. Однако теперь это утверждение перестало быть очевидным. Физики начали записывать законы природы в виде, который делал время ненаправленным, и теперь для смены направления достаточно было поменять знак: с +t на — t. Но есть закон природы, который с этим категорически не согласен: это второй закон термодинамики. Тот, в котором говорится об энтропии.
«Уравнения Ньютона могут идти вперед, а могут и назад, им все равно, в какую сторону двигаться, — объясняет Томасина, гениальный подросток и героиня пьесы Тома Стоппарда „Аркадия“. — Но тепловому уравнению это далеко не все равно, оно может двигаться только в одну сторону».
Вселенная неумолимо движется к беспорядку. Энергия неуничтожима, но она рассеивается, и это не микроскопический закон. Может быть, это фундаментальный закон, как второй закон Ньютона (F = ma)? Некоторые утверждают, что это не так. Существует точка зрения, согласно которой законы, управляющие единичными составляющими мира — отдельными или очень немногими частицами, — первичны, а законы о множестве составляющих должны из них выводиться. Иными словами, законы макромира выводятся из законов микромира. Но для Эддингтона этот второй закон термодинамики был самым фундаментальным законом: тем, что занимает «верховенствующее положение среди законов природы», тем, что дает нам время.
В мире Минковского прошлое и будущее раскрыты перед нами как восток и запад. Там нет знаков одностороннего движения. Поэтому Эддингтон счел нужным ввести такой знак: «Я буду использовать выражение „стрела времени“, чтобы выразить это свойство времени — однонаправленность, — не имеющее аналогов в пространстве». Он отмечает три значительных с философской точки зрения момента:
1) это свойство живо распознается сознанием;
2) на нем настаивает и наша рациональная часть, разум;
3) оно не фигурирует в физической науке нигде, за исключением…
За исключением тех случаев, когда мы начинаем рассматривать порядок и хаос, организованность и случайность. Второй закон термодинамики относится не к отдельным сущностям, но к их большим совокупностям. Молекулы в емкости с газом составляют такую совокупность. Энтропия — мера их беспорядка[90]. Если поместить миллиард атомов гелия возле одной из стенок сосуда и миллиард атомов аргона — возле другой и позволить им некоторое время свободно летать по сосуду и сталкиваться, то атомы разных веществ не останутся аккуратно разделенными в разных частях сосуда, но постепенно образуют однородную — случайную — смесь. Вероятность того, что следующий атом, обнаруженный вами вблизи заданной точки, окажется атомом гелия, а не аргона, составит 50 %. Процесс диффузии протекает не мгновенно — и только в одном направлении. Наблюдая распределение двух элементов в сосуде, очень легко отличить прошлое от будущего. «Элемент случайности, — говорил Эддингтон, — привносит в мир необратимость». Без случайности часы вполне могли бы идти назад[91].
«Случайности жизни», любил говорить Фейнман. «Ну, вы понимаете, суть в том, что необратимость вызвана общими случайностями жизни». Если выплеснуть воду из чашки в море и подождать какое-то время, а затем вновь погрузить чашку в воду, то можно ли зачерпнуть в нее ту же самую воду? В принципе можно — вероятность не равна нулю. Она просто чертовски мала. Пятнадцать бильярдных шаров могли бы поноситься по столу, сталкиваясь со стенками и между собой, и в конце концов выстроиться идеальным правильным треугольником. Но когда вы видите этот процесс на экране, то понимаете, что пленку пустили в обратную сторону. Второй закон термодинамики — вероятностный закон в том смысле, что, например, есть вероятность того, что алюминиевый порошок соберется и организуется в ложку, хотя, возможно, для этого вам придется подождать время, большее возраста Вселенной.
Смешивание — один из процессов, протекающих строго по стреле времени. Разделение требует усилий, и немалых. «Невозможно размешать смесь на составляющие», — говорит Томасина у Стоппарда. По существу, это объяснение энтропии пятью словами. (Ее наставник Септимус отвечает: «Так же и время — вспять его не повернуть. А коли так — надо двигаться вперед и вперед, смешивать и смешиваться, превращая старый хаос в новый, снова и снова, и так без конца».) Максвелл писал:
Мораль. Второй закон термодинамики имеет ту же степень истинности, что и утверждение, будто, если выплеснуть стакан воды в море, извлечь тот же стакан обратно уже не получится.
Но Максвелл был раньше Эйнштейна. Для него время не требовало особых оправданий. Он заранее «знал», что прошлое — это прошлое, а будущее еще только будет. Теперь же все обстояло не так просто. В 1949 г. в очерке, озаглавленном «Жизнь, термодинамика и кибернетика» (Life, Thermodynamics, and Cybernetics), Леон Бриллюэн[92] написал:
Время течет вперед и никогда не возвращается. Физик, столкнувшись с этим фактом, испытывает настоящий шок.
