Побудова стріли часу в соціології. Космологічне походження "стріли часу". У цій роботі звернемося до понять стріли часу та причинності

Антон Трушечкін, кандидат фізико-математичних наук, науковий співробітник Математичного інституту імені В. А. Стеклова РАН, 28 років. Займається математичною фізикою, а саме математичними моделями квантової та статичної фізики.

«Стріла часу»

Час… Багато разів протягом кожного дня ми дивимося на годинник, щоб його впізнати. Але що ми знаємо про час як такий? Ми знаємо, що воно дороге і що його не повернути. Безліч прислів'їв, приказок, крилатих висловлювань присвячено невблаганному перебігу часу: «Година пропустиш – роком не надолужаєш», «Не тим часом дорогий, що довгий, а тим, що короткий», «Гроші зникли – наживеш, час зник – не повернеш». А чому не повернеш? Чому час минає безповоротно, чому б йому не повернути назад? Дивні питання. Проте з ними зіткнулася у своєму розвитку фізика у другій половині ХІХ століття. За минулий час багато було отримано і відкрито в математиці, фізиці, хімії в спробах відповісти на ці питання, але досі вони залишаються на порядку денному і не втрачають актуальності. Втім, про все по порядку.

XIX століття стало століттям великого прогресу в природничих науках. Нас цікавитиме термодинаміка – розділ фізики, що вивчає перетворення теплоти на інші форми енергії та назад. З успіхами у розумінні природи цих перетворень пов'язано, зокрема, винахід парового двигуна та інших теплових машин.

Один із найважливіших законів термодинаміки – це її другий закон, або другий початок термодинаміки. Він має кілька еквівалентних формулювань, для нас буде найзручнішою наступна: в ізольованій фізичній системі ентропія з часом не зменшується. У такому формулюванні другий закон термодинаміки називається також законом незниження ентропії.

Ентропія – це фізична міра безладдя у системі. Тобто закон каже, що в ізольованій системі порядок наростати не може, може наростати лише безладдя. На побутовому рівні ми стикаємося з цим постійно, і не тільки коли маємо справу з термодинамічних систем. Наприклад, кожному з нас знайомо, що мимоволі порядок у кімнаті або в ящику письмового столу не наведеться, мимоволі виникає і наростає лише безладдя. А щоб безлад зменшився, потрібне свідоме втручання ззовні.

Так і з термодинамічними системами (наприклад, газами та рідинами): якщо система ізольована, тобто ніхто в неї не втручається, відсутній обмін речовиною та енергією між нею та навколишнім середовищем, то безлад у ній зростає або, у крайньому випадку, зберігається на постійному. рівні, не зменшується.

Візьмемо, наприклад, газ, який знаходиться в одній із половин судини, розділеної навпіл перегородкою. Приберемо перегородку - і газ рівномірно розподілиться по всьому об'єму і назад більше не збереться (рис. 1). Стан, коли весь газ зібраний в одній половині судини, більш упорядкований, ніж стан, коли він розподілений по всьому об'єму. Тому відповідно до закону невтрати ентропії процес у бік збільшення безладу в системі (розподіл газу по всьому об'єму) можливий, а у зворотний бік (повторний збір газу в одній половині) – ні. Ось ми й отримали напрямок часу, про який ми говорили спочатку: процеси протікають в один певний бік, тому ходу немає.

Мал. 1. Газ, що спочатку знаходився в одній половині судини, швидко розподілиться рівномірно по всій посудині. А чи можливий зворотний процес?

Розглянемо інший приклад. Склянка падає зі столу і розбивається, а назад не збирається і не злітає по тому ж закону невтрати ентропії: неможливий процес з більш невпорядкованого стану (розбита склянка і трохи нагріті уламки склянки і підлога) у більш впорядкований стан (ціла склянка).

Парадокс "стріли часу", або проблема незворотності

"Так, все так, але в чому ж тут проблема?" - Запитайте ви. Проблема в тому, що всі тіла в нашому світі складаються з атомів і молекул, а вони напряму часу якраз і не відчувають! Тіла відчувають, а молекули, з яких вони складаються – немає. Другий закон термодинаміки сформульований для газів або рідин, що складаються з величезної кількості молекул, але в рівнянні руху кожної окремої молекули немає і натяку на цей закон!

Давайте розберемося. Повернемося до першого прикладу: газ, що спочатку знаходиться в одній з половинок судини, рівномірно розподіляється по всій посудині. Як ми сказали, зворотний процес неможливий – заборонено законом невтрату ентропії. Але проведемо такий уявний експеримент (запропонований Йоганном Лошмідтом): у певний момент часу змінимо напрями швидкостей усіх молекул газу на протилежні. Тоді спільний рух усіх молекул, їх взаємні зіткнення підуть у зворотний бік, весь процес потече назад. І, зрештою, ми прийдемо до початкового стану газу: він знову збереться в одній із половинок. Попри другий закон термодинаміки на молекулярному рівні такий зворотний процес цілком можливий!

Для наочності можна пам'ятати наступний образ. Розглянемо ідеальний більярд: без лунок, без тертя та без втрат енергії при зіткненні куль один з одним та зі стінками більярду. Оскільки немає втрат енергії, то, якось прийшовши в рух, кулі рухатимуться до нескінченності. Повернемо в якийсь момент швидкості куль у зворотний бік - і всі зіткнення підуть у зворотному порядку, поки кулі не зберуться знову у своє початкове розташування трикутником (рис. 2). Газ у посудині можна уподібнити до такого ідеального більярду, а молекули газу – більярдних куль. Змінимо на протилежну швидкість кожної молекули - і весь процес піде назад. Таким чином, якщо в такому більярді процес може йти в один бік, то може йти у зворотний.

Мал. 2. Газ у посудині можна уподібнити ідеальному більярду: без лунок, без тертя та без втрат енергії при зіткненнях. Якщо в якийсь момент часу повернути швидкості всіх куль у зворотний бік, то через якийсь час кулі знову зберуться у своє початкове положення.

Ви запитаєте: а як ми можемо обернути швидкості всіх молекул газу? Звісно, ​​це уявний експеримент. Але важливо не те, чи можемо ми це зробити чи ні, а те, що в принципі можлива така комбінація положень і швидкостей молекул, що той самий процес піде у зворотний бік. Немає такого закону для молекул, який забороняв би таку комбінацію! Але чому вона насправді ніколи не виникає?

Більше того, наприкінці XIX століття французький математик Анрі Пуанкаре довів теорему (так звану теорему про повернення), згідно з якою, щоб створити таку комбінацію, не треба нічого робити, треба просто продовжувати (нехай і дуже тривалий час). І молекули у своєму хаотичному русі якось самі собою створять таку комбінацію, за якої згодом усі вони повернуться в одну половину судини. Уявляєте, повітря в кімнаті, в якій ви зараз перебуваєте, раптом само собою збереться в одній половині цієї кімнати, а хто буде в іншій половині - задихнеться! І кулі ідеального більярду теж рано чи пізно самі собою повернуться в початкову впорядковану побудову.

Отже, якщо ми подивимося на газ як на сукупність молекул, будь-який процес може протікати в обидві сторони. А якщо подивимося на газ як на ціле – лише одну. Ось і феномен.

Аналогічно для прикладу зі склянкою: якщо ми розглянемо системи під мікроскопом і розглянемо окремі молекули, з яких вони складаються, то зробимо висновок про те, що можливо молекулам так скластися, щоб осколки склянки раптом знову зібралися і злетіли на стіл. Але насправді так чомусь не відбувається!

Можна сказати, що атоми та молекули не знають, що таке час: без виділеного напряму перебігу процесів не можна розрізняти минуле, майбутнє та сьогодення. Але макроскопічні системи, що складаються з великої кількості атомів і молекул, у тому числі і ми з вами, вже про час і його неповоротний хід добре знають.

Це можна проілюструвати в такий спосіб. Знімемо на камеру рух кульок у нашому ідеальному більярді. А потім переглядатимемо відео то у прямому, то у зворотному напрямку часу. Ми не помітимо різниці! В обох випадках ми побачимо якісно ту саму картину руху: кулі хаотично катаються, стикаються. А якщо ми переглядатимемо у зворотному напрямку відеозйомку реального життя? Тут різницю помітимо моментально! У цьому сенсі молекули не знають, що таке час, а ми знаємо.

То де тоді виникає ця «стріла часу» (оборот, введений сером Артуром Еддінгтоном), звідки бере свій початок? Як узгодити той факт, що динаміка макросистем необоротна за часом, про те, що динаміка атомів і молекул, з яких усі макросистеми і складаються, – оборотна? Ця проблема називається проблемою незворотності і є однією з найважливіших фундаментальних проблем теоретичної та математичної фізики. Досить сказати, що нобелівський лауреат академік Віталій Лазаревич Гінзбург у своєму «Фізичному мінімумі на початок ХХІ століття» окреслив цю проблему як першу із трьох «великих» проблем сучасної фізики.

Де бере початок «стріла часу»?

Вперше цю проблему усвідомив та сформулював великий німецький фізик Людвіг Больцман. Причому сформулював її не просто на філософському рівні, а з використанням математичного апарату, який сам і розробив. Він же зробив перші спроби її вирішення. Він побудував особливе рівняння, тепер воно має його ім'я – рівняння Больцмана, – яке, на його думку, примиряло незворотний характер макродинаміки (динаміки газу як цілого) з оборотним характером мікродинаміки (динаміки газу як сукупності молекул). Це рівняння все ж таки не вирішило проблему незворотності, але стало відігравати важливу роль у подальших спробах її вирішення, знайшло також і практичне застосування.

Крім цього, Больцман висунув гіпотезу про те, що вирішення проблеми незворотності лежить у глобальних початкових космологічних умовах. Він міркував, що коли ентропія у світі наростає, Всесвіт виник у результаті низькоентропійної події. А такою подією і був, за сучасними уявленнями, Великий вибух. Таким чином, Больцман, розмірковуючи про цілком земну та «повсякденну» проблему незворотності, впритул підійшов до космологічної ідеї Великого вибуху.

Протягом усього XX століття проблема незворотності інтенсивно досліджувалась такими великими вченими, як Пуанкаре, Гіббс, Боголюбов, Ландау, Колмогоров, Пригожин та інші.

