Космологические коаны. Путешествие в самое сердце физической реальности

Второе. Мы сталкиваемся с вопросом, являются ли неопределенность и беспорядок субъективными или объективными особенностями физической системы. Безусловно, в них есть и те, и другие черты. Порядок определяется в терминах макросостояний, которые мы сами определяем по своему выбору для наших собственных целей. И порядок, и информация основаны на вероятностях для микросостояний и макросостояний, но, как мы видели, сами вероятности в некотором смысле субъективны. С другой стороны, существуют объективные и серьезные ограничения на то, что может делать информация, даже если эта информация кажется «принадлежащей» наблюдателю. Рассмотрим наблюдателя, который получает информацию о системе и тем самым снижает ее энтропию. Этот наблюдатель нарушает второй закон? Да, так было бы, если бы наблюдатель мог узнать что-то о системе, не взаимодействуя с ней. Но это невозможно: получение информации именно потому и возможно, что в действительности мы расширяем систему и включаем в нее наблюдателя. И точно так же, как холодильник создает энтропию в комнате, охлаждая свое внутреннее пространство, так и наблюдатель будет создавать энтропию, если решит понаблюдать за системой, чтобы тем самым уменьшить беспорядок или неопределенность в этой системе[74].

Предположим, что мы измеряем не просто какую-то систему, а Вселенную. Становимся ли мы тогда частью информации, которой обладает Вселенная — или это Вселенная состоит из информации, которой мы обладаем?

23. Скитание по пустыне (Неизвестная область Оттоманской империи, 1610 год)

Прошло три дня после побега из плена. Вода у тебя кончается, солнце пустыни слепит глаза, а расстилающееся впереди пространство кажется однообразным и бесконечным.

На пятый день, отметив небольшую перемену в окружающем пейзаже, ты стараешься убедить себя, что идешь куда-то. Не важно куда.

Но на самом деле у тебя едва хватает сил, чтобы приоткрыть глаза и осмотреться вокруг.

На шестой день ты замечаешь следы на песке и понимаешь, что они — твои собственные. Твое отчаяние безгранично, однако пересекать свою прежнюю траекторию ты не хочешь и устало бредешь дальше. На одиннадцатый день ты вновь наталкиваешься на свои следы. Вода у тебя кончилась, о еде ты уже и думать забыл. Если ты осмеливаешься поднять глаза, все кажется тебе одинаковым.

На 85-ый день ты уже потерял счет своим возвращениям назад. Вот они, знакомые приметы: сначала долго тянется участок буро-коричневого песка, затем (недолго) рыжевато-желтого, а иногда попадается песок коричнево-красный. Нет, это не может быть восемьдесят пятый день. Это ты понимаешь. Если бы это оказалось правдой, ты бы давно умер. Все очень просто: вероятно, ты просто сошел с ума.

На 91-ый день ты открываешь глаза и, как и ожидал, опять видишь буро-коричневый песок. Ты спрашиваешь себя «Если всю пустыню заполнить следами, значит ли это, что следов нет?»

На 112-ый (или 12-ый?) день ты по счастливой случайности натыкаешься на маленькую, почти неприметную пещеру.

Поэтому вселенная не может существовать вечно: рано или поздно должен наступить момент, когда последний имеющийся в ее распоряжении эрг энергии достигнет самой низкой ступени лестницы убывающей доступности, и в этот момент активная жизнь вселенной должна прекратиться.

Сэр Артур Эддингтон

Что происходит, когда система блуждает, блуждает и блуждает по своему пространству состояний, проходя через все большие и большие макросостояния? Где она в конце концов окажется? В наводящем тоску месте, в пустыне, где даже не кажется, что что-то происходит: в равновесии.

Представим себе пространство состояний системы как довольно пустынную местность между Дамаском и Багдадом, разные места которой соответствуют разным состояниям системы. Кое-что бросается в глаза. Во-первых, хотя пустыня огромна, она конечна. Можно представить себе физическую систему, для которой это утверждение несправедливо, но сейчас предположим, что это так. Во-вторых, если разделить пустыню на макросотстояния, такие как «коричнево-красная пустыня», или «рыжевато-желтая пустыня», или «около реки», или «пещера», мы также увидим, что полная площадь (и, следовательно, разупорядочение каждого макросостояния) тоже конечна.

Это означает, что есть макросостояние (возможно, это «буро-коричневая пустыня»), обладающее максимальной площадью и самое разупорядоченное. Совершенно естественно, что это то макросостояние, в которое система в конце концов попадет. Это и есть состояние равновесия?