Физику кажется, что между микроскопическими законами, где время не имеет предпочтительного направления, поскольку сами законы вполне обратимы, и макроскопическим миром, где стрела времени упрямо указывает из прошлого в будущее, существует очень неприятный разрыв. Некоторым достаточно отметить, что фундаментальные процессы обратимы, а на макроуровне процессы носят исключительно статистический характер. Разрыв — это потеря контакта, нарушение всякой логики. Как попасть из одного мира в другой? Этот разрыв даже имеет название: дилемма стрелы времени, или парадокс Лошмидта.
Эйнштейн признавал, что эта проблема беспокоила его в момент величайшего проникновения в суть вещей, при создании общей теории относительности: «И я не смог ее прояснить». На диаграмме четырехмерного пространственно-временного континуума пусть P — это «мировая точка», лежащая между двумя другими мировыми точками A и B. «Мы провели через P „временеподобную“ мировую линию, — предположил Эйнштейн. — Имеет ли смысл снабжать эту мировую линию стрелкой и утверждать, что B имеет место до P, а A — после P?» Только если в картину входит термодинамика, сделал он вывод. Но он говорил также, что в любой передаче информации задействована термодинамика. Связь и память — энтропийные процессы. «Если можно передать (по телеграфу) сигнал из B в A, но не из A в B, то односторонний (асимметричный) характер времени установлен, то есть не существует свободного выбора направления для стрелки. Принципиально важен тот факт, что отправка сигнала представляет собой в смысле термодинамики энтропийный процесс — процесс, связанный с ростом энтропии».
Таким образом, вначале Вселенная должна была иметь низкий уровень энтропии. Очень низкий уровень. Она должна была существовать в высокоорганизованном состоянии, которое, помимо всего прочего, является чрезвычайно маловероятным[93]. Это космическая загадка. С тех пор энтропия только растет. «Это путь в будущее», — сказал Фейнман много лет спустя, когда он, тогда уже знаменитый ученый, собирал свои знания о физике в учебник.
Это источник всякой необратимости, это то, что образует процессы роста и распада, что заставляет нас помнить прошлое и не помнить будущего, помнить те вещи, что находятся ближе к тому моменту в истории Вселенной, когда уровень порядка был выше, чем сейчас, и причина, по которой мы не в состоянии помнить те вещи, где уровень беспорядка выше, чем сейчас, которые мы называем будущим.
А в результате?
Вселенная стремится к максимальному уровню энтропии, к состоянию абсолютного беспорядка, из которого нет возвращения. Все яйца будут разбиты, все песочные замки разрушены, солнце и звезды потускнеют и сольются в единый фон. Герберт Уэллс в свое время уже знал об энтропии и тепловой смерти. Это и есть та судьба, тот итог, к которому приближается Путешественник во Времени, когда покидает Уину и год 802 701, оставляя позади опустившихся элоев и тупых морлоков, разрушенный дворец из зеленого фарфора с давно покинутой галереей палеонтологии и библиотекой, заполненной гниющей бумагой, и гонит свою раскачивающуюся и вибрирующую машину вперед, сквозь миллионы лет серого тумана к финальному сумраку, окутавшему землю мрачным покрывалом. Мне кажется, если читаешь «Машину времени» в юности, в памяти или в снах остается именно это — образ этого окончательного мира, в котором ничего не происходит. В одном из черновых вариантов Уэллс называл его «образом дальнейшего». Если Эдем — это альфа, то здесь мы видим омегу[94]. Эсхатология для просвещенных. Никакого ада, никакого апокалипсиса. Не гром небесный, но слабый стон.
Этот сумеречный пляж появляется в научной фантастике снова и снова. Мы приходим к концу света — «нарушенному ландшафту» Джеймса Балларда, терминальному побережью, где последний человек произносит последнее прощай: «Такой уход требовал от него оставить свой след на всех частичках Вселенной до единой». На незабываемых последних страницах романа Уэллса Путешественник во Времени сидит, дрожа от холода, в седле своей машины и наблюдает, как «угасает жизнь древней земли». Вокруг нет никакого движения. Вокруг он видит только темно-красные, розоватые, кровавые оттенки в тусклом свете умирающего солнца. В какой-то момент ему кажется, что в отдалении что-то черное передвигается прыжками, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что это всего лишь камень.
Я в ужасе смотрел, как на солнце наползала темнота… Холодными порывами задул ветер… Тишина? Нет, невозможно описать это жуткое безмолвие… Мрак сгущался… Кругом была непроглядная тьма… Ужас перед этой безбрежной тьмой охватил все мое существо. Холод пронизал меня до мозга костей.