Функціональна механіка, редукціонізм та ієрархія

Твердження про те, що молекулярні процеси можуть протікати як в одну, так і в іншу сторону, ґрунтується на механіці Ньютона (матеріальні точки, сили, траєкторії). Але нещодавно Ігор Васильович Волович, керівник нашої наукової групи у Математичному інституті ім. В. А. Стеклова РАН, запропонував відійти від ньютоновського підходу до механіки, оскільки безрозмірна матеріальна точка та її нескінченно тонка траєкторія – це абстракція. Натомість він запропонував так звану функціональну механіку. Вона надає більше можливостей для вирішення проблеми незворотності та інших завдань. Зараз це один з основних напрямів досліджень у нашій науковій групі, серед ввечері працює спецсемінар для студентів (див. сайт www.mi.ras.ru, розділ «Науково-освітній центр»).

Також з використанням функціональної механіки в нашій науковій групі запропоновано новий висновок рівняння Больцмана, що описує незворотний рух газу як цілого з рівнянь, що описують оборотний рух молекул. Від попередніх висновків він відрізняється тим, що ґрунтується не на редукціоністському, а на ієрархічному погляді на природу.

Ось наприклад. На рис. 3 схематично зображені різні рівні природи від квантових полів та елементарних частинок до людини. Кожен рівень вивчається своїм комплексом наук: елементарні частинки – квантовою теорією поля, атоми та молекули – фізикою (класичною та квантовою механікою) та хімією, геосфера – геофізикою та іншими науками, живі істоти – біологією та пов'язаними з нею науками, людина – усім комплексом гуманітарних наук. За останні сторіччя наука здійснила великий прорив у розумінні кожного з цих рівнів.

Мал. 3. Ієрархія рівнів природи

Але для того, щоб мати цілісну картину світу, нам потрібні не лише описи всіх рівнів окремо, а й розуміння того, як ці різні описи співвідносяться один з одним. Зауважимо, що всі три «великі» проблеми фізики по Гінзбургу стосуються саме взаємозв'язків між різними рівнями: це проблема незворотності та «стріли часу», проблема інтерпретації квантової механіки (тобто зв'язки між класичним та квантовим світами – про квантову механіку див. статтю «Грає чи Бог у кістки?» у №34 журналу «Спадкоємець» за 2010 р.) та проблема зведення біології до фізики.

Одна з концепцій, як можна співвіднести описи різних рівнів природи один з одним – це редукціонізм (від латів. reductio – «зведення»). Редукціонізм стверджує, що, оскільки весь світ складається в кінцевому підсумку з елементарних частинок (а точніше – з квантових полів), властивості всіх інших рівнів у принципі можуть бути виведені із законів руху та взаємодії цих елементарних частинок. Таким чином, всі рівні можна звести до найнижчого, самого фундаментального рівня (фундаментального в буквальному значенні: лежить у фундаменті світобудови). Саме тому у XX столітті найголовнішим розділом фізики була фізика елементарних частинок. Було уявлення про те, що зрозуміємо елементарні частинки - зрозуміємо і всю природу, залишаться лише окремі питання.

Але тепер поступово приходить розуміння, що редукціонізм не працює: у системи можуть бути властивості, які не зводяться до її частин. Властивість незворотності часу – один із таких прикладів. Кожна окрема молекула не знає другого закону термодинаміки, але всі разом якимось чином його знають! Інший схожий приклад – температура. Можна говорити про температуру в кімнаті, тобто для великої кількості молекул, але не можна говорити про температуру однієї, двох або трьох молекул.

Образно висловлюючись, вивчати фундамент храму природи цікаво і корисно, але фундаменту все-таки не зрозумієш, що відбувається у самому храмі. Адже це найцікавіше!

Але якщо редукціонізм не працює, то що можна запропонувати натомість? Ми запропонували концепцію ієрархії різних рівнів світобудови з відносинами підпорядкування з-поміж них: кожен рівень природи у певному сенсі підпорядкований вищому рівню, управляється ним. Так, у нашому випадку окремі молекули газу підпорядковані газу як цілому. Молекули самі по собі можуть рухатися і оборотно, але газ загалом керує ними таким чином, що вони рухаються так, як йому (газ як цілий) потрібно, – незворотно. Тут працює принцип таксі: з одного боку, таксі нас щастить, з іншого боку – ми вирішуємо, куди воно нас має привезти. Так і у випадку з газом та його молекулами: рух молекул визначає рух газу в цілому, але газ у цілому певним чином, «легким дотиком» спрямовує свої молекули.

Скориставшись такими міркуваннями та висловивши їх у математичній формі, ми отримали рівняння Больцмана із рівнянь руху окремих молекул.

Ми сподіваємося, що такий погляд на природу дозволить науці стати більш екологічною та ціннісно орієнтованою, оскільки основний погляд тепер звертається не на фундамент, не на рівень таємничих та чарівних, але безликих елементарних частинок, а на вищі рівні – живих істот та людини.

Висновок

Роботи вчених XX століття, що дозволили суттєво просунутися у вирішенні проблеми незворотності, дали багато науці та практиці. Рівняння Больцмана та інші кінетичні рівняння використовують у розрахунках процесів перенесення у ядерних реакторах, плазмі та інших додатках. З'явилися нові розділи математики, фізики і хімії. І в ХХІ столітті рішення або хоча б нові просування у вирішенні проблеми незворотності здатні дати науці нові результати. Так, наприклад, з'ясовується, що нове світло на нашу проблему може пролити фізико-математичне моделювання процесів, що активно розвивається зараз, в біології (фотосинтезу, згортання білка та інших). І назад дослідження проблеми незворотності теж здатне пролити нове світло на ці важливі наукові завдання. Одним словом, таємниця «стріли часу» все ще манить нас до себе, і на шляху до її розгадки ми ще отримаємо і масу інших результатів, які будуть мати як загальнонаукову, так і практичну, і гуманітарну значимість. Результатів, які проллють нове світло на будову нашого світу, а значить, і на нас самих.

Актуальність

Час – невід'ємна складова нашого буття. Включення часу в галілеївську механіку ознаменувало народження нової науки. Основна тема нашого реферату – проблема стріли часу.

Стріла часу

Метафоричне позначення напрямку часу

Концепція, що описує час як пряму (тобто математично одновимірний об'єкт), протягнуту з минулого у майбутнє. З будь-яких двох неспівпадаючих точок осі часу одна завжди є майбутнім щодо іншої.

Англійський астрофізик Фрейд Хойл висловив думку про зв'язок напрямку часу із напрямом процесу збільшення відстані між галактиками.

Фройд Хойл
(1915-2001)

Для характеристики односпрямованості та незворотності часу англійський астрофізик А. Еддінгтонввів поняття «стріла часу».

А.Еддінгтон

На думку А. Еддінгтона, Ф. Хойла та деяких інших «стріла часу» існує, тому що Всесвіт розширюється. Якщо в майбутньому розширення зміниться стисненням, то, на думку цих вчених, зміниться напрям «стріли часу».

Загадкою є той факт, що всі три «стріли» спрямовані до сьогоднішнього Всесвіту в один бік.

С. Хоукінгу нещодавно виданій книзі «Коротка історія часу» обговорив цю проблему, і ми наведемо тут деякі його міркування.

Стівен Вільям Хокінг
(1942 - н.в.)

Еволюційно виділяють три стріли часу:

Термодинамічна стріла, що вказує той напрямок часу, в якому зростає ентропія або безлад;

Космологічна стріла часу, у напрямі якої відбувається розширення Всесвіту;

Психологічна стріла або напрямок часу, що відповідає нашому відчуттю непохитного ходу часу, напрямок накопичення інформації, що надходить.

Космологічна стріла часу визначає напрямок еволюції нестаціонарного, нерівноважного Всесвіту.

Однак розширення Всесвіту, про яке свідчить т.зв. "червоне зміщення" спектральних ліній у випромінюванні галактик, що віддаляються один від одного («розбігання» галактик) не означає розширення у кожному місці, інакше б розширювалися розміри тіл, а цього не спостерігається. А оскільки немає цього загального фізичного впливу, розбігання галактик чи розширення Всесвіту не може впливати на перебіг часу в елементарних процесах. Зв'язок із розширенням Всесвіту може визначати тільки « космологічну шкалу часу ».

Термодинамічна стріла вказує напрямок часу у бік збільшення ентропії Больцмана, т. е. у напрямі мимовільного зростання безладдя в ізольованих системах.

У термодинаміці підкреслюється виділеність напряму часу (нерівноцінність минулого та майбутнього). У всіх процесах існує виділений напрямок, у якому процеси йдуть самі собою від більш упорядкованого стану до менш упорядкованого. Чим більший порядок системи, тим складніше відновити його з безладдя. Незрівнянно простіше розбити скло, ніж зробити нове і вставити його в раму.

«Набагато простіше вбити живу істоту, ніж повернути її до життя, якщо взагалі можливо. Бог створив маленьку комашку. Якщо ти її розчавиш, вона помре. - Такий епіграф поставив американський біохімік Сент Дьєрді до своєї книги

Психологічна стріла визначає напрямок стріли часу у наших власних відчуттях минулого та майбутнього. На мій погляд, це досить хиткі поняття. Звичайно, ми відрізняємо вчора від сьогодні і сьогодні від завтра, пам'ятаємо щось із минулого нашого життя.

«Всьому свій час і час всякої речі під небом: час народжуватися, і час вмирати; час садити, - і час виривати посаджене; час вбивати, і час лікувати; час руйнувати і час будувати; час плакати і час сміятися; час нарікати, і час танцювати; час розкидати каміння, і час збирати каміння; час обіймати і час ухилятися від обіймів; час шукати і час втрачати; час зберігати та час кидати; час роздирати, і час зшивати; час мовчати і час говорити; час любити і час ненавидіти; час війні, і час миру

(Книга «Екклезіаста»)

Збіг напряму космологічної, термолінамічної та психологічної стріл часу

С. Хоукінг у книзі «Коротка історія часу», що недавно вийшла, обговорив цю проблему, і ми наведемо тут деякі його міркування.

вона завжди вказує у напрямі збільшення безладдя, бо шляхів до збільшення безладдя завжди незрівнянно більше, ніж тих, що ведуть до впорядкування. Тому з більшою ймовірністю збільшується «хаос», ніж настає порядок.

Психологічна стріла часу

«Напрям часу, - пише С. Хоукінг, - в якому комп'ютер запам'ятовує минуле, збігається з напрямком, в якому зростає безлад.

