уровне. Как продемонстрировала совместная работа Уилера и Фейнмана, определенные процессы в квантовом мире отрицают обычную причинность. Уравнения Максвелла содержат признаки того, что можно двигаться назад во времени точно так же, как и вперед, теория поглощения Уилера – Фейнмана смешивает эти виды движения. Предположение Уилера, которое его ученик поддержал, о том, что позитроны – это те же электроны, движущиеся в противоположном временном направлении, еще сильнее отодвинуло физику частиц от концепций линейного времени.
Время как лабиринт
Вместо цикла или стрелы интеграл по траекториям предлагает третью модель времени: лабиринт вечно ветвящихся возможностей. От каждой точки во времени уходит в будущее много ветвей, и в прошлое – корней, и эти линии изгибаются, сливаются, расходятся снова. В квантовом мире следовать только одному из этих потоков в принципе невозможно, надо иметь дело с «деревом» целиком, со всеми его узлами.
Термин «лабиринт» возвращает нас к одному из самых захватывающих греческих мифов, истории Минотавра, получеловека-полубыка, обитавшего в громадном здании запутанной планировки. Построить его приказал царь Минос, а исполнителем стал Дедал, великий ученый, архитектор и изобретатель, родом из Афин, но живший в изгнании на Крите. Он соорудил исполинский комплекс из вьющихся коридоров, спиральных лестниц, высоких башен, похожих комнат без окон, и назвал его «лабиринтом» от «лабриса», церемониальной секиры с двумя лезвиями[6], которую использовали на Крите. Работа была завершена, и Минотавра поселили в центре «резиденции», чтобы монстр не имел шансов выбраться.
Во время путешествия в Афины сын Миноса был убит быком, и жаждущий мести царь решил наказать афинян, потребовав, чтобы каждые девять лет семь юношей и семь девушек прибывали на Крит в качестве дани. Когда они попадали на остров, их отправляли в лабиринт, где они ожидали ужасной смерти в руках Минотавра. Искусно построенное сооружение не давало шансов найти выход, и его пленники блуждали по вьющимся коридорам, бесконечным комнатам, не зная, когда и где нападет чудовище. И в конечном итоге оно находило их, отчаявшихся и ослабевших, хватало и пожирало.
Тезей, афинский герой, сочувствовавший обреченным на гибель землякам, вызвался убить Минотавра. Юная дочь Миноса, Ариадна, помогла ему выполнить задачу. По совету Дедала она дала афинянину моток ниток, чтобы привязать его конец к дверям.
Тезей так и поступил и, разматывая клубок, отправился на поиски чудовища. Обнаружив его спящим, герой прикончил Минотавра голыми руками, а затем вернулся к выходу, чтобы благополучно бежать с Крита вместе с Ариадной и объявить о победе. Позже Тезей стал царем в Афинах.
Многие ученые, например специалист по семиотике Умберто Эко, рассматривали миф о лабиринте как метафорическую картину попыток человека изобразить и описать сложность мироздания. Дедал в подобной интерпретации – прототип, архетип ученого.
Эко в своей работе «Заметки на полях “Имени розы”» указал, что лабиринт может иметь много степеней сложности: в уникурсальном лабиринте существует лишь один возможный маршрут, в мультикурсальных их множество, а в самых сложных, ризомических – бесконечное количество.
В квантовом лабиринте Тезею пришлось бы пройти не один путь к центру, а все одновременно. Оставив за спиной переплетающуюся паутину из нитей вместо одной, он бы исследовал многочисленные маршруты и на некоторых набрался бы достаточно мужества, чтобы убить чудовище. На других, более извилистых, он мог бы утомиться до такой степени, что не выполнил бы задачу.
Когда афиняне позже пересказывали бы эту историю, им понадобилось бы описать каждую из возможностей, подчеркнув, какая из них выглядит более вероятной, а какая менее. Возможно, большая часть пересказов заканчивалась бы тем, что Тезей выбрал самый мудрый, короткий путь, но в другие дни миф показывал бы его неудачником, сделавшим неверный выбор и обрекшим себя на поражение.
Вместо одной классической легенды сложился бы квантовый интеграл по траекториям, до сих пор смущавший тех, кто знакомится с греческой мифологией.
«Сад расходящихся тропок»
По чистому совпадению, в 1941 году, когда Фейнман разрабатывал концепцию интеграла по траекториям, аргентинский писатель Хорхе Луис Борхес опубликовал «Сад расходящихся тропок», получивший впоследствие известность рассказ, в котором время предстает как лабиринт. Действие происходит во время Первой мировой, и это история об убийстве, в котором замешан китайский шпион по имени Ю Цун, подружившийся с известным английским синологом Стивеном Альбером, а позже убивший его.
Внезапный и неожиданный поворот сюжета раскрывает то, насколько нестабилен поток времени. Если время обладает большим количеством ответвлений, как предполагает рассказ, то случайное событие может отразить чье-либо жизненное путешествие от потока удачи до реки обреченности.
Ю Цун приходит к Альберу, чтобы получить консультацию по поводу своего предка, ученого китайского губернатора Цюй Пэна, который был экспертом по астрономии, мистике и математике. Тот отказался от должности таинственным образом, поскольку имел намерение написать роман и построить лабиринт. Книгу он создал, но никакого следа лабиринта после себя, по всей видимости, не оставил.
Как выясняется, лабиринт – это книга сама по себе, хроника, в которой в любой критической точке происходят сразу все противоречащие друг другу исходы. Возьмем одну главу, в ней персонаж мертв, но в следующей он неким образом оживает. Два описания одной и той же битвы излагают, как деморализованные войска приносят себя в жертву ради победы и как воодушевленная армия умело доводит дело до конца. Последняя страница романа совпадает с первой, предполагая, что его можно перечитывать и интерпретировать бесчисленное количество раз.
Честно говоря, это куда сложнее, чем лабиринт из стен и перекрытий.
Показав Ю Цуну книгу, Альбер объясняет китайцу мотивацию ее создателя: «Сад расходящихся тропок» – это недоконченный, но и не искаженный образ мира, каким его видел Цюй Пэн. В отличие от Ньютона и Шопенгауэра ваш предок не верил в единое, абсолютное время. Он верил в бесчисленность временных рядов, в растущую, головокружительную сеть расходящихся, сходящихся и параллельных времен. И эта канва времен, которые сближаются, ветвятся, перекрещиваются или век за веком так и не соприкасаются, заключает в себе все мыслимые возможности. В большинстве этих времен мы с вами не существуем; в каких-то существуете вы, а я – нет; в других есть я, но нет вас; в иных существуем мы оба»