Проклятые вопросы

Будем надеяться, что начатый по инициативе нашей страны процесс уничтожения ядерного оружия и средств его доставки дойдёт до конца и мы обойдёмся в XXI веке без ядерного оружия, поставим надёжный заслон на пути звёздных войн и в конце концов уничтожим ядерное, лазерное и обычное оружие… Что касается лазеров, то у них достаточно обширное мирное будущее.

Продолжим рассказ о настоящем лазеров, помечтаем об их будущем, которое самым органическим образом связано с нашим будущим. Мирное будущее лазеров — залог нашего мирного будущего.

ОБРАЩЕНИЕ ВРЕМЕНИ

Чепуха, вправе сказать читатель. Время необратимо течёт от прошлого к будущему. Люди знали это в глубокой древности. Знали на основе собственного опыта. Время невозможно остановить, а тем более обратить вспять. Машина времени, способная возвращаться в прошлое, существует только в научно-фантастической литературе.

Задумайтесь над этим. Почему время необратимо? Это кажется весьма таинственным. Физики не могут объяснить, в чём суть необратимости времени, не могут свести её к каким-либо законам.

Необратимость течения времени является одним из основных свойств природы, столь же фундаментальным, как то, что мы живём в мире, имеющем три пространственных измерения. Люди привыкают к этому с рождения. Но с возрастом возникает стремление к познанию. Наряду с вопросами «как?», «какой?» возникает вопрос «почему?».

Применительно к времени этот вопрос приобрёл особое значение, когда учёные осознали, что в механике Ньютона и электродинамике Максвелла направление течения времени не фиксируется. Здесь прошлое и будущее — равноправны.

Постепенно выяснилось, что формальное обращение времени проявляется во многих теориях физических процессов, кроме тепловых. Это значит, что для любого возможного движения физической системы, не связанного с выделением или поглощением тепла, может осуществляться обращённое во времени движение. При этом система последовательно проходит в обратном порядке состояния, симметричные состояниям, которые она прошла первоначально. Учёные пока обнаружили только один случай нарушения симметрии относительно направления течения времени: это распад долгоживущего К-мезона. Причина этого нарушения, природа сил его вызывающих, ещё не установлена.

Кино делает очевидной условную симметрию течения времени. Если на плёнке зафиксировано падение шарика или раз ряд молнии, то, прокручивая плёнку в обратном направлении (обратив течение времени), мы увидим, как шарик поднимается вверх, а молния постепенно укорачивается и исчезает.

Конечно, и не прибегая к обращению времени, можно заставить шарик изменить направление движения и лететь вверх. Для этого достаточно толкнуть его снизу вверх. Но существуют процессы, идущие лишь в одном направлении. Например, горение. Только в кино (двигая плёнку в обратном направлении) можно увидеть, как горящая спичка удлиняется, а потом пламя гаснет и спичка вновь оказывается целой. Термодинамика описывает этот процесс. Но она не объясняет необратимость времени. Наоборот, необратимость времени лежит в основе термодинамики.

Поэтому невозможно получить термодинамику из механики. Невозможно именно потому, что в механике не заложена необратимость времени.

В школе, по традиции, вначале изучают механику, затем электричество, магнетизм и только потом начатки электродинамики. Так в нашем сознании формируется дробление науки. Позднее нам трудно почувствовать и осознать единство природы, связи между различными отраслями науки, изучающими природу с различных точек зрения.

Поговорим о волнах. О видимых волнах, бегущих по поверхности воды. О невидимых, но слышимых волнах звука. О невидимых и неслышимых радиоволнах.

Вспомним об океанских волнах, вид которых произвёл огромное впечатление на молодого Ньютона, дав ему понять необозримость неведомого и ограниченность человеческих усилий. И ещё вспомним слова Козьмы Пруткова: «Бросая в воду камешки, смотри на круги, ими образуемые; иначе такое бросание будет пустою забавою».

Последуем же совету премудрого Козьмы.

Бросим маленький камешек в самую середину кастрюльки, наполненной водой. В месте его падения возникнут разбегающиеся кольцевые волны. Об этих кругах и говорил мудрец. Добежав до стенок, они повернут обратно.

Если камень попал в центр кастрюльки, а её стенки не деформированы, волны, отразившись от стенок, побегут назад, оставаясь круговыми, и будут повторять свой путь раз за разом, как бы отражаясь от центра. Если не обращать внимания на медленное затухание волн, вызванное превращением их энергии в тепло, то картина будет многократно повторяться. Теперь невозможно узнать, родились ли волны в центре или их каким-то образом породили стенки кастрюльки. Если снять кинофильм, то изображения, видимые при движении киноплёнки в любом направлении, неотличимы от видимых при противоположном направлении движения киноплёнки. Так проявляется независимость механических явлений от направления во времени.