будь-які людські істоти, які спостерігали б чашки, жили б у Всесвіті, в якому безлад зменшується з часом...

Такі істоти мали б «психологічну стрілу часу», спрямовану назад.

Це означає, що вони пам'ятали б події майбутнього і не пам'ятали події в їхньому минулому.

У момент, коли чашка розбита, вони пам'ятали б її на столі, але в момент, коли вона була на столі, вони не пам'ятали б її на підлозі.

Отже, «психологічна» та «термодинамічна» стріли часу мають збігатися.

За теорією С.Хокінга

Напрямок космологічної стріли збігається з напрямком двох згаданих. Але, можливо, так буде не завжди. Якщо щільність матерії у Всесвіті перевищує критичне значення, то майбутньому настане момент, коли розширення зміниться стиском. У цей момент змінить свій напрямок і «космологічна стріла часу», а дві інші, як і раніше, вказуватимуть той самий напрямок. І між трьома стрілами часу настане неузгодженість.

Дякую за увагу!

У романі «Посередник» Леслі Поулз Хартлі пише: «Минуле - це чужа країна. Там все робиться інакше - але чому минуле настільки відмінне від майбутнього? Чому ми пам'ятаємо минуле, а не майбутнє? Інакше кажучи, чому час рухається вперед? Чи не пов'язано це з розширенням Всесвіту?

С, Р, Т: ЗАРЯД, ПАРНІСТЬ, ЧАС

Закони фізики не роблять різницю між минулим і майбутнім. Точніше, вони змінюються, якщо провести операцію, іменовану СРТ(си-пи-ти)-перетворенням. Тут латинська буква «С» позначає заміну частинок відповідними ним античастинками, «Р» – заміну об'єкта його дзеркальним зображенням (у якому ліве та праве змінюються місцями), «Т» – зміна напрямку руху всіх частинок на протилежне (тобто звернення руху назад) . Закони фізики, які керують поведінкою матерії за нормальних умов, не змінюються при операціях С і Р. Іншими словами, життя буде тим самим для мешканців далекої планети, створених з антиречовини і являють собою наші дзеркальні відображення.

Якщо прибулець з іншої планети простягне вам ліву руку, не тисніть її. Він може складатися із антиматерії. Ви обидва зникнете у жахливому спалаху світла. Якщо закони фізики не змінюються при комбінуванні операцій С та Р, а також операцій С, Р і Т, вони повинні зберігатися і при виконанні однієї тільки операції Т. Однак у звичайному житті спостерігається величезна різниця між двома напрямками часу, тобто рухом у минуле та в майбутнє. Уявіть собі, що чашка з водою падає зі столу і розбивається вщент. Якщо зняти це на кіноплівку, ви легко визначите, вперед чи назад рухаються події. Запустивши плівку у зворотному напрямку, ви побачите, як уламки чашки збираються в єдине ціле і вона застрибує назад на стіл. Ви відразу скажете, що стрічка запущена у зворотному напрямку, тому що предмети ніколи не поводяться подібним чином у повсякденному житті. Інакше виробники столового посуду давно б прогоріли.

СТРІЛИ ЧАСУ

Якщо ви запитаєте, чому розбиті чашки не збираються воєдино і не злітають на стіл, вам дадуть відповідь, що це заборонено другим законом термодинаміки. Він говорить, що безлад (ентропія) з часом може лише зростати. Іншими словами, це так званий закон Мерфі: події мають тенденцію розвиватися на гірший бік. Стан цілої чашки на столі більш впорядкований, ніж купи осколків на підлозі. Тому перехід від цілої чашки на столі в минулому до осколків на підлозі в майбутньому є природним, а зворотний - ні.

Зростання безладдя, або ентропії, з часом - один із прикладів того, що називається стрілою часу, тобто чогось, що повідомляє часу напрямок і дозволяє розрізняти минуле та майбутнє. Існують щонайменше три різні стріли часу. Насамперед, термодинамічна, тобто напрямок часу, в якому зростає безлад, або ентропія. По-друге, є психологічна стріла часу. Цей напрямок відповідає тому, як ми сприймаємо протягом часу, пам'ятаючи минуле, а не майбутнє. Нарешті, є космологічна стріла часу - напрямок часу, у якому Всесвіт розширюється, а чи не стискується.

Я покажу, що психологічна стріла визначається термодинамічної і вони завжди вказують в одному напрямку. Якщо прийняти припущення про відсутність кордону у Всесвіті, виявиться, що ці дві стріли пов'язані з космологічною, хоча напрямки їх не обов'язково збігаються. Однак я наведу докази на користь того, що лише збіг напрямків усіх трьох стріл допускає існування розумних істот, які можуть запитати: а чому, власне, безлад наростає в тому ж напрямку у часі, в якому розширюється Всесвіт?

ТЕРМОДИНАМІЧНА СТРІЛА ЧАСУ

Я почну з розгляду термодинамічної стріли. Другий закон термодинаміки ґрунтується на тому, що кількість невпорядкованих станів будь-якої системи завжди набагато перевищує кількість упорядкованих. Як приклад розглянемо фрагменти пазла у коробці. Існує одна, і тільки одна, комбінація, при якій із розрізнених шматочків складається картинка. З іншого боку, є безліч варіантів розташування, які не містять ніякого сенсу і не створюють цілісного зображення.

Припустимо, що система мала початком невеликий набір упорядкованих станів. З часом система еволюціонуватиме відповідно до законів фізики, і її стан зміниться. Висока ймовірність того, що пізніше її стан стане більш невпорядкованим, просто тому, що кількість невпорядкованих станів дуже велика. Таким чином, з часом безлад має тенденцію зростати, якщо початковий стан системи характеризувався високою впорядкованістю.

Нехай спочатку фрагменти пазла укладені в коробці так, що складають малюнок. Якщо ми струсимо коробку, вони складуться інакше. Швидше за все, це буде неправильне розташування, яке порушить картинку просто тому, що неправильних розташування дуже багато. Деякі групи фрагментів все ще становитимуть частини картинки, проте при тривалому струшуванні вони напевно розсипляться. Пазл прийде в абсолютно безладний стан, в якому його фрагменти не складають жодної картинки. Таким чином, невпорядкованість фрагментів, ймовірно, зросте з часом, якщо вони підпорядковуються початковій умові, що вимагає, щоб вихідний стан системи був упорядкованим.

Допустимо, однак, що Бог вирішив: нехай Всесвіт у майбутньому завершить своє існування, перебуваючи у стані високої впорядкованості, але його початковий стан не має жодного значення. Тоді в ранні часи Всесвіт, ймовірно, був би в неупорядкованому стані і ступінь невпорядкованості зменшувався б з часом. Уламки чашок, що розбилися, з'єднувалися б і стрибали на стіл. Однак людські істоти, які спостерігають такі чашки, жили б у світі, де безлад зменшується з часом. Я наведу докази на користь того, що у таких людей психологічна стріла часу була б спрямована назад. Вони пам'ятали б майбутні часи і пам'ятали тих, що були раніше.

ПСИХОЛОГІЧНА СТРІЛА ЧАСУ

Говорити про людську пам'ять дуже важко, тому що ми не знаємо у всіх деталях, як працює наш мозок. Однак ми знаємо все, як працює пам'ять комп'ютерів. Тому я розглядатиму психологічну стрілу часу на прикладі комп'ютера. Мені здається правомірним зробити висновок, що стріла часу однакова для обчислювальних машин і для людей. Інакше можна було б зірвати великий кущ на фондовій біржі за допомогою комп'ютера, що пам'ятає ціни на акції. Комп'ютерна пам'ять - це переважно якийсь пристрій, який перебуває в одному з двох станів. Прикладом може бути надпровідна дротяна петля. Якщо в ній є електричний струм, він тектиме і тектиме, оскільки електричний опір у надпровіднику відсутній. З іншого боку, за відсутності струму петля існуватиме без нього. Ці два стани пам'яті можна позначити цифрами 1 і 0.

Перш ніж ті чи інші дані записані в пам'ять, вона має невпорядкований стан, який з рівною ймовірністю описується 1 і 0. Після того, як пам'ять вступає у взаємодію з системою, яку необхідно запам'ятати, вона безумовно буде в одному стані або в іншому залежно від стани системи. Таким чином, пам'ять переходить від невпорядкованого стану до впорядкованого. Однак для того, щоб пам'ять напевно знаходилася в правильному стані, необхідно витратити деяку кількість енергії. Теплове розсіювання цієї енергії збільшує невпорядкованість Всесвіту. Можна показати, що це зростання невпорядкованості більше за зростання впорядкованості в пам'яті. Отже, коли комп'ютер записує інформацію на свою пам'ять, загальна кількість невпорядкованості у Всесвіті збільшується.

Напрямок часу, коли комп'ютер запам'ятовує минуле, таке ж, у якому наростає безлад (ентропія). Отже, наше суб'єктивне сприйняття напряму часу, психологічна стріла часу визначається термодинамічною стрілою. Це робить другий закон термодинаміки майже очевидним. Безлад зростає в часі, тому що ми відраховуємо час у тому самому напрямку, в якому наростає безлад. Абсолютно безпрограшний варіант.

КОРДОННІ УМОВИ ДЛЯ ВСЕСВІТУ

Але чому Всесвіт повинен був мати дуже впорядкований стан на одному кінці часу, тому кінці, який ми називаємо минулим? Чому вона не перебуває у стані повної невпорядкованості у будь-який час, завжди? Адже це більш ймовірним. І чому напрямок часу, в якому безлад наростає, збігається з тим, у якому розширюється Всесвіт?

Початковий стан Всесвіту міг бути вельми однорідним та впорядкованим. Це призвело до точно визначених термодинамічних і космологічних стріл часу, які ми спостерігаємо. Але з такою ж ймовірністю розвиток Всесвіту міг початися з гранично неоднорідного та безладного стану. У цьому випадку безлад у абсолютно хаотичному Всесвіті не міг зростати з часом. Він мав або залишатися постійним (у цьому випадку не існувало б жодної певної термодинамічної стріли часу), або зменшуватися (і тоді термодинамічна та космологічна стріли часу були б спрямовані у протилежні сторони). Жодна з цих можливостей не узгоджується зі спостереженнями.

