СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
Представьте на минуту, что вы смотрите фильм про игру в бильярд. Игра только что началась. Кий ударяет по шару, шар разбивает другие шары. Некоторые шары скатываются в угловые или боковые кармашки-лузы, другие просто катятся по столу и останавливаются в разных местах.
Теперь представьте, что фильм прокручивают назад. Несколько шаров быстро выскакивают из кармашков и катятся в центр стола. Первый шар откатывается назад и замирает у кончика кия. Все остальные шары собираются в форме треугольника.
Наш опыт подсказывает нам, что движения вспять не может быть на самом деле. Хотя оно и выглядит забавным, мы инстинктивно чувствуем, что оно неосуществимо.
Допустим, что вас попросили объяснить, почему невозможно движение вспять. Какие физические законы оно нарушает, если и вправду нарушает? Сначала может казаться, что закон гравитации нарушается, если шары выпрыгивают из угловых и боковых кармашков. Теперь предположим, что молекулы, принявшие удар и тепло на дне кармашков, сожмутся и вернут импульс шарам, выталкивая их обратно на поверхность стола.
Подобные вопросы беспокоили физиков на протяжении многих лет. В действительности переворот всего хода событий во время сеанса бильярда не нарушит какие-либо основные законы физики, хотя законы вероятности, конечно, будут проигнорированы. Шанс на то, что такое может произойти, почти равен нулю.
До недавнего времени законы вероятности считались основной причиной, вследствие которой не может произойти поворот времени вспять.
Одним из самых красноречивых защитников теории вероятности был Артур Эддингтон (1882-1944), выдающийся британский астроном и физик. В своей книге «Природа физического мира» он комментирует неизбежный ход времени вперед, который называет «стрелой времени»:
«Самое замечательное во времени то, что оно идет вперед. Но именно этим аспектом времени чаще всего пренебрегают физики».
Описывая способ определения направления стрелы времени, он замечает:
«Если при слежении за стрелой мы обнаруживаем все больше и больше элементов случайности в положении вещей, то стрела направлена в будущее; если присутствие элемента случайности все меньше, стрела направлена в прошлое».
В меньшем масштабе это правило вполне применимо к примеру с бильярдом. Как только первый шар ударяет по другим шарам, аккуратный треугольник рассыпается во все стороны. Элемент случайности увеличен, стрела направлена в будущее. И наоборот, если повсюду разбросанные шары снова занимают свои места в треугольнике, элемент случайности уменьшается, и стрела указывает в прошлое. В одном случае время движется вперед, в другом – назад.
Судя по недавним открытиям, представляется, что кроме вероятности есть и другие причины, определяющие направления стрелы времени.
На атомном и субатомном уровнях некоторые слабые взаимодействия между частицами материи, очевидно, необратимы во времени. Иначе говоря, эти взаимодействия всегда происходят в одном направлении и не могут быть повернуты вспять.
Согласно концепции, предложенной Ричардом Фимэном, некоторые субатомные частицы материи, так называемые античастицы, судя по всему, представляют собой частицы, которые в течение мгновения движутся назад во времени. Другими словами, антипротон – это протон, движущийся назад во времени, и соответственно позитрон – всего лишь электрон, движущийся назад во времени.
Тем не менее теперь представляется очевидным, что на уровне вне досягаемости микроскопа стрела времени должна указывать вперед в определенных моментах. Если Ричард Фимэн прав, само путешествие во времени суть обычное явление на субмикроскопическом уровне.
В любом случае, похоже, что ученые только начали распутывать фундаментальные принципы, влияющие на направление времени.
ПЛАТОН И ОБРАТНЫЙ ХОД ВРЕМЕНИ
В трактате «Государство» древнегреческий философ Платон упоминает странный феномен, когда мир поворачивается вспять и движется назад во времени.
Платон предложил описание обратного хода времени для толкования мифа, который его сильно заинтересовал. В этом мифе бога Зевса разгневал несправедливый царь, который отобрал трон у своего предшественника. Зевс попросту взял да и перестал управлять миром, из-за чего время пошло вспять, таким образом восстановив на троне свергнутого царя. Платон считал, что боги то управляют миром, то мир движется сам. Каждый цикл продолжается многие века. Когда боги управляют миром, время идет вперед. Когда они перестают управлять миром, оно движется назад.
