183.
Мешанина концепций и теорий относительно природы времени (презентизм, этернализм, временно́й и безвременно́й подход, эволюционирующий «блок вселенной», реляционизм и др.) говорит лишь о том, что у нас нет точного представления относительно природы времени. Но если все же попытаться выделить наиболее популярную теорию в физике и философии, то это, безусловно, этернализм.
Заметим, однако, что эта теория полностью противоречит интуиции: она ставит под сомнение одно из наиболее универсальных человеческих ощущений, заключающееся в том, что настоящее — это зона контакта между прошлым, которого уже нет, и неизвестным будущим, которое только должно наступить. Этернализм не соответствует нашему субъективному ощущению течения времени, поскольку в рамках этой концепции все моменты времени одинаково реальны, как все точки пространства. По этой причине у философов и физиков должны иметься достаточно веские причины для принятия концепции этернализма. Далее мы обсудим две такие причины. Я назову их: 1) в соответствии с законами физики сейчас — условно выбранный момент времени, как здесь — условно выбранная точка пространства; 2) из специальной теории относительности Эйнштейна вытекает, что все моменты времени встроены во временную ось «блока вселенной».
Наши успехи в постижении основополагающих законов мироздания, возможно, являются самым главным интеллектуальным достижением человечества. Законы физики обладают настолько невероятной силой, что смогли ответить на вопросы, с которыми древние люди когда-то обращались к богам. Что это за светящиеся точки на ночном небе? Почему Солнце восходит и заходит? Мы больше не связываем затмения, стихийные бедствия и капризы погоды с прихотями тысяч божеств, которым поклонялись на протяжении многих тысячелетий.
Первый шаг в этом направлении сделал Ньютон. Он описал законы, управляющие поведением предметов в нашей каждодневной реальности — от падения яблока до движения планет. Создав специальную и общую теорию относительности, Эйнштейн расширил (и исправил) законы Ньютона. Эйнштейн снабдил нас необходимыми инструментами для постижения космических событий, произошедших после Большого взрыва, и помог осознать, что время и пространство связаны между собой, а сила тяготения существует только в пространственно-временно́м измерении.
Однако, в отличие от планет и звезд, субатомные частицы, по-видимому, имеют свой собственный свод законов, пренебрегающий открытиями Эйнштейна. Эти законы были определены квантовой механикой в первые десятилетия XX в. В сверхъестественном квантовом мире частицы существуют в суперпозиционных состояниях (по-видимому, одновременно находясь в разных точках пространства) и постоянно влияют друг на друга, даже находясь на расстояниях в несколько световых лет.
Но законы физики, при всем невероятно сильном влиянии на нашу жизнь, не в состоянии объяснить одно из наиболее воспроизводимых наблюдений человека: настоящий момент времени отличается от всех остальных. Вот что пишет современный философ Крейг Каллендер: «Уравнения физики не объясняют, какие события происходят прямо сейчас — они похожи на карту, на которой нет кружочка с надписью «вы находитесь здесь». В них нет настоящего момента времени и, следовательно, нет течения времени».
Фундаментальные законы физики также ничего не говорят о том, почему нам кажется, что время движется вперед. Уравнения Ньютона и Эйнштейна, уравнения Максвелла (описывающие законы электричества и магнетизма) и квантовое уравнение Шредингера не зависят от того, развиваются ли события в «прямом» или «обратном» порядке184. Такие уравнения называют симметричными относительно времени. Это означает, что как движение из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско эквивалентно движению из Сан-Франциско в Лос-Анджелес, так и законы Ньютона одинаково точно описывают процессы, протекающие в прямом и обратном направлении.
Представьте себе фильм, в котором показывают вращение Луны вокруг Земли, которая, в свою очередь, вращается вокруг Солнца. Этот сложный танец можно описать математическим образом с помощью законов Ньютона. Иными словами, используя серию уравнений, можно смоделировать движение этих трех небесных тел. Но представьте себе, что после того, как мы проделали эту работу, выяснилось, что фильм прокручивали в обратном направлении. Нам придется выбросить все наши результаты? Нет. Все уравнения будут верны, и нужно лишь изменить знак перед переменной t, чтобы указать на «прямое» направление движения тел по орбитам185. Аналогичным образом, если мы обнаружим, что составляли уравнения для фильма, отснятого тысячу лет назад, наши уравнения по-прежнему не потеряют силу. Законы Ньютона нечувствительны к направлению времени: они верны в прошлом, в настоящем и в будущем. И то же самое можно сказать об уравнениях теории относительности и квантовой механики. Законы физики не придают особого значения направлению времени и не выделяют какой-то особый момент. Для них прошлое, настоящее и будущее эквивалентны между собой.