Як я згадував, класична загальна теорія відносності передбачає, що Всесвіт виникає з сингулярності, в якій кривизна простору-часу нескінченна. По суті, це означає, що класична загальна теорія відносності передбачає свій крах. При дуже викривленнях простору-часу ефекти квантової гравітації стають суттєвими і класична теорія вже не дає задовільного опису Всесвіту. Щоб зрозуміти, як зароджувався Всесвіт, треба використовувати квантову теорію гравітації.

У квантовій теорії гравітації розгляду підлягають усі можливі історії Всесвіту. І кожній історії відповідає пара чисел. Одне характеризує розмір хвилі, а друге - її фазу (гребінь чи западина). Імовірність того, що Всесвіт матиме ту чи іншу специфічну властивість, визначається складанням усіх хвиль, відповідних історіям, які мають цю властивість.

Історії повинні бути викривленими просторами, що відображають еволюцію Всесвіту в часі. Але й тоді нам доведеться визначити, як можливі історії Всесвіту поводяться на межі простору-часу у минулому. Ми не знаємо і не можемо знати граничних умов для Всесвіту у минулому. Однак цієї труднощі можна уникнути, якщо граничні умови для Всесвіту полягають у тому, що вона не має кордону. Інакше кажучи, всі можливі історії кінцеві за протяжністю, але мають ні кордонів, ні країв, ні сингулярностей. Всі вони нагадують поверхню Землі, якій надано два додаткові виміри. У цьому випадку початок часу має бути звичайною гладкою точкою у просторі-часі. Отже, розширення Всесвіту мало початися з дуже рівного та впорядкованого стану. Воно було цілком однорідним, оскільки це порушило б принцип невизначеності квантової теорії. У розподілах щільності і швидкостей частинок повинні були бути невеликі флуктуації. Умова про відсутність кордону, однак, лімітує величину цих флуктуацій, зводячи її до мінімально необхідного значення відповідно до вимог принципу невизначеності.

Розвиток Всесвіту мало розпочатися з періоду експоненційного (інфляційного) розширення. Це призвело до багаторазового збільшення її розмірів. Під час розширення флуктуації щільності спочатку залишалися б невеликими, але потім почали б рости. Розширення областей із щільністю трохи вищою за середню було б уповільнено гравітаційним тяжінням надлишкової маси. Рано чи пізно такі області взагалі припинили б розширюватися і пережили колапс, що веде до утворення галактик, зірок та істот, подібних до нас.

Однорідний і впорядкований спочатку, Всесвіт з часом повинен був ставати неоднорідним і невпорядкованим. Цим пояснюється існування термодинамічної стріли часу. Всесвіт повинен був початися зі стану високого ступеня впорядкованості та згодом стати менш упорядкованим. Як показав раніше, психологічна стріла часу вказує у тому напрямі, як і термодинамическая. Тому наше суб'єктивне сприйняття часу мало б швидше ту ж спрямованість, що й розширення Всесвіту, ніж протилежну спрямованість, що відповідає стиску.

ЧИ ЗВЕРНЕНА СТРІЛА ЧАСУ?

Але що сталося б, якщо (коли) розширення Всесвіту припинилося б, поступившись місцем стиску? Чи не звернулася б назад термодинамічна стріла часу і не почав би безлад скорочуватися з часом? Для людей, які пережили перехід від розширення до стиснення, це обернулося б різними можливостями в дусі наукової фантастики. Чи побачать вони, як розбиті чашки самі собою складаються з уламків і стрибають на стіл? Чи збиті статки на фондовій біржі, пригадавши завтрашні котирування акцій?

Вам може здатися суто умоглядним занепокоєння про те, що трапиться в результаті колапсу Всесвіту, якщо розміри його не почнуть скорочуватися в найближчі десять мільярдів років. Але є швидший спосіб визначити, що станеться, - стрибнути у чорну дірку. Колапс зірки, яка має перетворитися на чорну дірку, значною мірою нагадує останні стадії колапсу всього Всесвіту. Так що якщо безлад зменшується у фазі стиснення Всесвіту, можна очікувати, що він зменшується і в чорній дірі. Можливо, астронавт, що потрапив у чорну дірку, виграє купу грошей у рулетку, пригадавши, куди вирушила кулька перед тим, як було зроблено ставку. На жаль, в рулетку астронавт грав би недовго, тому що дуже сильні гравітаційні поля швидко перетворили б його на локшину. Так само він не зміг би ні повідомити нам, чи оборотна термодинамічна стріла часу, ні покласти свій виграш у банк, бо навіки залишився б за горизонтом подій, спійманий у пастку чорної діри. Спочатку я вірив у зменшення безладдя при зворотному стисканні Всесвіту. А все тому, що вважав, ніби зі зменшенням розмірів Всесвіт має повернутися до впорядкованого та однорідного стану.

Це означало б, що у фазі стиснення час, протягом якого відбулася стадія розширення, потече назад. Люди у фазі стиснення проживали б своє життя від кінця на початок. Вмирали б раніше, ніж народжувалися, і молоділи б у міру стиснення Всесвіту. Ця ідея приваблива, оскільки встановлює точну симетрію між фазами розширення та стискування. Однак її не можна прийняти саму по собі, незалежно від інших уявлень про Всесвіт. Питання наступне: чи узгоджується вона чи ні з припущенням про відсутність кордону?

Як уже згадувалося, я спочатку думав, що умова про відсутність кордону дійсно передбачає зменшення безладдя у фазі стиснення Всесвіту. Це переконання ґрунтувалося на роботі над простою моделлю Всесвіту, в якій фаза стиснення схожа на звернену у часі фазу розширення. Однак мій колега Дон Пейдж зазначив, що ця умова зовсім не вимагає з усією неминучістю, щоб фаза стиснення була подібна до зверненої в часі фази розширення. Пізніше мій студент Раймон Лафламм виявив, що в більш складній моделі процес стиснення Всесвіту істотно відрізняється від розширення. Я зрозумів, що припустився помилки. Насправді, умова відсутності кордону не передбачала, що безлад буде зменшуватися у фазі стиснення. Ні в Всесвіті, що стискається, ні в чорній дірі термодинамічна і психологічна стріли часу не змінюють свого напрямку.

Що ж робити, коли виявляєш, що зробив таку помилку? Дехто, подібно до Еддінгтона, ніколи не визнають, що помилялися. Вони продовжують шукати нові, часто взаємовиключні, аргументи на підтримку своєї позиції. Інші вдають, ніби ніколи всерйоз не підтримували невірних поглядів, а якщо й підтримували, то тільки для того, щоб виявити їхню неспроможність. Я міг би навести безліч прикладів, але не стану, тому що це не додасть мені популярності. Найкращим і щадним самолюбством виходом мені видається визнання своєї помилки в пресі. Хорошим прикладом може бути Альберт Ейнштейн, який визнав, що введення космологічного постійного для обґрунтування стаціонарної моделі Всесвіту було найбільшою помилкою його життя.

Інтерв'ю зі Стівеном Хокінгом

Бі-бі-сі почала транслювати передачу "Диски безлюдного острова" в 1942 р., і ця програма встановила на радіо рекорд довговічності. До теперішнього часу вона стала чимось подібним до національного надбання. За всі ці роки програма прийняла величезну кількість гостей. У ній брали інтерв'ю у письменників, артистів, музикантів, кіноакторів та кінорежисерів, діячів спорту, коміків, кухарів, садівників, вчителів, танцюристів, політиків, членів королівської родини, мультиплікаторів – та науковців.

Гостей просили обрати вісім аудіозаписів, які б вони взяли з собою, якби їм довелося залишитися на самоті на безлюдному острові. Їх також просили назвати предмет розкоші та книгу (передбачалося, що Біблія, Тора та Коран на острові вже є, так само як і твори Шекспіра). Вважалося зрозумілим, що на острові знайдуться і засоби відтворення, колись - грамофон і безліч голок до нього, сьогодні - CD-плеєр, що заряджається від сонячного світла.

Програма виходила в ефір щотижня, і в ході інтерв'ю, що тривали, як правило, сорок хвилин, програвали записи на вибір гостей. Однак представлене тут інтерв'ю зі Стівеном Хокінгом, що транслювалося на Різдво 1992 р., як виняток тривало довше. Інтерв'ю брала Сью Лоулі.

Сью: Стівен, будучи відрізаним від нормального фізичного життя і позбавленим всіх природних засобів спілкування, ви до певної міри вже знайомі з тим, що чекає людину на безлюдному острові. Наскільки вам самотньо від цього?

Стівен: Я не вважаю себе відрізаним від нормального життя і не думаю, що люди, що оточують мене, сказали б, що я самотній. Я не почуваюся інвалідом, я просто людина, у якої вражені рухові нейрони, хтось на зразок дальтоніка. Гадаю, моє життя не назвеш нормальним, але в духовному сенсі воно нормальне.

Сью: Тим не менш, на відміну від багатьох викинутих на безлюдний острів, ви вже довели собі, що духовно та інтелектуально самодостатні, що у вас вистачає їжі для роздумів та натхнення, щоб зайняти себе.

Стівен: Вважаю, я від природи трохи інтроверт, і труднощі у спілкуванні змусили мене покладатися лише на себе. Але в дитинстві я був балакучий. Мені потрібні дискусії з іншими людьми. Я виявив, що переказ ідей іншим мені дуже допомагає. Навіть якщо співрозмовники не висловлюють нічого цікавого, сама необхідність організовувати думки так, щоб вони були зрозумілі іншим, часто підказувала мені новий шлях вперед.

Сью: А як щодо емоційного задоволення, Стіве? Навіть блискучому фізику для цього потрібні інші люди.

Стівен: Фізика – це чудово, але вона холодна. Я б не виніс життя, в якому була б одна лише фізика. Як і всім людям, мені потрібні тепло, любов та прихильність. І знову мені дуже пощастило, набагато більше, ніж багатьом іншим, що страждають такою ж недугою, - я отримував масу кохання та тепла. І музика теж багато для мене означає.

Сью: Скажіть, що приносить вам більше задоволення - фізика чи музика?

Стівен: Маю сказати, що задоволення, випробуване мною, коли щось виходило у фізиці, сильніше за те, яке мені коли-небудь приносила музика. Але виходило в мене лише кілька разів за всю мою кар'єру, тоді як диск
можна поставити будь-коли.

Сью: І який диск ви поставили б першим на безлюдному острові?