Вот как Платон описывает действия Зевса:
«Тогда слушайте. Есть эра, когда сам бог помогает движению и обращению мира. Также есть эра, когда он перестает помогать. Он делает это, когда мировые циклы исчерпывают свой предел, для них определенный. Вследствие этого он начинает вращаться вспять от своего собственного импульса, ибо он есть живое существо, и ему был дан рассудок тем, кто слепил его в самом начале».
Далее Платон описывает последствия странного обращения времени:
«Сначала всякое живое существо замрет на той стадии жизни, которой оно достигло. Все смертные существа прекратят стариться и начнут расти назад, то есть молодеть, и постепенно превратятся в младенцев. Седые волосы старцев начнут чернеть, бороды мужей поредеют и их щеки станут гладкими, восстановив каждому давно прошедший расцвет молодости. Тела молодых потеряют признаки пола, уменьшаясь с каждым днем и ночью, пока не вернутся во младенчество, став младенцами телом и разумом. Затем они увянут полностью и совсем исчезнут».
Идея мира, движущегося вспять, поднимает интересные вопросы.
Так, в приведенном примере мифический мир сначала двигался вперед во времени, а затем полностью повернул свой ход и двинулся назад. Вероятно, жители того мира не осознавали того, что время течет вспять, хотя Зевс прекрасно это понимал.
Следовательно, на горе Олимп, в легендарной обители греческих богов, время продолжало двигаться вперед, иначе Зевс и другие боги тоже двигались бы назад во времени.
Хотя пример взят из мифа, он поднимает важный вопрос. Просто ли время движется назад и вперед, или за его направлением можно наблюдать со стороны? Может ли время перемещаться вперед из одной точки обозрения назад в другую?
Через века после Платона этот вопрос затронул Альберт Эйнштейн.
Теория относительности является вехой в человеческом понимании Вселенной. Она увидела свет благодаря работе гениального Альберта Эйнштейна (1879-1955). Теория полностью оправдывает заключение о том, что путешествие во времени вполне осуществимо для тел, движущихся с огромной скоростью.
Согласно теории относительности тело не движется с абсолютной скоростью, скорость тела относительна по отношению к наблюдателю. Например, предположим, что на Луну запустили космический корабль. От Земли космический корабль удаляется, скажем, со скоростью 1600 километров в час и приближается к Луне со скоростью 1600 километров в час. С точки зрения космического корабля будет также верным, если сказать, что Земля удаляется со скоростью 1600 километров в час, в то время как Луна приближается со скоростью 1600 километров в час. Какое утверждение верно? Согласно теории, оба утверждения действительны с их соответственных контрольных точек.
Другое важное положение теории Эйнштейна затрагивает скорость света. Свет, согласно Эйнштейну, перемещается с абсолютной скоростью, которая не относительна по отношению к наблюдателю. Предположим, что сильный луч света направлен в космос. Свет будет удаляться от Земли со скоростью 300 000 километров в секунду. В тот-же самый момент запущен космический корабль, следующий параллельно лучу света, но перемещающийся немного медленней скорости света, скажем, 280 000 километров в секунду. Будет ли свет перемещаться относительно корабля со скоростью 16 000 километров в секунду? Ответ отрицательный. Луч света всегда будет перемещаться со скоростью 300 000 километров в секунду, независимо от скорости или позиции наблюдателя.
Пока что мы имеем два основных положения:
а) скорость любого тела относительна по отношению к наблюдателю и б) скорость света не относительна по отношению к наблюдателю, она всегда постоянна.
Чтобы оба положения были верны, космический корабль, перемещающийся со скоростью 280 000 километров в секунду, должен пройти через странные преобразования. При приближений к скорости света масса космического корабля и всего, что находится внутри него, увеличится. Вследствие увеличения массы все движущиеся части будут перемещаться медленнее. Часы на борту корабля будут идти медленнее, так как луч света всегда будет перемещаться со скоростью 300 000 километров в секунду. Если бы каким-то образом можно было использовать мерный шест для определения расстояния, пройденного лучом света за определенный промежуток времени, шест стал бы короче. Следовательно, луч света переместился бы дальше.