Наверное, вы думаете: Ну, хорошо, я допускаю, что законы физики, управляющие движением планет, могут быть справедливы в обоих направлениях — вообще говоря, движение планет по орбитам кажется в одинаковой степени вероятным в прямом и в обратном направлении. Однако законы физики должны запрещать невозможные вещи, о которых я знаю из собственного опыта. Лопнувший шарик не надувается вновь, разбитое стекло не восстанавливается, а кубики льда в чае в конечном итоге всегда расплавляются. Кажется, законы физики постулируют невозможность обратных процессов! Вы удивитесь, но это не так.
Ответ на загадку о направленности времени был предложен австрийским физиком XIX в. Людвигом Больцманом. Из его статистической интерпретации второго начала термодинамики следует, что энтропия любой изолированной системы со временем увеличивается. Энтропию можно воспринимать как степень беспорядка. Например, если бросить в коробку 10 игральных костей и потрясти, кости рассыплются в беспорядке («случайным образом»), и можно сказать, что такая система характеризуется высоким значением энтропии. Но если аккуратно построить из этих костей башню, система принимает упорядоченную конфигурацию с низким значением энтропии.
Чтобы понять связь между энтропией и направлением времени, давайте представим себе, что в левой части коробки у нас содержатся два атома водорода (позднее мы вернемся к вопросу о наиболее вероятном расположении двух атомов в левой или в правой части коробки). На следующем этапе возможны три состояния (конфигурации) системы: оба атома оказываются слева (ЛЛ), оба справа (ПП) или один слева, а другой справа (поскольку атомы идентичны, состояния ЛП и ПЛ неразличимы). Вероятность каждого состояния следующая: ¼ для ЛЛ, ¼ для ПП и ½ для ЛП или ПЛ. Таким образом, наиболее вероятен случай, когда атомы распределены в коробке равномерно, поскольку есть два пути достижения этого состояния. Если мы, обнаружив это равномерное распределение, заглянем в коробку снова, с довольно высокой вероятностью мы увидим, что система вернулась к исходному состоянию, когда оба атома находятся в левой части коробки: вероятность такого события составляет ¼. Если бы коробка имитировала всю вселенную, мы бы сказали, что вселенная вернулась в прошлое: ее теперешнее состояние неотличимо от исходного состояния (в нашем грубом приближении, когда мы не пытаемся определить точную локализацию атомов).
Но если мы поместим в левую часть коробки 10 000 атомов водорода (что по-прежнему немного) и подождем, пока атомы распределятся более или менее равномерно, вероятность того, что в какой-то момент они окажутся в исходном состоянии, ничтожно мала — намного меньше 1/гугол (гугол = 10100, что больше общего числа частиц во вселенной). Так что, когда мы говорим о низкой вероятности возвращения всех атомов в исходное состояние, это не то же самое, что низкая вероятность выигрыша в лотерею или даже еще более низкая вероятность еженедельного выигрыша в лотерею на протяжении месяца. Вероятность возвращения атомов в коробке к исходному состоянию можно сравнить с вероятностью того, что раз в неделю на протяжении месяца ветер будет забрасывать к вам в окно выигрышный билет (понятное дело, я не знаю, как рассчитать вероятность такого события, я лишь хочу сказать, что этого не произойдет). Ничтожно малая вероятность возвращения атомов в исходное состояние имеет очень большое значение, поскольку указывает на то, что атомы не могут «вернуться в прошлое» и, следовательно, время приобретает направленность.
Второе начало термодинамики — закон другого рода, нежели закон сохранения энергии. Скорее, это статистическая основа утверждения, что, хотя возвращение изолированной системы к исходному состоянию крайне маловероятно, физика этого не запрещает. Так что, если у вас на глазах разбитый стакан собирается из осколков и сам впрыгивает на стол, это не является нарушением законов физики, и Ньютону или Эйнштейну не придется ворочаться в гробу. Кто сказал, что это невозможно? Когда стакан упал на пол и разлетелся на куски, его потенциальная энергия превратилась в кинетическую энергию, ускорившую движение молекул воздуха (отсюда звук бьющегося стекла). В соответствии с законом сохранения энергии общее количество энергии в системе сохранилось (у этого закона нет исключений), и теоретически ничто не мешает всем этим молекулам воздуха возвратиться к исходной конфигурации и передать то же количество энергии осколкам, которые соберутся в единое целое и вернутся на стол в виде стакана.
Поэтому второе начало термодинамики не запрещает надуваться лопнувшим шарикам, восстанавливаться разбитым стаканам или не плавиться кусочкам льда, но оно делает другое: этот закон фактически обеспечивает невозможность этих процессов. Эта концепция так называемого