Стівен: «Gloria» Пуленка. Я вперше почув її минулого літа в Аспені, в Колорадо. Аспен насамперед лижний курорт, але влітку там збираються фізики. Поруч із фізичним центром стоїть величезний намет, де відбувається музичний фестиваль. Поки ви сидите, досліджуючи, що виходить при випаровуванні чорної дірки, чути, як ідуть репетиції. Це ідеально: тут поєднуються два головні задоволення - фізика та музика. Якби на безлюдному острові у мене були вони обидва, то нехай би мене звідти й не визволяли. Тобто доти, доки я не зробив би в теоретичній фізиці відкриття, про яке захотілося б розповісти всім. Думаю, супутникова тарілка, завдяки якій я міг би отримувати статті з фізики, вже не передбачена правилами гри.

Сью: Виступаючи по радіо, можна приховати фізичні дефекти, але в цьому випадку залишається прихованим ще дещо. Сім років тому, Стівене, ви в повному розумінні слова втратили голос. Чи не могли б ви розповісти, що ж тоді сталося?

Стівен: У 1985 році я був у Женеві, в CERN, на великому прискорювачі частинок. Я збирався поїхати звідти до Байрейту, Німеччини, послухати вагнерівське «Кільце нібелунга». Але захворів на запалення легень і ліг до лікарні. Женевські лікарі порадили моїй дружині відключити апарат, який підтримував моє життя. Але дружина не хотіла і чути про це. Мене перевезли літаком до лікарні Адденбрук, у Кембриджі, де хірург на ім'я Роджер Грей провів трахеотомію. Операція врятувала мені життя, але голосу я втратив.

Сью: Але на той час ваша мова і так була дуже нерозбірливою, чи не так? Напевно, дар промови все одно залишив би вас, так?

Стівен: Хоча моя мова була нерозбірливою, близькі мене розуміли. Я міг проводити семінари з перекладачем та диктувати наукові статті. Але після операції я деякий час був просто спустошений. Я відчував, що якщо знову не маю голосу, то далі жити не варто.

Сью: Потім один комп'ютерник із Каліфорнії прочитав про ваш стан і подарував вам голос. Як він працює?

Стівен: Комп'ютерника звали Уолт Уолтосц. Його теща опинилася в тому ж стані, що я і він розробив комп'ютерну програму, щоб допомогти їй спілкуватися. Курсор рухається по екрану, і коли він опиняється на потрібному рядку меню, ви рухом голови чи очей – а в моєму випадку руки – натискаєте на ключ. Таким чином, можна вибирати слова в нижній частині екрана. Коли набрав те, що хочеш сказати, текст можна надіслати на мовний синтезатор або зберегти на диску.

Сью: Але це довга справа.

Стівен: Так, довге - приблизно в десять разів повільніше за нормальну мову. Але мовний синтезатор говорить набагато виразніше, ніж раніше. Британці називають його акцент американським, а американці – скандинавським чи ірландським. Але хоч би яким він був, мене всі розуміють. Мої старші діти звикли до мого природного голосу, але молодший син, якому було лише шість років, коли мені зробили трахеотомію, до того ніяк не міг мене зрозуміти. Наразі труднощів немає. Для мене це дуже важливо.

Сью: Значить, ви можете попросити заздалегідь записати всі питання інтерв'юера і залишається тільки відповісти, коли будете готові, правда?

Стівен: Для запису довгих програм на зразок цієї добре мати питання заздалегідь, щоб не витрачати час і магнітну стрічку марно. У певному сенсі це дає мені більші можливості для контролю. Але насправді я волію відповідати на запитання без підготовки. Так я роблю після семінарів та популярних лекцій.

Сью: Але, за вашими словами, такий процес дає вам можливість контролю, а я знаю, наскільки це важливо для вас. Ваша родина та друзі іноді називають вас упертим та свавільним. Ви визнаєте себе винним у цих гріхах?

Стівен: Будь-яку розсудливу людину іноді називають упертою. Я скоріше назвав би себе рішучим. Якби я не був досить рішучим, мене б зараз тут не було.

Сью: Ви завжди були такими?

Стівен: Я просто хочу контролювати своє життя так само, як і всі інші. Дуже часто життям інваліда керують інші. Жодна здорова людина не змирилася б із цим.

Сью: Давайте послухаємо другий диск.

Стівен: Концерт для віолончелі Брамса. Це був перший довгограючий диск, який я купив. Сталося це 1957 р., коли записи на 33 обороти за хвилину у Британії щойно з'явилися. Мій батько вважав купівлю програвача безрозсудним марнотратством, але я переконав його, що сам зможу зібрати програвач із куплених дешево частин. Цей аргумент здався йому, розсудливому йоркширцю, переконливим. Я вставив вертушку та підсилювач у корпус від старого грамофона на 78 оборотів. Якби він зберігся, то зараз був би цінністю. Коли я збудував цей програвач, знадобилося щось, щоб крутити на ньому. Один шкільний
товариш запропонував Концерт для віолончелі Брамса, тому що ні в кого з моїх друзів відповідного запису не було. Пам'ятаю, платівка коштувала тридцять п'ять шилінгів – на ті часи великі гроші, особливо для мене. З того часу ціни на записи зросли, але насправді вони зараз набагато дешевші.

Коли я вперше почув цей запис у магазині, мені його звучання здалося дивним і не дуже сподобалося, але я відчував, що маю його похвалити. Проте з роками вона стала для мене дуже багато важити. Мені хотілося б програти її повільну першу частину.

Сью: Один старий друг вашої родини сказав, що за часів вашого дитинства вона була (цитую) «дуже інтелектуальною, дуже розумною та дуже ексцентричною». Озираючись у минуле, чи вважаєте ви цю характеристику вірною?

Стівен: Я не можу сказати, наскільки моя сім'я була інтелектуальною, але ми безумовно не вважали себе ексцентричними. Проте за мірками Сент-Олбансу ми, напевно, такими могли здатися. Коли ми жили там, це було дуже благочинне місце.

Сью: Ваш батько був фахівцем із тропічних хвороб?

Стівен: Мій батько проводив дослідження в галузі тропічної медицини. Він часто їздив до Африки випробовувати нові препарати.

Сью: Значить, більший вплив на вас мала ваша мати, а якщо так, то як ви охарактеризуєте це
вплив?

Стівен: Ні, я сказав би, що більший вплив зробив на мене батько. Я брав приклад із нього. Оскільки він був дослідником, я вважав, що наукові дослідження – це основне заняття дорослих. Єдине
різниця була в тому, що мене не приваблювали медицина та біологія, бо вони не здавалися мені точними науками. Хотілося чогось фундаментальнішого, і я вибрав для себе фізику.

Сью: Ваша мати вважає, що у вас завжди було, як вона висловилася, "сильне почуття дива". "Я бачила, що його тягне до зірок", - сказала вона. Ви пам'ятаєте це?

Стівен: Пам'ятаю, пізно вночі я приїхав додому з Лондона. Тоді з метою економії світло на вулицях опівночі вимикали. І я побачив нічне небо, яким не бачив його ніколи раніше, - з Чумацьким Шляхом упоперек. На моєму безлюдному острові не буде вуличних ліхтарів, тож я зможу добре бачити зірки.

Сью: Очевидно, ви були обдарованою дитиною, ви часто суперничали в домашніх іграх з вашою сестрою, але в школі ви могли дуже відставати, і вас це зовсім не турбувало, чи не так?

Стівен: Так було в мій перший рік у сент-олбанській школі. Але маю сказати, я навчався в дуже обдарованому класі і на іспитах проявляв себе краще, ніж у повсякденній роботі. Я не сумнівався, що можу вчитися дуже добре, а відставав лише через почерк і взагалі через неакуратність.

Сью: Запис номер три?

Стівен: На ​​останньому курсі в Оксфорді я прочитав роман Олдоса Хакслі Контрапункт. У романі описуються тридцяті роки та діє безліч персонажів. Більшість із них вигадані, але один, більш людяний, безсумнівно списаний із самого Хакслі. Цей персонаж вбиває лідера британських фашистів – образ, намальований із сера Освальда Мослі. Потім він повідомляє партії про свій вчинок і ставить платівку зі струнним квартетом Бетховена, соч. 132. А в середині третьої частини підходить на стукіт до дверей – і його вбивають фашисти. Загалом це нікчемний роман, але Хакслі дуже правильно вибрав музику. Якби я знав, що на мій острів насувається цунамі, я поставив би третину цього квартету.

Сью: Ви поїхали в Оксфорд, в Юніверсітті-Колледж, вивчати математику та фізику. Там ви працювали над своїми розрахунками в середньому годину на день. Але, як я читала, ви із задоволенням займалися веслуванням, пили пиво і влаштовували всякі кумедні розіграші. У чому ж справа? Чому ви не турбували себе роботою?

Стівен: Був кінець п'ятдесятих, і більшість молоді втратили ілюзії щодо так званого істеблішменту. Здавалося, від майбутнього нема чого чекати, крім достатку і наддостатку. Консерватори тільки-но виграли треті вибори поспіль під гаслом «Ще ніколи не було так добре». Мені й більшості моїх сучасників життя здавалося нудним.

Сью: Тим не менш, ви примудрялися за кілька годин вирішувати завдання, над якими ваші товариші безуспішно билися тижнями. Судячи з їхніх висловлювань, вони розуміли, що маєте винятковий талант. А ви знали про свій талант, як вам здається?

Стівен: Курс фізики в Оксфорді на той час був до смішного легким. Його можна було пройти, не слухаючи лекцій, а просто відвідуючи один-два семінари на тиждень. Чи не потрібно запам'ятовувати багато фактів, а так - кілька формул.

Сью: Але в Оксфорді – чи не так? - ви вперше помітили, що ваші руки та ноги не завжди вас слухаються. Як ви це пояснювали собі в той час?

Стівен: Сказати правду, перше, що я помітив, не можу веслувати як треба. Потім я впав зі сходів у студентському гуртожитку. Після цього я пішов до лікаря, злякавшись струсу мозку, але лікар не знайшов нічого страшного і наказав лише менше пити пива. Після випускних іспитів в Оксфорді я на літо поїхав до Ірану. Після повернення я відчував себе дуже ослаблим, але думав, що це від сильного шлунково-кишкового захворювання, яке там переніс.

Сью: І коли ви все-таки здалися, визнавши, що серйозно хворі, і вирішили звернутися до лікаря?

Стівен: Я тоді був у Кембриджі і на Різдво поїхав додому. Зима 1962/63 року була дуже холодною. Мама вмовила мене сходити в Сент-Олбансі на озеро покататися на ковзанах, хоч я й знав, що не зовсім готовий до цього. Я впав і з великими труднощами підвівся. Мама зрозуміла, що зі мною щось не так, і відвела мене до нашого сімейного лікаря.

Сью: Потім три тижні у лікарні. І вам повідомили найгірше?

Стівен: Це була лікарня Барті у Лондоні, бо там працював мій батько. Я пролежав два тижні на обстеженні, але мені не сказали, в чому річ, а тільки повідомили, що це не розсіяний склероз і мій випадок нетиповий. Мені не сказали, що на мене чекає, але я здогадувався, що справи погані, і розпитувати не хотілося.

Сью: Зрештою вам таки сказали, що жити залишилося кілька років. Давайте, Стівене, на цьому місці зробимо паузу і послухаємо ваш четвертий запис.

Стівен: «Валькірія», дія перша. Це була інша довгограюча платівка, де співають Мельхіор та Леман. Спочатку, ще до війни, вона була записана на 78 оборотів, а потім, у шістдесятих, її перенесли на довгограючу. Після того як 1963-го мені поставили діагноз «нейромоторне захворювання», я звернувся до Вагнера - він відповідав моєму похмурому, апокаліптичному стану духу. На жаль, мій мовний синтезатор не дуже добре утворений і вимовляє «Вагнер», пом'якшуючи перший приголосний. Мені довелося набрати Vargner, щоб звучало приблизно так, як треба. Чотири опери циклу «Кільце нібелунга» - це величезний витвір Вагнера. У 1964 р. я ходив на них
у Байрейті, у Німеччині, з моєю сестрою Філіппою. Тоді я знав «Кільце» погано, і «Валькірія», друга опера тетралогії, справила на мене величезне враження. Це була постановка Вольфганга Вагнера, і на сцені панувала майже непроглядна темрява. Це історія кохання двох близнюків, Зигмунда та Зіглінди, розлучених у дитинстві. Вони зустрілися знову, коли Зігмунд знайшов притулок у будинку Хундінга, чоловіка Зіглінди та ворога Зигмунда. Я вибрав уривок із розповіддю Зіглінди про її вимушене весілля з Хундінгом. У розпал урочистостей до зали входить якийсь старий. Оркестр грає тему Вальхалли, одну з найбільших у «Кільці», тому що це Вотан, провідник богів, батько Зигмунда та Зіглінди. Він встромляє меч у стовбур дерева. Меч призначається Зигмунд. Наприкінці акту Зигмунд вистачає меч, і вони з коханою ховаються у лісі.

Сью: Коли читаєш про вас, Стівене, починає здаватися, що смертний вирок, що залишав вам всього кілька років життя, пробудив вас, якщо хочете - змусив, зосередитися на житті.

Стівен: Його першим наслідком була депресія. Здавалося, мій стан швидко погіршується. Здавалося, немає жодного сенсу щось робити, працювати над дисертацією, оскільки я не знав, чи проживу достатньо для того, щоб закінчити її. Але потім справи почали виправлятися. Розвиток хвороби сповільнився, і я почав просуватися в роботі, зокрема у своєму доказі того, що Всесвіт повинен був розпочатися з Великого Вибуху.

Сью: Ви навіть сказали в одному інтерв'ю, що тепер почуваєтеся щасливішою людиною, ніж до хвороби.

Стівен: Тепер я виразно щасливіший. Раніше життя здавалося мені нудним. Але перспектива померти рано змусила мене зрозуміти, що життя варте того, щоб за нього триматися. Так багато можна зробити, кожен може зробити так багато! У мене справді є відчуття, що, незважаючи на свій стан, я зробив значний внесок у пізнання людства. Звичайно, мені дуже щастило, але будь-хто може чогось досягти, якщо докладе достатньо зусиль.

Сью: Можете ви сказати, що не досягли б всього цього, якби не ваша хвороба, - чи це було б надто просто?

Стівен: Ні, не думаю, що таке захворювання може стати для когось перевагою. Але для мене воно стало меншим лихом, ніж для інших, бо не завадило робити те, що я хотів. А хотів я спробувати зрозуміти, як улаштований Всесвіт.

Сью: Вашим натхненником у той період, коли ви намагалися ужитися зі своїм захворюванням, стала молода жінка на ім'я Джейн Уайлд, з якою ви познайомилися на вечірці. Ви покохали одне одного і побралися. Як би ви оцінили, якою частиною вашого успіху завдячують Джейн?

Стівен: Без неї я не впорався б, це безсумнівно. Заручини з Джейн витягли мене з трясовини зневіри. А коли ми мали одружитися, мені потрібно було отримати роботу і закінчити дисертацію. Я почав старанно працювати, і це мені сподобалося. Мій стан погіршувався, і Джейн сама доглядала мене. На тому етапі ніхто не пропонував нам допомоги, а ми не могли собі дозволити платити за догляд.

Сью: І разом ви кинули виклик лікарям – і не лише тим фактом, що продовжували жити, а й тим, що у вас були діти. У 1967 р. з'явився Роберт, 1970-го - Люсі, а 1979-го - Тімоті. Наскільки були вражені лікарі?

Стівен: Фактично лікар, який поставил мені діагноз, умив руки. Він відчував, що нічого не вдієш. Після встановлення початкового діагнозу я його більше не бачив. Насправді моїм лікарем став мій батько, і за порадами я звертався до нього. За його словами, не було жодних свідчень того, що хвороба передається у спадок. Джейн вдавалося доглядати мене і двох дітей. Тільки коли 1974 р. ми поїхали до Каліфорнії, нам знадобилася допомога з боку, спочатку це був студент, який жив разом із нами, а потім доглядальниці.

Сью: Але ви з Джейн розлучилися.

Стівен: Після трахеотомії мені цілодобово потрібна була доглядальниця. Це вносило все більшу напруженість у наш шлюб. Зрештою я переїхав до нової квартири в Кембриджі. Тепер ми живемо окремо.

Сью: Послухаймо ще музику.

Стівен: "Бітлз", "Please, Please Ме". Після моїх чотирьох досить серйозних музичних уподобань хотілося б трохи розвіятися. Для мене та багатьох інших «Бітлз» стали довгоочікуваним
ковтком свіжого повітря серед затхлої та нездорової поп-музики. Неділями я часто слухав першу двадцятку по «Радіо „Люксембург”».

Сью: Незважаючи на всі почесті, що звалилися на вас, Стівен Хокінг, - а я повинна нагадати, що ви укасовський професор математики в Кембриджі, колись це місце займав Ісаак Ньютон, - ви вирішили написати популярну книгу про вашу роботу. Гадаю, причина дуже проста - ви потребували грошей.

Стівен: Хоча я думав, що міг би отримати скромну суму за популярну книжку, головна причина написання «Короткої історії часу» полягала в тому, що мені подобалася ця робота. Я був під враженням відкриттів за останні двадцять п'ять років і хотів розповісти про них людям. Я й не припускав, що вийде так чудово.

Сью: Справді, вона побила всі рекорди і потрапила до Книги рекордів Гіннеса як книга, яка найдовше протрималася у списку бестселерів, і тримається в цьому списку досі. Схоже, ніхто не знає, скільки екземплярів уже продано у всьому світі, але явно понад десять мільйонів. Люди її купують, але питання у тому, чи читають вони її?

Стівен: Я знаю, що Бернард Левін дійшов лише до двадцять дев'ятої сторінки, але мені також відомо, що багато хто прочитав далі. У всьому світі люди підходять до мене, щоб сказати, як їм сподобалась моя книга. Можливо, не всі подужали її до кінця, багато хто зрозумів не все прочитане, але вловив думку, що ми живемо у Всесвіті, керованому розумними законами, які можемо відкрити і зрозуміти.

Сью: Саме ваші чорні дірки захопили уяву суспільства та пожвавили інтерес до космології. Ви коли-небудь дивилися всі ці «Зоряні шляхи», де «сміливо ступають туди, куди жодна людина не ступала дотепер» тощо? А якщо дивилися, то як вони вам сподобалися?

Стівен: Підлітком читав багато наукової фантастики. Але тепер наукова фантастика здебільшого здається мені дещо поверховою. Так легко написати про гіперпростір, що переміщає або
що проводить людей, якщо вам не доводиться включати його в гармонійну картину світу. Справжня наука набагато цікавіша, тому що вона реальна. Фантасти ніколи і не припускали наявності чорних дірок, поки про це не замислилися вчені. Але тепер ми маємо надійні свідчення існування чорних дірок.

Сью: І що станеться, якщо потрапиш у чорну дірку?

Стівен: Будь-який читач наукової фантастики знає, що трапляється, якщо потрапиш у чорну дірку. Ви перетворитеся на спагетті. Але що цікавіше, чорні дірки не зовсім чорні. Вони постійно випускають частинки та випромінювання. Це змушує їх поступово випаровуватись, але що в результаті відбувається з чорною діркою та її вмістом, так і невідомо. Це захоплююча сфера досліджень, але наукові фантасти ще не вхопилися за неї.
Сью: І це згадане вами випромінювання, звичайно ж, назвали випромінюванням Хокінга. Чорні дірки відкриті не вами, хоч ви просунули знання про них, довівши, що вони не зовсім чорні. Однак це відкриття змусило вас ґрунтовно задуматися про походження Всесвіту, чи не так?

Стівен: Стиснення зірки та утворення чорної дірки багато в чому нагадує розширення Всесвіту, пущене назад. Зірки стискаються, переходячи зі стану з досить низькою щільністю в стан з дуже високою щільністю, а Всесвіт розширюється, переходячи зі стану з дуже високою щільністю до стану з меншою щільністю. Тут є важлива відмінність: ми знаходимося поза чорною
дірки, але всередині Всесвіту. Однак і та й інша характеризуються тепловим випромінюванням.

Сью: Ви кажете, ніби так і невідомо, що ж зрештою відбувається з чорною діркою та її вмістом. Але я думала, що б не відбувалося, теоретично, зрештою, все зникле в чорній дірі, в тому числі й астронавт, повернеться у вигляді випромінювання Хокінга.

Стівен: Енергія маси астронавта повернеться у вигляді випромінювання чорної дірки. Але сам астронавт чи навіть частки, з яких він складався, не повернуться. Тож питання в тому, що з ними станеться. Вони знищаться чи перейдуть у інший всесвіт? Ось це мені і не терпиться дізнатися. Але сам я стрибати у чорну дірку не планую.

Сью: Стівене, ви у своїй роботі керуєтеся інтуїцією? Тобто, приходьте до теорії, яка вам подобається і приваблює вас, а потім намагаєтеся довести її? Або як вченому вам завжди доводиться прокладати логічний шлях до висновку, і ви не намагаєтеся заздалегідь вгадати результат?

Стівен: Я дуже покладаюся на інтуїцію. Я намагаюся вгадати результат, але потім доводиться його доводити. На даному етапі я досить часто виявляю, що мої припущення не відповідають істині, або, як у даному випадку, виявляю щось таке, про що ніколи не думав. Так, намагаючись довести щось інше, я дійшов висновку, що чорні дірки не зовсім чорні.

Сью: Ще про музику.

Стівен: Одним із моїх улюблених композиторів завжди був Моцарт. Він написав неймовірно багато. Цього року на мій п'ятдесятий день народження мені подарували повні збори його творів на CD – понад двісті годин музики. Я досі прокладаю шлях через них. Один із найбільших шедеврів – його Реквієм. Моцарт помер, не завершивши його, і Реквієм дописали його учні по залишеним Моцартом фрагментам. Перша частина, яку ми збираємося прослухати, – єдина, повністю написана та прооркестрована самим Моцартом.

Сью: Дуже спрощуючи вашу теорію (сподіваюся, ви вибачте мене за це, Стівене), можна сказати, що
раніше ви вірили, наскільки я розумію, в існування моменту створення світу, в так званий
Великий Вибух, але більше не вірите. Ви вважаєте, що не було початку і не буде кінця, що Всесвіт
самодостатня. Чи означає це, що не було жодного акта творіння і, отже, для Бога не
залишається місця?

Стівен: Так, ви надто спростили. Я, як і раніше, вірю, що Всесвіт має початок у реальному часі – Великий Вибух. Але є інший вид часу - уявний час, спрямований перпендикулярно до реального, і в уявному часі Всесвіт не має ні початку, ні кінця. Це означає, що вона могла виникнути за законами фізики. Хтось може сказати, що Бог велів Всесвіту рухатися якимсь довільним чином, недоступним нашому розумінню. Але це свідчить не про те, що Бог є чи Його немає, а лише про те, що в Нього не було вибору.

Сью: Але якщо Бога немає, як ви пояснюєте явища, що лежать за межами науки, - любов і віру, те, що люди носили і носять у душі, - та й ваше власне натхнення теж?

Стівен: Кохання, віра та мораль – все це з іншої області. Ви не можете вивести людські вчинки із фізичних законів. Але можна сподіватися, що логічні висновки, які роблять фізика та математика, приведуть людину до моральної поведінки.

Сью: На мою думку, багато хто вважає, що ви фактично обходитеся без Бога. То ви заперечуєте це?

Стівен: Мої праці показали тільки, що не треба говорити, ніби шлях виникнення Всесвіту був зумовлений особистим капризом Бога. Але питання залишається: чому вона потрудилася виникнути? Якщо бажаєте, відповіддю на це запитання може бути втручання Бога.

Сью: Давайте поставимо запис номер сім.

Стівен: Я дуже люблю оперу. Спочатку я подумав, чи не вибрати виключно диски з операми, від Глюка, Моцарта та Вагнера до Верді та Пуччіні. Але під кінець зупинився лише на двох. Насамперед це має бути Вагнер, а другим я зрештою обрав Пуччіні. "Турандот" набагато перевершує всі інші його опери, і знову ж таки, він помер, не закінчивши її. Вибраний мною уривок - розповідь Турандот про те, як у Стародавньому Китаї принцесу викрали та відвезли монголи. У помсту за це Турандот збирається поставити шанувальникам, які просять її руки, три запитання, а якщо ті не зможуть відповісти, на них чекає страта.

Сью: Що для вас означає Різдво?

Стівен: Воно трохи нагадує американський День подяки, коли прийнято бути з сім'єю і дякувати за минулий рік. Це також привід заглянути у наступний рік, символом якого є народження немовляти в яслах.

Сью: А з матеріалістичного погляду, яких би подарунків ви попросили? Чи тепер ви така заможна людина, що у вас є?

Стівен: Я віддаю перевагу сюрпризам. Якщо просиш чогось певного, то позбавляєш дарувальника свободи та можливості скористатися своєю уявою. Але я нічого не маю проти, якщо стане відомо, що я обожнюю шоколадні трюфелі.

Сью: Поки що, Стівене, ви прожили на тридцять років довше, ніж вам пророкували. У вас є діти, хоч і казали, що їх у вас ніколи не буде; ви написали бестселер, ви перевернули уявлення про простір та час. Що ви плануєте зробити до того, як покинете цю планету?

Стівен: Все це виявилося можливим лише завдяки щастю: мені пощастило отримати величезну допомогу. Я радий тому, що мені вже вдалося, але хотів би зробити набагато більше, перш ніж піду. Не говоритиму про своє особисте життя, а в науці я хотів би дізнатися, як поєднати гравітацію з квантовою механікою та іншими природними силами. Зокрема, я хочу дізнатися, що відбувається з чорною діркою, коли вона випаровується.

Сью: І тепер останній запис.

Стівен: Вам доведеться вимовити її назву за мене. Мій мовний синтезатор - американець і французькою ні бум-бум. Цей запис - пісня Едіт Піаф "Je ne regrette rien" ("Я ні про що не шкодую" франц.). Якраз, щоб підбити підсумок мого життя.

Сью: А тепер, Стівене, якби ви могли взяти з цих восьми записів лише один, який би це виявився?

Стівен: Мабуть, Реквієм Моцарта. Я міг би слухати його, поки батареї не сядуть у моєму плеєрі.

Сью: А книга? Зрозуміло, зібрання творів Шекспіра та Біблія чекають на вас.

Стівен: Думаю, я взяв би "Міддлмарч" Джордж Еліот. Здається, хтось – можливо, Вірджинія Вулф – сказав, що це книга для дорослих. Не впевнений, що я досить дорослий, але взяв би її для спроби.

Сью: А предмет розкоші?

Стівен: Я попрошу великий запас крем-брюле. Для мене це уособлення розкоші.

Сью: Значить, не шоколадні трюфелі – замість них солідний запас крем-брюле. Доктор Стівен Хокінг, велике вам спасибі за можливість прослухати ваші диски безлюдного острова та щасливого вам Різдва!

Стівен: Дякую, що вибрали мене. Бажаю вам усім щасливого Різдва з мого безлюдного острова. Тримаю парі, у мене погода краща, ніж у вас.

Природа часу: Гіпотеза про походження та фізичну сутність часу Біч Анатолій Макарович

2.4. Стріла часу

2.4. Стріла часу

Який чудовий образ вигадав Артур Еддінггон для позначення напрямку часу. "Стріла часу" - це так само чудово, як і "чорна діра" і "Великий вибух", також чудово, тільки ще трохи краще, тому що загадковіше. Справді, «стріла часу» - це таємничий напрямок могутнього всесвітнього потоку, який мільярди років (а може, і вічність) все тече і тече в одному напрямку з минулого через сьогодення у невідоме майбутнє. І всі події в цьому потоці тільки невблаганно дотримуються цього шляху. Все живе з'являється, живе і вмирає, і це теж ніби невблаганне слідування потоку часу. Так вважали у давнину, коли і Час, і Рок у міфічних уявленнях нерідко виступали як синоніми. Так вважали і за часів Ньютона, коли панувала субстанціальна концепція, відповідно до якої час існує сам собою, попри все впливає і ні від чого залежить. Але так продовжує багато хто думати і сьогодні. Рецидив відродження субстанціальних уявлень виявився можливим і після А. Ейнштейна з його чіткими заявами про те, що час залежить від відносин між матеріальними системами. Зверніть увагу, я написав «час залежить», і в цих словах уже ніби чуються два моменти. По-перше, час нібито сам собою існує, а по-друге, на нього (при цьому) можна впливати через відносини фізичних тіл і подій. Така двоїстість у розумінні часу проявляється сьогодні у припущенні і такого поняття, як світовий час – поняття, м'яко скажімо, дивного. Ця ж нечіткість розуміння реляційної сутності часу й породила рецидив козирівських уявлень. І сьогодні ще фізики (тим більше філософи) намагаються розібратися, чому «стріла часу» має один напрямок і чи можна «річку часу повернути назад».

Чому ж така приваблива «стріла часу» для вчених? Ймовірно, насамперед тому, що створює яскравий образ односторонньої спрямованості світового процесу – часу. І відразу ж у нормального вченого з'являється природне бажання обґрунтувати цю односпрямованість, пов'язати цю головну властивість «стріли часу» з іншими процесами та явищами у світі, які також характеризуються односторонньою спрямованістю.

Цим займався і Артур Еддінгтон, коли вигадав «стрілу часу». Сьогодні виділяють три класи явищ у природі, які явно несиметричні в часі і протікають односпрямовано. Це термодинамічні процеси, розширення Всесвіту та наше психологічне відчуття перебігу часу».

Ці три класи явищ дуже займають і Стівена Хокінга. Зокрема, він пише (39): «Спочатку розглянемо термодинамічну стрілу часу. Другий закон термодинаміки випливає з того, що станів безладдя завжди набагато більше, ніж станів порядку… Отже, якщо система спочатку перебувала в стані високого порядку, то згодом зростатиме безлад… Припустимо, однак, що Бог наказав, щоб розвиток Всесвіту закінчувався станом високого порядку... Це означало б, що безлад зменшується з часом. Я стверджую, що психологічна стріла часу цих людей (тобто тих, що живуть у такому гіпотетичному Світі, - А.Б.) має бути спрямована назад; побачивши розбиту чашку, вони згадали б, як вона стоїть на столі, але коли вона опиняється на столі вони не пам'ятали б, що вона була на підлозі… Отже, наше суб'єктивне відчуття напряму – психологічна стріла часу – задається у нашому мозку термодинамічною стрілою часу… »

Із цим неможливо погодитися. Наше психологічне відчуття часу засноване, з одного боку, на тому, що в наших тілах матерія завжди знаходиться в мікроруху (і це як би наш внутрішній час), з іншого боку, на тому, що ми знаходимося в постійному енергетичному контакті із зовнішнім середовищем та не можемо не відзначати (нехай певною мірою, нехай у підсвідомості) її «пульс», її ритми, і, нарешті, на тому, що ми просто звикли визначати час за періодичними природними проявами. У першооснові всіх цих годинників - внутрішня енергія як міра активності всього нашого світу.

Далі Хокінг мучиться питанням, а чи не змінить час свій напрямок на протилежний, коли Всесвіт почне стискатися, і приходить, нарешті, до висновку, що «термодинамічна і психологічна стріли часу не змінять свого напрямку на протилежний ні в чорній дірі, ні у Всесвіті, почала скорочуватися знову».

Розібравшись, таким чином, з термодинамічною та психологічною стрілами, Хокінг повертається до космологічної стріли часу, тобто запитує себе і нас: «… чому безлад зростає у часі в тому ж напрямку, в якому розширюється Всесвіт?» Відповідь дається дещо несподіваною. Виявляється, тому що у Всесвіті ми би просто не змогли існувати. (Це так званий «слабкий антропний принцип»,) Хокінг пояснює ситуацію так: на початку стиснення безлад у Всесвіті не може сильно збільшуватися, «адже Всесвіт і так був би в стані майже повного безладдя. Але для існування розумного життя потрібна сильна термодинамічна стріла; щоб вижити, люди повинні споживати їжу, яка постає як носій упорядкованої форми енергії… Цим пояснюється, чому для нас термодинамічна та космологічна стріли часу спрямовані однаково».

Хокінг підбиває підсумок: «Закони науки не роблять різницю між напрямом «вперед» і «назад» у часі. Але існують принаймні три стріли часу, які відрізняють майбутнє від минулого. Це термодинамічна стріла, тобто той напрямок, у якому зростає безлад; психологічна стріла - той напрямок часу, в якому ми пам'ятаємо минуле, а не майбутнє; Космологічна стріла - напрямок часу, в якому Всесвіт не стискається, а розширюється.

Я показав, що психологічна стріла практично еквівалентна термодинамічній стрілі, тому обидві вони повинні бути спрямовані однаково. З умови відсутності кордонів випливає існування чітко визначеної термодинамічної стріли часу, тому що Всесвіт повинен був виникнути в гладкому і впорядкованому стані (тобто в однорідному стані. - А.Б.). А причина збігу термодинамічної та космологічної стріл криється в тому, що розумні істоти можуть жити лише у фазі розширення…»

На цьому можна було б поставити крапку. Познайомилися – і добре, і не потрібно жодних коментарів («коли гармати стріляють – музи мовчать». Дальнобійною та великокаліберною «гарматою» є Стівен Хокінг). Але все-таки хочеться дещо уточнити. Наприклад, твердження Хокінга про те, що в Всесвіті, який стискається, ми просто не змогли б існувати. Він виходить з того, що до моменту початку стиснення Всесвіт перебуватиме в стані максимального безладу, тобто «всі зірки розпадуться, а протони і нейтрони, що їх утворюють, розпадуться на більш легкі частинки». В таких умовах, вважає Хокінг, життя не зможе зародитися, оскільки будь-який життєвий процес – це завжди збільшення ентропії у зовнішньому середовищі. Ентропія в цей час і так максимальна (Всесвіт перебуває в стані максимального безладдя).

Погодимося з цим, але звернемо увагу, що йдеться саме про момент переходу Всесвіту з фази розширення у фазу стиснення. Але з цього зовсім не випливає, що життя не може виникнути в наступні періоди Всесвіту, що стискається. Наприклад, через 500 тисяч років чи через мільйон. Для Всесвіту це вік дитячий. Але в цей період заборони, які наклав С. Хокінг на виникнення життя, не діють, бо вже виникне неоднорідність матерії. Не зможуть легкі атоми знаходитися скрізь і в рівних кількостях, і одночасно. Отже, неоднорідність-різнощільність у різних локальностях і породить різний ступінь упорядкованості, різний рівень ентропії. І ніщо не завадить живому виникнути, збільшуючи при цьому ентропію у зовнішньому (стосовно собі) середовищі. Адже Всесвіт на той час уже не буде максимально впорядкованим. А виникнувши, життя триватиме, доки умови стиснення не перевищать певних меж, допустимих живих систем. Абсолютно аналогічно з тим, як існуємо ми в умовах Всесвіту, що розширюється, - Всесвіт розширюється, а ми зберігаємо цілісність. І при стисканні Всесвіту все живе мільярди років зберігатиме свою цілісність… Ну хоча б тому, що її розумним представникам не буде відомий «слабкий антропний принцип» - можливо, саме тому, що він слабкий.

Щодо твердження Хокінга: «Я показав, що психологічна стріла практично еквівалентна термодинамічній стрілі, так що обидві вони мають бути спрямовані однаково», - то це, з позицій гіпотези локально-когерентного часу, більш ніж безумовно так. "Більше" - тому, що практично це одне і теж. Термодинамічний процес завжди спрямований у бік зростання безладдя (зростання ентропії), тому що безлад статистично вірогідніший і енергетично вигідніший, ніж порядок. Час завжди «спрямований» від причин до наслідків, від минулого до майбутнього, тобто «начебто рухається» в тому ж напрямку, що й зростання ентропії. Але в основі спрямованості того й іншого явища лежить загальний для них - першопричинний - процес елементарних актів руху матерії. Психологічне відчуття часу значною мірою і ґрунтується на підсвідомому відчутті цих актів як у своєму організмі, так і за його межами. Іншими словами, говорити про те, що психологічна стріла часу практично еквівалентна термодинамічній стрілі; - Це означає сказати надмірно багато або надмірно правильно. Це аналогічно твердженню, що людська рука та її фотографія схожі одна на одну. Термодинамічна і психологічна стріли часу - це справді майже одне й те саме. Термодинамічна фіксує реальні фізичні процеси, а психологічна - відбиває їх (їх же) у підсвідомості та свідомості.

Односпрямованість різних природних явищ і збіг їх напрямів з «напрямом» часу висловлює або кревність генетичне (як термодинамічного процесу з психологічним відчуттям часу), або суто зовнішнє, як в розширення Всесвіту і психологічної стріли часу.

Можна, звісно, ​​зіставляти односпрямованість часу із напрямом інших явищ, але заодно треба пам'ятати, що час - це явище вторинне. Порівнюючи спрямованість якогось явища Всесвіту з напрямом часу, ми по суті завжди зіставляємо це явище з причинно-наслідковою послідовністю подій на мікрорівні. У цьому сенсі ніколи спрямованість часу і односпрямований вселенський процес що неспроможні бути двома паралельними і рівноправними явищами. Бо часу, як незалежного самодостатнього фізичного явища, просто немає.

Час у цьому сенсі – це лише послідовність рухів матерії, що відбувається з різною енергетичною інтенсивністю.

Поки такий погляд на природу часу не стане спочатку надбанням гласності, а потім і більш-менш загальноприйнятим, у науці безперервно будуть ідеї не тільки про стріли часу, а й про можливість «повернути річку часу назад». Таким відкриттям, наприклад, нещодавно втішив читачів британського журналу «Нью саєнтист» американський вчений Л. Шулман. На думку містера Шулмана, чорні діри є не залишками зірок, що вибухнули, а «елементами далекого майбутнього», де час рухається у зворотному напрямку. Дуже цікаво… щодо природи чорних дірок, а щодо руху часу «назад», то про це висуваються гіпотези чи не щорічно. І це завжди привабливо, тобто дуже хотілося б... Але не більше того. Час назад повернути не може, оскільки потоків часу немає (ні як самостійного фізичного явища).

Навіть у чорних дірах, незважаючи на жахливо величезну гравітацію, власний темп часу може бути як завгодно уповільненим, може бути майже рівним нулю… Але завжди «майже», бо енергія руху-взаємодії матерії не може бути негативною. Якими б уповільненими не були рухи і хоч би якими слабкими були взаємодії. Якщо чорні діри зрештою випаровуються (так вважає С. Хокінг), то це зовсім не «мертві» об'єкти, вони мають внутрішню енергію, а значить, власний час. І «тече» там час у тому ж напрямку, що й скрізь: від минулого через сьогодення до майбутнього. До речі, такої ж точки зору дотримується Стівен Хокінг.

Вираз «стріла часу» так само чудово за формою, як і сумнівно за змістом.

Завершуючи цей основний розділ, хочу підкреслити, що «новизна» запропонованої гіпотези перестав бути піонерської тому, що, починаючи з глибокої давнини, ідеї про зв'язок часу і матерії, про залежність часу від матеріальних впливів поступово опановували умами дослідників. Один із головних висновків моєї гіпотези про те, що часу взагалі немає поза матеріальними взаємодіями, - це логічне завершення довгого шляху, яким слідували Платон, Лукрецій, Лейбніц, Бошкович та ін., звичайно, Ейнштейн і Пригожин, а також менш великі наші сучасники: В. Копилов, Ю. Білостоцький, Ф. Канарєв, В. Марков та ін. І, зрозуміло, кожен з них гордо ніс (і несе) свою частку вантажу і своє уявлення про те, що він несе.

Можливо, сьогодні у розумінні походження та сутності часу ми (тобто всі, хто чітко і послідовно дотримується реляційних позицій) досягли того рівня, коли можна сказати: «Досить шукати чорну кішку в темній кімнаті, коли її там немає».

Людство занадто довго шукало не те й не там, і в цьому, мабуть, головна причина нерозуміння сутності часу, що тривало.

Основні висновки з другого розділу:

1. Внутрішня енергія будь-якої матеріальної системи в умовах слабкого та незмінного гравітаційного поля є головним фактором, що формує власний час системи.

2. Власний час кожної матеріальної системи Всесвіту є мірою щільності внутрішньої енергії та гравітаційного впливу в цій системі та залежить від швидкості її руху щодо обраної системи відліку.

Фізичний зміст часу полягає в тому, що час - це енергетичний стан матерії, її прояв та відображення у певному гравітаційному полі. Причинна послідовність рухів матерії визначає так званий напрямок ходу часу, а темп часу визначається енерговиявленням матерії у процесі її взаємодії у гравітаційному полі.